一种矿用双层屏蔽电缆绝缘信号采集电路的制作方法

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本实用新型涉及一种矿用双层屏蔽电缆绝缘信号采集电路。


背景技术：

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我国煤矿井下低压电网采用变压器中性点绝缘的运行方式，电力的传输主要靠电缆。由于供电环境恶劣，电缆线路经常发生单相漏电或单相接地故障，不仅会引起人身触电，而且还可能导致瓦斯、烟尘爆炸，甚至使电气雷管提前引爆。因此高可靠性的电缆绝缘参数的在线监测，对提高供电的安全性和可靠性具有重要的意义。


技术实现要素：

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基于以上不足之处，本实用新型提供一种矿用双层屏蔽电缆绝缘信号采集电路，用于矿用电缆绝缘电阻的实时测量，降低电缆故障发生率。
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本实用新型采用如下技术方案：一种矿用双层屏蔽电缆绝缘信号采集电路，包括隔离放大器，一阶巴特沃斯低通滤波器，一阶切比雪夫低通滤波器，多路选择开关，双屏蔽电缆的两根电路分别通过接线端子与所述的隔离放大器的输入端连接，所述的隔离放大器的输出端分别与一阶巴特沃斯低通滤波器、一阶切比雪夫低通滤波器的输入端连接，一阶巴特沃斯低通滤波器的输出端和一阶切比雪夫低通滤波器的输出端分别与多路选择开关输入端连接，所述的多路选择开关的信号输出端与信号采集回路连接，所述的多路选择开关的选择控制端与单片机的控制端连接。
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本实用新型还具有如下技术特征：
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1、所述的多路选择开关型号为sgm4581，所述的单片机的型号是 stm32f407ze，所述的一阶巴特沃斯低通滤波器的输出端与多路选择开关的 13脚连接，所述的一阶切比雪夫低通滤波器的输出端与多路选择开的14脚连接，多路选择开关的3脚与信号采集回路连接，多路选择开关的9脚、10 脚、11脚分别与单片机的控制端连接。
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2、所述的隔离放大器型号为acpl-c87b，+15v电源接到隔离放大器的1脚上，+5v电源接到隔离放大器的8脚上，agnd接到隔离放大器的5脚上。
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3、所述的一阶巴特沃斯低通滤波器和一阶切比雪夫低通滤波器均包括运算放大器，其型号为op07。
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本实用新型的有益效果及优点：抗干扰能力强，能够实时准确的采集矿用双层屏蔽电缆的绝缘电阻值，进而实时、准确的监测电缆绝缘水平，降低电缆故障发生率，提高矿井电缆供电的可靠性，保证煤矿安全生产的连续性，保证煤矿供电的安全运行。
附图说明
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图1为本实用新型的电路结构原理图。
具体实施方式
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下面结合附图举例对本实用新型作进一步的说明：
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实施例1
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如图1所示，一种矿用双层屏蔽电缆绝缘信号采集电路，本电路用于gbk
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600矿用微机保护装置的电缆绝缘信号的采集，包括隔离放大器u4，一阶巴特沃斯低通滤波器，一阶切比雪夫低通滤波器，多路选择开关u3，双屏蔽电缆的两根电路分别通过接线端子与所述的隔离放大器u4的输入端连接，所述的隔离放大器u4的输出端分别与一阶巴特沃斯低通滤波器、一阶切比雪夫低通滤波器的输入端连接，一阶巴特沃斯低通滤波器的输出端和一阶切比雪夫低通滤波器的输出端分别与多路选择开关u3输入端连接，所述的多路选择开关u3的信号输出端与信号采集回路连接，多路选择开关u3的5脚接到agnd，+15v电源接到隔离放大器u4的1脚上，电气地接在隔离放大器u4的3、4脚上。+5v电源接到隔离放大器u4的8脚上，agnd接到隔离放大器u4的5脚上。使用时，将矿用双层屏蔽电缆的一路接到js端，另一路接到jsd端，通过隔离放大器 u4的1脚上的+15v电源通过电阻r1注入到矿用双层屏蔽电缆中，当矿用双层屏蔽绝缘电缆绝缘破损后，两个屏蔽层构成回路，从隔离放大器u4的2脚能够检测到回路的电流，检测到的电流通过隔离放大器变为电压信号，在隔离放大器u4的7脚输出。由于煤矿井下供电系统复杂、设备繁多、环境恶劣，从隔离放大器u4采集到的电压信号会包含很多的干扰量，所以就将信号通过低通滤波器滤掉干扰量。将隔离放大器u4输出的电压信号接到两种低通滤波器上，一个接到一阶巴特沃斯低通滤波器回路的电阻r3的输入端，另一个接到一阶切比雪夫低通滤波器回路的电阻r5上；
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经过一阶巴特沃斯低通滤波器滤波的电压信号从运算放大器u1的6脚输出，经过一阶切比雪夫低通滤波器滤波的电压信号从运算放大器u2的6脚输出；从运算放大器u1的6脚输出的电压信号接到多路选择开关u3的13脚，从运算放大器u2的6脚输出的电压信号接到多路选择开关u3的14脚。多路选择开关u3的通道选择控制端9脚、10脚、11脚接到单片机的控制端。
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当多路选择开关u3的控制端9脚、10脚、11脚都为低电平时，多路选择开关u3的13脚的电压信号从多路选择开关u3的3脚输出，当多路选择开关 u3的控制端9脚、10脚为低电平，11脚为高电平时，多路选择开关u3的14 脚的电压信号从多路选择开关u3的3脚输出。
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首先通过单片机控制多路选择开关u3的控制端9脚、10脚、11脚都为低电平，单片机采集多路选择开关u3的13脚的电压信号，通过单片机的进行计算，可以计算出矿用屏蔽电缆的绝缘电缆的阻值，然后在通过单片机控制多路选择开关u3的控制端9脚、10脚为低电平，11脚为高电平，这时候单片机采集多路选择开关u3的14脚的电压信号，通过单片机的进行计算，可以在计算出矿用屏蔽电缆的绝缘电缆的阻，通过对这两次计算的电阻值进行比较，如果两个电阻值一样，则认为计算正确,最后将这两个电阻值同设定值进行比较，如果低于设定值，则认为电缆绝缘出现问题。
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本实用新型通过隔离放大器采集矿用双层屏蔽电缆的漏电流，由于井下供电环境复杂，采集的漏电流含有很多干扰量，可以分别通过两种不同类型的低通滤波器进行滤波，滤掉频率高于500hz的干扰信号。通过两种滤波器得到两种不同的电压信号，然后通过多路转换开关将这两种电压信号分时送到单片机中进行计算，通过对比这两种信号的计算结果，如果得到的绝缘电阻值相同，则认为绝缘电阻值计算正确，如绝缘电阻值不同，则认为
绝缘电阻值计算有误，需要重新进行测量和计算。通过采集电缆的漏电流，用输入的直流电压和漏电流计算出电缆绝缘电阻值，若电缆绝缘电阻值低于安全阈值，说明电缆绝缘层存在老化问题。通过这种方法可以提高绝缘电阻的计算准确性和可靠性。
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本实施例中电阻r1的型号为rj71-1/2w-2k，电阻r2的型号为rj71-1/2w
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200，电容c1的型号为63v100pf，电容c2、c3的型号为63v0.1uf，电阻r3、 r4、r5的型号为rjj-1/4w-10k，电容c4的型号为63v31.83nf，电容c5的型号为63v31.76nf。所述的隔离放大器型号为acpl-c87b。所述的多路选择开关型号为sgm4581。所述的单片机的型号是stm32f407ze。所述的运算放大器的型号为op07。