本發(fā)明涉及電纜監(jiān)測，尤其是涉及一種高頻共模干擾在線預(yù)警裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著城市電纜化的推進，越來越多的城市電纜轉(zhuǎn)移到地下，led燈采用電力電子裝置驅(qū)動，具有高效節(jié)能的優(yōu)點，被大量應(yīng)用于地下電纜隧道照明。而電力電子裝置頻繁開關(guān)投切會產(chǎn)生高頻共模干擾電流，其在電纜隧道的接地系統(tǒng)中傳導(dǎo)會嚴重干擾電纜局部放電監(jiān)測裝置的正常工作，因而，有必要在線監(jiān)測和預(yù)警led燈的高頻共模干擾電流強度，當(dāng)干擾電流強度超過一定閾值時進行及時報警。然而，led驅(qū)動器正常工作時產(chǎn)生的高頻干擾電流根據(jù)流通路徑分為高頻共模電流和高頻差模電流，其中高頻共模電流在流通于設(shè)備和地之間，干擾接地系統(tǒng)其他設(shè)備工作；而高頻差模電流流通于火線與零線之間，其幅值更大所產(chǎn)生的高頻磁場會對共模電流監(jiān)測產(chǎn)生較大的干擾。為了實現(xiàn)對高頻共模干擾信號的準確預(yù)警，因而需要設(shè)計一種不受高頻差模影響的電纜隧道led燈的高頻共模干擾在線預(yù)警裝置。

2、專利號（cn201210159878.0）發(fā)明了“無線電流傳感器”，該發(fā)明使用電流互感器感應(yīng)線路中的電流大小，并從中汲取能量用于將采集到的信號通過無線數(shù)據(jù)收發(fā)器發(fā)送至接收端。該發(fā)明使用無線發(fā)送數(shù)據(jù)具有新意，但是電流互感器能采集到的信號帶寬非常有限，無法過濾混疊的高頻電流以滿足高頻共模電流信號監(jiān)測的需求。

3、專利號（cn202010258599.4）發(fā)明了“一種隔離電流傳感器”，該發(fā)明通過采集采樣電阻上的壓降將電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺⑼ㄟ^隔離放大輸出，通過羅氏線圈采集電路中的高頻電流信號經(jīng)濾波后輸出。該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，體積小，但是實際采樣電阻上的電壓采集與原邊電路仍有接觸，且采樣電阻精度有限，容易受被測導(dǎo)線位置及溫度的影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了提供一種高頻共模干擾在線預(yù)警裝置，采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)提高高頻共模信號的信噪比，降低差模電流磁場的干擾，內(nèi)環(huán)根據(jù)磁屏蔽原理濾除高頻差模電流，外環(huán)為帶有磁芯的高頻共模電流傳感器，實現(xiàn)對電纜隧道led驅(qū)動器高頻共模干擾電流的準確提取，當(dāng)檢測到的高頻共模干擾信號超過閾值時通過報警裝置預(yù)警。本發(fā)明所設(shè)計的預(yù)警裝置具有高靈敏度和非接觸式的優(yōu)點且能有效消除高頻差模磁場的干擾，不影響led燈的正常運行。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種高頻共模干擾在線預(yù)警裝置，包括：磁濾波環(huán)、磁感應(yīng)環(huán)、線圈繞組、噪聲報警裝置，其中，所述磁濾波環(huán)非接觸的套穿在led燈驅(qū)動器的火線與零線上，用于改善由于被測共模電流位置不對稱引起的磁場分布不均勻；所述磁感應(yīng)環(huán)非接觸的套穿在磁濾波環(huán)外側(cè)，且與磁濾波環(huán)共同安裝在led燈的外側(cè)，組成雙環(huán)結(jié)構(gòu)；所述線圈繞組繞制在磁感應(yīng)環(huán)上，且輸出電壓正比于被測共模電流的變化率；所述噪聲報警裝置基于線圈繞組輸出的信號進行報警。

4、所述磁濾波環(huán)的磁芯的相對磁導(dǎo)率大于3000。

5、所述磁感應(yīng)環(huán)的相對磁導(dǎo)率小于磁濾波環(huán)的相對磁導(dǎo)率的1/2，且磁感應(yīng)環(huán)的高度不高于磁濾波環(huán)的高度。

6、所述線圈繞組的線徑基于被測導(dǎo)線的直徑確定，確保不影響其穿過磁濾波環(huán)與磁感應(yīng)環(huán)的間隙范圍。

7、所述裝置還包括積分電路、高通濾波器、干擾強度檢測電路，所述積分電路的輸入端連接線圈繞組的輸出，積分電路的輸出端依次連接高通濾波器、干擾強度檢測電路、噪聲報警裝置；所述積分電路用于對線圈繞組輸出的電壓信號進行積分；所述高通濾波器用于濾除高頻共模電流信號中的其他頻率成分的噪聲干擾；所述干擾強度檢測電路用于輸出表征干擾強度的信號。

8、所述線圈繞組的線圈匝數(shù)根據(jù)所需采集高頻信號頻率范圍、靈敏度以及后級積分電路參數(shù)決定，且靈敏度和下限頻率與匝數(shù)成反比。

9、所述積分電路的輸出信號與被測共模電流成線性比例關(guān)系，且積分電路輸出信號的靈敏度和下限頻率與積分電路等效電阻值成正比。

10、所述高通濾波器輸出信號的帶寬大于500khz。

11、所述高通濾波器的截止頻率大于led驅(qū)動器正常工作時的開關(guān)頻率，且大于100khz。

12、所述干擾強度檢測電路的輸出信號為電平信號、模擬信號或pwm脈沖信號：

13、當(dāng)輸出為電平信號時，所述干擾強度檢測電路使用電壓比較器將高通濾波器輸出信號與閾值電壓作比較，超過閾值輸出高電平，反之則輸出低電平；

14、當(dāng)輸出信號為模擬信號時，所述干擾強度檢測電路使用包絡(luò)檢波電路對高通濾波器輸出信號進行處理，輸出包絡(luò)模擬信號；

15、當(dāng)輸出信號為pwm脈沖信號時，所述干擾強度檢測電路使用電壓比較器將高通濾波器輸出信號與參考電壓作比較，連接施密特觸發(fā)器輸出表征干擾強度的pwm脈沖信號。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

17、（1）抗干擾性強：

18、本發(fā)明裝置利用高導(dǎo)磁率的磁環(huán)作為磁濾波環(huán)，能夠有效避免由于led燈導(dǎo)線位置分布不均勻造成的磁場分布不均，有效提高磁感應(yīng)環(huán)測量高頻共模電流的精準度。同時，磁感應(yīng)環(huán)制作的電流傳感器能夠有效地集中磁場，從而減小外部信號的干擾，在復(fù)雜電磁環(huán)境下仍能穩(wěn)定工作。

19、（2）在線預(yù)警高頻共模干擾強度：

20、本發(fā)明可以通過調(diào)節(jié)參考電壓來適應(yīng)不同的場景需求，而且干擾強度檢測電路的輸出方式靈活，可輸出電平信號、模擬信號和脈沖信號，能夠?qū)崟r、有效地指示高頻共模干擾噪聲的大小。

技術(shù)特征：

1.一種高頻共模干擾在線預(yù)警裝置，其特征在于，包括：磁濾波環(huán)（1）、磁感應(yīng)環(huán)（2）、線圈繞組（3）、噪聲報警裝置（7），其中，所述磁濾波環(huán)（1）非接觸的套穿在led燈驅(qū)動器的火線與零線上，用于改善由于被測共模電流位置不對稱引起的磁場分布不均勻；所述磁感應(yīng)環(huán)（2）非接觸的套穿在磁濾波環(huán)（1）外側(cè)，且與磁濾波環(huán)（1）共同安裝在led燈的外側(cè)，組成雙環(huán)結(jié)構(gòu)；所述線圈繞組（3）繞制在磁感應(yīng)環(huán)（2）上，且輸出電壓正比于被測共模電流的變化率；所述噪聲報警裝置（7）基于線圈繞組（3）輸出的信號進行報警。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻共模干擾在線預(yù)警裝置，其特征在于，所述磁濾波環(huán)（1）的磁芯的相對磁導(dǎo)率大于3000。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻共模干擾在線預(yù)警裝置，其特征在于，所述磁感應(yīng)環(huán)（2）的相對磁導(dǎo)率小于磁濾波環(huán)（1）的相對磁導(dǎo)率的1/2，且磁感應(yīng)環(huán)（2）的高度不高于磁濾波環(huán)（1）的高度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻共模干擾在線預(yù)警裝置，其特征在于，所述線圈繞組（3）的線徑基于被測導(dǎo)線的直徑確定，確保不影響其穿過磁濾波環(huán)（1）與磁感應(yīng)環(huán)（2）的間隙范圍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻共模干擾在線預(yù)警裝置，其特征在于，所述裝置還包括積分電路（4）、高通濾波器（5）、干擾強度檢測電路（6），所述積分電路（4）的輸入端連接線圈繞組（3）的輸出，積分電路（4）的輸出端依次連接高通濾波器（5）、干擾強度檢測電路（6）、噪聲報警裝置（7）；所述積分電路（4）用于對線圈繞組（3）輸出的電壓信號進行積分；所述高通濾波器（5）用于濾除高頻共模電流信號中的其他頻率成分的噪聲干擾；所述干擾強度檢測電路（6）用于輸出表征干擾強度的信號。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高頻共模干擾在線預(yù)警裝置，其特征在于，所述線圈繞組（3）的線圈匝數(shù)根據(jù)所需采集高頻信號頻率范圍、靈敏度以及后級積分電路（4）參數(shù)決定，且靈敏度和下限頻率與匝數(shù)成反比。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高頻共模干擾在線預(yù)警裝置，其特征在于，所述積分電路（4）的輸出信號與被測共模電流成線性比例關(guān)系，且積分電路（4）輸出信號的靈敏度和下限頻率與積分電路（4）等效電阻值成正比。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高頻共模干擾在線預(yù)警裝置，其特征在于，所述高通濾波器（5）輸出信號的帶寬大于500khz。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高頻共模干擾在線預(yù)警裝置，其特征在于，所述高通濾波器（5）的截止頻率大于led驅(qū)動器正常工作時的開關(guān)頻率，且大于100khz。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高頻共模干擾在線預(yù)警裝置，其特征在于，所述干擾強度檢測電路（6）的輸出信號為電平信號、模擬信號或pwm脈沖信號，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電纜監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高頻共模干擾在線預(yù)警裝置，包括：磁濾波環(huán)、磁感應(yīng)環(huán)、線圈繞組、噪聲報警裝置，其中，所述磁濾波環(huán)非接觸的套穿在LED燈驅(qū)動器的火線與零線上，用于改善由于被測共模電流位置不對稱引起的磁場分布不均勻；所述磁感應(yīng)環(huán)非接觸的套穿在磁濾波環(huán)外側(cè)，且與磁濾波環(huán)共同安裝在LED燈的外側(cè)，組成雙環(huán)結(jié)構(gòu)；所述線圈繞組繞制在磁感應(yīng)環(huán)上，且輸出電壓正比于被測共模電流的變化率；所述噪聲報警裝置基于線圈繞組輸出的信號進行報警。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有能夠減少高頻雜散信號對LED燈高頻共模電流干擾、靈敏性強等優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：葉頲,雷興,杜習(xí)周,姚周飛,許強,周婕,方陳,柳勁松,陳琰,劉舒,魏新遲
受保護的技術(shù)使用者：國網(wǎng)上海市電力公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2