高壓電纜護套環(huán)流一體化監(jiān)測終端的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)流監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓電纜護套環(huán)流一體化監(jiān)測終端。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓電纜由于其結(jié)構(gòu)，采用單芯結(jié)構(gòu)，從電磁學(xué)原理上這將必然引起金屬護套上出現(xiàn)感應(yīng)電壓，當(dāng)金屬護層與大地形成通路時，在金屬護層上產(chǎn)生的環(huán)流可能達到較高的數(shù)值，引起護層發(fā)熱，降低電纜運行的載流量等。金屬護層過熱也會導(dǎo)致電纜絕緣老化，對電纜的安全運行構(gòu)成威脅。
[0003]采用交叉互聯(lián)的接地方式可以有效降低環(huán)流，環(huán)流值與電纜的分段的均勻性關(guān)系很大，同時電纜敷設(shè)盡可能的采用正三角形排列，如果三相位置不對稱，即使分段均勻，金屬護套也有環(huán)流產(chǎn)生。
[0004]因此，必須對電纜護套的環(huán)流進行監(jiān)測和分析，目前多采用運行人員到現(xiàn)場用鉗形電流表實測的方式獲得數(shù)據(jù)，由于電纜接地箱分散，監(jiān)測點的數(shù)量較多，隧道內(nèi)環(huán)境比較復(fù)雜，戶外在基桿上監(jiān)測也較困難，給環(huán)流監(jiān)測工作帶來很大的困難。目前也有環(huán)流監(jiān)測的產(chǎn)品應(yīng)用，但在應(yīng)用過程中遇到了很多問題，現(xiàn)場數(shù)據(jù)線和通訊線較多，布線非常困難也不符合電力安全的要求，監(jiān)測的電纜為66kV以上線路，不能直接獲取電源，裝置供電的問題成為關(guān)鍵，這些問題在實際工作中都需要解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種無需復(fù)雜接線、供電方便的高壓電纜護套環(huán)流一體化監(jiān)測終端。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明包括開合式電流互感器、微控制器、環(huán)流檢測電路、無線通訊電路和自感應(yīng)取電電源，其結(jié)構(gòu)要點開合式電流互感器的一組線圈二次側(cè)與環(huán)流檢測電路的信號輸入端口相連，開合式電流互感器的另一組線圈二次側(cè)與自感應(yīng)取電電源的的輸入端口相連，環(huán)流檢測電路的信號輸出端口與微控制器的信號輸入端口相連，微控制器的信號輸出端口與無線通訊電路的信號輸入端口相連;所述開啟式電流互感器套接在電纜接地線上。
[0007]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述微控制器采用ATMEGA16L芯片Ul，Ul的4腳分別與電阻Rl—端、電容Cl 一端相連，Rl另一端與3.3V電源相連，Cl另一端接地。
[0008]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述環(huán)流檢測電路包括電流互感器、運算放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，電流互感器的輸入端與所述開合式電流互感器的一組線圈二次側(cè)相連，電流互感器的輸出端與運算放大器的輸入端相連，運算放大器的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述微控制器的信號輸入端口相連。
[0009]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述電流互感器的變比為5A/2.5mA。
[0010]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述運算放大器采用0PA4170芯片U2，模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用ADS1115芯片U3，所述電流互感器的輸出端與U2的引腳2相連，U2的引腳1、2相連，U2的引腳I與U3的引腳4連接，U2的引腳8接3.3V電源，U3的引腳I和引腳3都接地;U3的引腳2與Ul的弓I腳3連接，U3的引腳9與Ul的引腳2連接，U3的引腳1與Ul的引腳I連接;U3的引腳7懸空。
[0011]其次，本發(fā)明所述無線通訊電路采用Si4432無線射頻芯片U4，U4的引腳1、2、3懸空;U4的引腳12接3.3V電源;U4的引腳4、10、11、13都接地；電容C4并電容C5，連接在3.3V電源和地之間；U4的引腳5與Ul的引腳15連接;U4的引腳6與Ul的引腳14連接;U4的引腳7與Ul的引腳13連接;U4的引腳8與Ul的引腳12連接;U4的引腳9與Ul的引腳11連接;U4的引腳14接天線E1。
[0012]另外，本發(fā)明所述自感應(yīng)取電電源包括整流濾波電路、電壓保護與能量泄放電路、暫態(tài)保護部分和儲能電路，整流濾波電路的輸入端與所述開合式電流互感器的另一組線圈二次側(cè)相連。
[0013]所述整流濾波電路包括二極管Dl、電容Cl、電容C2和電感LI。
[0014]所述暫態(tài)保護部分包括雙極性TVSl管和單極性TVS2管。
[0015]所述電壓保護與能量泄放電路包括LM393芯片六1、]\?)3管01、電阻1?1和電阻1?2。
[0016]所述儲能電路采用超級電容SC。
[0017]所述開合式電流互感器的另一組線圈二次側(cè)兩端并聯(lián)TVSl管，TVSl管一端連接到DI的正極，TVSI管另一端連接負極，LI的輸入端分別與DI負極、CI連接，LI的輸出端與電容C2連接，電容C2兩端并聯(lián)TVS2管;TVS2管的陰極連到Ql的漏極，TVS2管的陽極連到Ql的源極，Rl和R2串聯(lián)后并聯(lián)在漏極和源極之間，Rl和R2的中點連接到Al的正輸入端，Al的負輸入端接參考電壓Vref，Al輸出端連到Ql的門極;正負極之間并聯(lián)肖特基二極管D2，電容C3與D2并聯(lián)，電感L2—端與D2陰極相連，L2另一端分別與二極管D3陽極、電容C4一端相連，C4另一端接負極，D3陰極與電阻R3—端相連，R3另一端分別與正極、SC—端相連，SC另一端與負極相連。
[0018]本發(fā)明有益效果。
[0019]本發(fā)明對現(xiàn)有技術(shù)進行實質(zhì)性改進和創(chuàng)新組合，克服現(xiàn)有技術(shù)不足，采用一體化的環(huán)流監(jiān)測、無線通訊、自感應(yīng)取電的的監(jiān)測方案，解決了高壓電纜護套環(huán)流監(jiān)測的實際工程問題。本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)合理、集成度高、無需復(fù)雜接線、簡單實用的電纜環(huán)流一體化監(jiān)測終端，特別適用于高壓電纜金屬護套環(huán)流監(jiān)測的復(fù)雜用用環(huán)境。
[0020]本發(fā)明采用雙鐵心和雙繞組的開合式電流互感器，其中一組線圈供給電流檢測用，另一組線圈供給感應(yīng)取電用。電纜環(huán)流經(jīng)過檢測電路信號處理送AD進行轉(zhuǎn)換后送CPU進行數(shù)據(jù)處理，并將測得的數(shù)據(jù)通過無線射頻電路傳送到遠方的數(shù)據(jù)接收裝置。
【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明保護范圍不僅局限于以下內(nèi)容的表述。
[0022]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明電路原理框圖。
[0024]圖3是本發(fā)明微控制器及復(fù)位電路圖。
[0025]圖4是本發(fā)明環(huán)流檢測電路圖。
[0026]圖5是本發(fā)明無線射頻通訊電路。
[0027]圖6是本發(fā)明自感應(yīng)取電電源電路圖。
[0028]圖7是本發(fā)明電壓保護與能量泄放電路。
[0029]圖1中，I為監(jiān)測終端微控制器電路、環(huán)流檢測電路、無線通訊電路、自感應(yīng)取電電路集成在一起的電路板。2為開啟式電流互感器。3為互感器的固定卡扣。
【具體實施方式】
[0030]如圖所示，本發(fā)明包括開合式電流互感器、微控制器、環(huán)流檢測電路、無線通訊電路和自感應(yīng)取電電源，開合式電流互感器的一組線圈二次側(cè)與環(huán)流檢測電路的信號輸入端口相連，開合式電流互感器的另一組線圈二次側(cè)與自感應(yīng)取電電源的的輸入端口相連，環(huán)流檢測電路的信號輸出端口與微控制器的信號輸入端口相連，微控制器的信號輸出端口與無線通訊電路的信號輸入端口相連;所述開啟式電流互感器套接在電纜接地線上。
[0031]所述微控制器電路、環(huán)流檢測電路、無線通訊電路、自感應(yīng)取電電路部分可集成在一個電路板上。
[0032]所述微控制器采用ATMEGA16L芯片U1，U1的4腳分別與電阻Rl—端、電容Cl 一端相連，Rl另一端與3.3V電源相連，Cl另一端接地。微控制器采用Atmel公司的AVR單片機ATMEGA16L，具有高性價比ATMEGA16L的工作電壓為2.7-5.5V，在IMHz、3.3V的條件下，正常工作電流為200uA左右，空閑工作電流為0.35mA。
[0033]Ul 為單片機 ATMEGA16L，J1 為 JTAG調(diào)試接口。Ul 的引腳5、17、38、27及29接3.3乂電源，Ul的引腳6、18、39及28都地;Ul的引腳7對地接電容C2，Ul的引腳8對地接電容C3，U1的引腳7、8之間接晶振Yl ;U1的引腳4與3.3V電源之間接電阻Rl，U1的引腳4對地接電容Cl;電阻R8串LED燈Dl，連接在Ul的引腳43與3.3V電源之間DU1的引腳I與3.3V電源之間接電阻R6，U1的引腳2與3.3V電源之間接電阻R7。
[0034]所述環(huán)流檢測電路包括電流互感器、運算放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，電流互感器的輸入端與所述開合式電流互感器的一組線圈二次側(cè)相連，電流互感器的輸出端與運算放大器的輸入端相連，運算放大器的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述微控制器的信號輸入端口相連。
[0035]電流互感器CT經(jīng)過開啟式電流互感器一個繞組的二次側(cè)去電流，經(jīng)電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺斎氲竭\算放大器構(gòu)成的射級跟隨器整理后到AD數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送CPU，測得電纜環(huán)流數(shù)據(jù)。
[0036]所述電流互感器的變比為5A/2.5mA。
[0037]所述運算放大器采用0PA4170芯片U2，模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用ADS1115芯片U3，所述電流互感器的輸出端與U2的引腳2相連，U2的引腳1、2相連，U2的引腳I與U3的引腳4連接，U2的引腳8接3.3V電源，U3的引腳I和引腳3都接地;U3的引腳2與Ul的引腳3連接，U3的引腳9與Ul的弓I腳2連接，U3的引腳1與Ul的引腳I連接;U3的引腳7懸空