專利名稱：用于檢測動力電纜差模漏電流的饋電傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器檢測裝置，尤其是一種在煤礦井下用于檢測動力電纜上差 模漏電流的的饋電傳感器，該傳感器主要用于實(shí)時監(jiān)控井下動力電纜上的饋電狀態(tài)，并可 以防止人員人為的關(guān)閉動力電源。
背景技術(shù)：
按照國家煤礦安全法規(guī)，煤礦等高危礦井下必須在動力設(shè)備的饋電端安裝饋電狀 態(tài)傳感器，以便實(shí)時監(jiān)控井下動力設(shè)備電纜上的饋電狀態(tài)，防止發(fā)生觸電或人為關(guān)閉動力 電源的情況。目前國內(nèi)用于煤礦井下檢測的饋電傳感器主要有兩類
一類為插入型有損檢測式饋電狀態(tài)傳感器此類饋電傳感器相當(dāng)于一只帶信號輸出的 數(shù)字電壓表，這種傳感器在安裝時直接與動力設(shè)備上的電纜接觸，由于動力設(shè)備電纜工作 時都是帶電的，因此安裝過程中必須先將動力設(shè)備斷電，然后將檢測位置的電纜剝開，把傳 感器的探頭連接電纜內(nèi)的銅線上，連接好后在傳感器的外部還需要用隔爆箱密封隔斷。這 種傳感器的安裝過程非常繁瑣，特別是將動力設(shè)備斷電后對生產(chǎn)的影響很大，而且由于隔 爆箱的體積和重量都較大，因此在礦井下安裝時，傳感器的檢測位置受到的限制較大，需要 預(yù)先預(yù)留安裝位置并設(shè)計(jì)復(fù)雜的安裝方案，而且安裝后移動性很差，使用也不方便，需要根 據(jù)不同電壓調(diào)整衰減度，不適合在已經(jīng)架設(shè)的動力線路上安裝使用。還有一類是基于電纜外部電場單金屬片探測場控型饋電狀態(tài)傳感器該型傳感器 可以直接探測饋電電纜與大地之間的電場，用場控器件把電場轉(zhuǎn)換成信號電流作為饋電狀 態(tài)指示。雖然這種傳感器使用較方便，但抗干擾能力很差，靈敏度也很低，它不僅受動力電 纜供電電壓的影響，也受平衡性的影響，使用時需要現(xiàn)場適配調(diào)整。此外，由于礦井下潮濕 和粉塵還會旁路電纜外部電場，防水防塵矛盾很突出，用單金屬片對地作電場探測，在礦井 復(fù)雜的電磁環(huán)境下，會撿拾很多工頻雜散信號，很難將其濾除，如果只靠調(diào)整靈敏度來抑制 干擾，不確定性很強(qiáng)，效果也很差。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明的主要目的在于解決目前煤礦井下使用的饋 電傳感器在安裝時必須將動力電纜斷電，導(dǎo)致井下正常生產(chǎn)受影響的問題，并克服目前傳 感器裝置安裝后檢測位置相對固定，使用不方便的缺陷，而提供一種安裝、使用方便，抗干 擾能力強(qiáng)、可靠性較好的差模漏電流饋電傳感器。本發(fā)明的技術(shù)方案用于檢測動力電纜差模漏電流的饋電傳感器，其特征在于，包 括信號處理電路和感應(yīng)電極，所述信號處理電路包括依次連接的差動放大器、后置放大電 路、前置濾波電路、光電耦合隔離器、二值化電路、數(shù)字濾波電路、回差整形電路、波形變換電路和恒流產(chǎn)生器，所述感應(yīng)電極為二個且分別連接在信號處理電路內(nèi)差動放大器的正、 負(fù)極上，所述信號處理電路由本安電源供電；檢測時，二個感應(yīng)電極的探頭均連接在待檢 測動力電纜的表皮上并采集漏電流信號，所述漏電流信號通過差動放大器輸入信號處理電 路，所述信號處理電路對漏電流信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理后輸出恒流饋電信號至中心分站。所述 恒流饋電信號被輸入到中心分站后由工作人員進(jìn)行分析和判別，工作人員通過中心分站能 直觀的看到動力電纜上的漏電流饋電狀態(tài)，所述的饋電狀態(tài)包括電纜上有無電壓的提示以 及動力設(shè)備是否處于工作狀態(tài)的提示。本發(fā)明的饋電傳感器是專門為煤礦井下動力設(shè)備的電纜檢測而設(shè)計(jì)的，具有很強(qiáng) 的針對性，它與普通的電流檢測傳感器的區(qū)別在于使用環(huán)境非常特殊，需要考慮到煤礦井 下特殊的地質(zhì)環(huán)境，例如礦井通道較窄，體積較大的設(shè)備在安裝使用時很不方便；井下的各 種污水對電器的腐蝕和干擾非常大，容易影響檢測結(jié)果；動力設(shè)備必須長時間持續(xù)工作，因 此在安裝時不能將動力設(shè)備的電源關(guān)閉等。因此普通的電流傳感器在這種特殊的地質(zhì)環(huán)境 下難以正常使用，而本發(fā)明傳感器不僅結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，還可以任意移動檢測不同位置 的電纜，而且不影響動力設(shè)備的正常工作，具有極強(qiáng)的抗干擾能力和可靠性，能夠滿足井下 動力設(shè)備電纜檢測的需求。特別是在檢測時，感應(yīng)電極只需要緊壓在動力電纜的表皮即可， 不需要將動力電纜割破后再連接，這樣極大的提高了檢測時的安全性，降低了人員觸電的 風(fēng)險；輸出的恒流饋電信號相對于普通傳感器采集的信號而言也更加穩(wěn)定，提高了檢測的 準(zhǔn)確性，能基本上避免工作人員由于信號不穩(wěn)定而造成的對井下情況錯判的事故。進(jìn)一步，本發(fā)明中所述感應(yīng)電極采用金屬材質(zhì)的探測壓片，在所述感應(yīng)電極的探 測壓片上還涂有防水密封膠層。所述金屬材質(zhì)的探測壓片在檢測時不需要將電纜剝開后再 連接，只需將其壓在電纜的表面即可產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此使用時非常安全、方便，涂刷在感 應(yīng)電極表面的防水密封膠層可以阻隔礦井內(nèi)的腐蝕性污水等對電極的干擾，對電極起到保 護(hù)作用，有利于提高感應(yīng)電極的靈敏度。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果
1、安裝、使用方便本發(fā)明的饋電傳感器無需固定在特定的安裝位置，也無需安裝隔爆 箱來隔絕防護(hù)，因此極大的簡化了操作，而且檢測時可隨意將感應(yīng)電極連接在既設(shè)動力電 纜的各個位置的外表皮上，安裝、拆卸都很方便，非常適合在狹小的空間使用；特別是在安 裝連接的過程中，不需要將電源關(guān)閉使設(shè)備停機(jī)，可以直接在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行檢測，保 障了生產(chǎn)作業(yè)的正常進(jìn)行，檢測時的安全性也大幅度提高。2、抗干擾能力強(qiáng)由于采用了緊耦合的雙金屬片作為感應(yīng)電極，檢測時雙金屬片 與電纜以及信號處理電路共同構(gòu)成自封閉回路，檢測信號直接通過信號處理電路上的差動 放大器對電纜外表皮上泄漏電流進(jìn)行差動放大，從而有效的抑制了外部共模干擾，并且在 靈敏度和選擇性之間實(shí)現(xiàn)了平衡；在本發(fā)明的信號處理電路中還引入了快速收斂的數(shù)字濾 波帶通算法，這種算法能對低頻和高頻干擾都產(chǎn)生較為全面的抑制作用，降低了系統(tǒng)檢測 的誤報(bào)和漏報(bào)率。3、本發(fā)明采用了防干裂抗橫向撕裂的高溫太陽能專用防水密封膠密封探測電極 的金屬片，可保證系統(tǒng)在礦井高粉塵、高污染、高電解質(zhì)污水里侵泡使用。


圖1為本發(fā)明饋電傳感器使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1一信號處理電路，2—感應(yīng)電極，3—動力電纜，4一中心分站，5—本安電源。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示，一種用于檢測動力電纜差模漏電流的饋電傳感器，包括信號處理電 路1和用于采集動力電纜3上漏電流信號的感應(yīng)電極2，所述感應(yīng)電極2采用緊耦合的金 屬材質(zhì)探測壓片結(jié)構(gòu)，在感應(yīng)電極2的探測壓片的外側(cè)還涂有防水密封膠層，本發(fā)明的感 應(yīng)電極2為二個且分別連接在信號處理電路1內(nèi)差動放大器的正、負(fù)極上；在檢測時，將二 個感應(yīng)電極2的金屬探測壓片分別緊密壓在被探測動力電纜3的外表皮兩個分開的探測點(diǎn) 上，這時動力電纜、二個感應(yīng)電極2以及信號處理電路1共同形成封閉回路，感應(yīng)電極2檢 測到動力電纜3內(nèi)部泄漏的差分漏電流信號并將其傳導(dǎo)給信號處理電路1，所述差分漏電 流信號先由信號處理電路1上的差動放大器進(jìn)行差分放大，再依次經(jīng)過后置放大、前置濾 波、光電耦合隔離和混合處理后形成頻率為IOOHz的轉(zhuǎn)換信號，這個轉(zhuǎn)換信號再依次經(jīng)過 二值化、數(shù)字濾波、回差整形、波形變換處理后，驅(qū)動信號處理電路1內(nèi)的恒流產(chǎn)生器產(chǎn)生 ImA (無動力電時)或5mA (正常饋電時)恒流饋電信號并輸出到地面上的中心分站4。本發(fā) 明中對差分漏電流信號的處理均是由信號處理電路1進(jìn)行的，而且信號處理電路1上的各 項(xiàng)功能均是由現(xiàn)有技術(shù)的電路來實(shí)現(xiàn)，在此不詳述。本發(fā)明中信號處理電路1工作時由本 安電源5供電，所述本安電源5為煤礦作業(yè)中的專用電源設(shè)備，具有抗干擾和抗腐蝕性強(qiáng)的 特點(diǎn)。本發(fā)明傳感器裝置中的本安電源5采用浮地供電的方式，它能夠抑制直流供 電源隨路傳入到饋電傳感器內(nèi)部的交流工頻干擾，從而保證了檢測信號在頻率上的唯一 性。在信號處理電路1內(nèi)還引入了快速收斂的數(shù)字濾波算法，該數(shù)字濾波算法以控制程序 的方式植入信號處理電路1的芯片內(nèi)部，它能完全抑制低于75HZ的低頻信號和高于230Hz 的高頻信號(50Hz工頻信號經(jīng)差分放大全波整流后為IOOHz倍頻信號)，故對礦井下各種電 器特別是變頻動力設(shè)備具有超強(qiáng)的抑制力，達(dá)到較好的抗干擾效果。本發(fā)明的傳感器裝置幾乎對環(huán)境無要求，可在最惡劣污水溝埋設(shè)的動力電纜 里使用，而且對各種電器的干擾抑制能力很強(qiáng)，誤報(bào)、漏報(bào)、虛警率很低，特別是對660V以 上強(qiáng)動力電，幾乎不用尋找信號，只需將感應(yīng)電極壓緊在電纜上就可工作，具有響應(yīng)快，顯 示直觀、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.用于檢測動力電纜差模漏電流的饋電傳感器，其特征在于，包括信號處理電路(1) 和感應(yīng)電極(2)，所述感應(yīng)電極(2)為二個且分別連接在信號處理電路(1)內(nèi)的差動放大器 的正、負(fù)極上，所述信號處理電路(1)由本安電源(5)供電；檢測時，二個感應(yīng)電極(2)的探 頭均連接在待檢測動力電纜(3)的表皮上并采集漏電流信號，所述漏電流信號通過差動放 大器輸入信號處理電路(1)，所述信號處理電路(1)對漏電流信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理后輸出恒 流饋電信號至中心分站(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋電傳感器，其特征在于，所述感應(yīng)電極(2)采用金屬材質(zhì)的 探測壓片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的饋電傳感器，其特征在于，在所述感應(yīng)電極(2)的探測壓片上 涂有防水密封膠層。
全文摘要
本發(fā)明介紹一種用于檢測動力電纜差模漏電流的饋電傳感器，它包括信號處理電路和感應(yīng)電極，所述感應(yīng)電極為二個且分別連接在信號處理電路內(nèi)差動放大器的正、負(fù)極上，所述信號處理電路用于對感應(yīng)電極采集的漏電流信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理并輸出饋電信號。本發(fā)明的傳感器裝置抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度較高，而且使用方便，特別是在感應(yīng)電極上采用了防干裂抗橫向撕裂的高溫太陽能專用防水密封膠密封探測電極的金屬片，可保證系統(tǒng)在礦井高粉塵、高污染、高電解質(zhì)污水里侵泡使用。
文檔編號G01R19/00GK102061940SQ201010566138
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者葉立勝, 孫申厚, 溫良樹, 王建華 申請人:重慶梅安森科技股份有限公司