高压电缆护套环流一体化监测终端的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环流监测技术领域，尤其涉及一种高压电缆护套环流一体化监测终端。
【背景技术】
[0002]高压电缆由于其结构，采用单芯结构，从电磁学原理上这将必然引起金属护套上出现感应电压，当金属护层与大地形成通路时，在金属护层上产生的环流可能达到较高的数值，引起护层发热，降低电缆运行的载流量等。金属护层过热也会导致电缆绝缘老化，对电缆的安全运行构成威胁。
[0003]采用交叉互联的接地方式可以有效降低环流，环流值与电缆的分段的均匀性关系很大，同时电缆敷设尽可能的采用正三角形排列，如果三相位置不对称，即使分段均匀，金属护套也有环流产生。
[0004]因此，必须对电缆护套的环流进行监测和分析，目前多采用运行人员到现场用钳形电流表实测的方式获得数据，由于电缆接地箱分散，监测点的数量较多，隧道内环境比较复杂，户外在基杆上监测也较困难，给环流监测工作带来很大的困难。目前也有环流监测的产品应用，但在应用过程中遇到了很多问题，现场数据线和通讯线较多，布线非常困难也不符合电力安全的要求，监测的电缆为66kV以上线路，不能直接获取电源，装置供电的问题成为关键，这些问题在实际工作中都需要解决。
【发明内容】
[0005]本发明就是针对上述问题，提供一种无需复杂接线、供电方便的高压电缆护套环流一体化监测终端。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括开合式电流互感器、微控制器、环流检测电路、无线通讯电路和自感应取电电源，其结构要点开合式电流互感器的一组线圈二次侧与环流检测电路的信号输入端口相连，开合式电流互感器的另一组线圈二次侧与自感应取电电源的的输入端口相连，环流检测电路的信号输出端口与微控制器的信号输入端口相连，微控制器的信号输出端口与无线通讯电路的信号输入端口相连;所述开启式电流互感器套接在电缆接地线上。
[0007]作为一种优选方案，本发明所述微控制器采用ATMEGA16L芯片Ul，Ul的4脚分别与电阻Rl—端、电容Cl 一端相连，Rl另一端与3.3V电源相连，Cl另一端接地。
[0008]作为另一种优选方案，本发明所述环流检测电路包括电流互感器、运算放大器和模数转换器，电流互感器的输入端与所述开合式电流互感器的一组线圈二次侧相连，电流互感器的输出端与运算放大器的输入端相连，运算放大器的输出端与模数转换器的输入端相连，模数转换器的输出端与所述微控制器的信号输入端口相连。
[0009]作为另一种优选方案，本发明所述电流互感器的变比为5A/2.5mA。
[0010]作为另一种优选方案，本发明所述运算放大器采用0PA4170芯片U2，模数转换器采用ADS1115芯片U3，所述电流互感器的输出端与U2的引脚2相连，U2的引脚1、2相连，U2的引脚I与U3的引脚4连接，U2的引脚8接3.3V电源，U3的引脚I和引脚3都接地;U3的引脚2与Ul的弓I脚3连接，U3的引脚9与Ul的引脚2连接，U3的引脚1与Ul的引脚I连接;U3的引脚7悬空。
[0011]其次，本发明所述无线通讯电路采用Si4432无线射频芯片U4，U4的引脚1、2、3悬空;U4的引脚12接3.3V电源;U4的引脚4、10、11、13都接地；电容C4并电容C5，连接在3.3V电源和地之间；U4的引脚5与Ul的引脚15连接;U4的引脚6与Ul的引脚14连接;U4的引脚7与Ul的引脚13连接;U4的引脚8与Ul的引脚12连接;U4的引脚9与Ul的引脚11连接;U4的引脚14接天线E1。
[0012]另外，本发明所述自感应取电电源包括整流滤波电路、电压保护与能量泄放电路、暂态保护部分和储能电路，整流滤波电路的输入端与所述开合式电流互感器的另一组线圈二次侧相连。
[0013]所述整流滤波电路包括二极管Dl、电容Cl、电容C2和电感LI。
[0014]所述暂态保护部分包括双极性TVSl管和单极性TVS2管。
[0015]所述电压保护与能量泄放电路包括LM393芯片六1、]\?)3管01、电阻1?1和电阻1?2。
[0016]所述储能电路采用超级电容SC。
[0017]所述开合式电流互感器的另一组线圈二次侧两端并联TVSl管，TVSl管一端连接到DI的正极，TVSI管另一端连接负极，LI的输入端分别与DI负极、CI连接，LI的输出端与电容C2连接，电容C2两端并联TVS2管;TVS2管的阴极连到Ql的漏极，TVS2管的阳极连到Ql的源极，Rl和R2串联后并联在漏极和源极之间，Rl和R2的中点连接到Al的正输入端，Al的负输入端接参考电压Vref，Al输出端连到Ql的门极;正负极之间并联肖特基二极管D2，电容C3与D2并联，电感L2—端与D2阴极相连，L2另一端分别与二极管D3阳极、电容C4一端相连，C4另一端接负极，D3阴极与电阻R3—端相连，R3另一端分别与正极、SC—端相连，SC另一端与负极相连。
[0018]本发明有益效果。
[0019]本发明对现有技术进行实质性改进和创新组合，克服现有技术不足，采用一体化的环流监测、无线通讯、自感应取电的的监测方案，解决了高压电缆护套环流监测的实际工程问题。本发明提供一种结构合理、集成度高、无需复杂接线、简单实用的电缆环流一体化监测终端，特别适用于高压电缆金属护套环流监测的复杂用用环境。
[0020]本发明采用双铁心和双绕组的开合式电流互感器，其中一组线圈供给电流检测用，另一组线圈供给感应取电用。电缆环流经过检测电路信号处理送AD进行转换后送CPU进行数据处理，并将测得的数据通过无线射频电路传送到远方的数据接收装置。
【附图说明】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
[0022]图1是本发明结构示意图。
[0023]图2是本发明电路原理框图。
[0024]图3是本发明微控制器及复位电路图。
[0025]图4是本发明环流检测电路图。
[0026]图5是本发明无线射频通讯电路。
[0027]图6是本发明自感应取电电源电路图。
[0028]图7是本发明电压保护与能量泄放电路。
[0029]图1中，I为监测终端微控制器电路、环流检测电路、无线通讯电路、自感应取电电路集成在一起的电路板。2为开启式电流互感器。3为互感器的固定卡扣。
【具体实施方式】
[0030]如图所示，本发明包括开合式电流互感器、微控制器、环流检测电路、无线通讯电路和自感应取电电源，开合式电流互感器的一组线圈二次侧与环流检测电路的信号输入端口相连，开合式电流互感器的另一组线圈二次侧与自感应取电电源的的输入端口相连，环流检测电路的信号输出端口与微控制器的信号输入端口相连，微控制器的信号输出端口与无线通讯电路的信号输入端口相连;所述开启式电流互感器套接在电缆接地线上。
[0031]所述微控制器电路、环流检测电路、无线通讯电路、自感应取电电路部分可集成在一个电路板上。
[0032]所述微控制器采用ATMEGA16L芯片U1，U1的4脚分别与电阻Rl—端、电容Cl 一端相连，Rl另一端与3.3V电源相连，Cl另一端接地。微控制器采用Atmel公司的AVR单片机ATMEGA16L，具有高性价比ATMEGA16L的工作电压为2.7-5.5V，在IMHz、3.3V的条件下，正常工作电流为200uA左右，空闲工作电流为0.35mA。
[0033]Ul 为单片机 ATMEGA16L，J1 为 JTAG调试接口。Ul 的引脚5、17、38、27及29接3.3乂电源，Ul的引脚6、18、39及28都地;Ul的引脚7对地接电容C2，Ul的引脚8对地接电容C3，U1的引脚7、8之间接晶振Yl ;U1的引脚4与3.3V电源之间接电阻Rl，U1的引脚4对地接电容Cl;电阻R8串LED灯Dl，连接在Ul的引脚43与3.3V电源之间DU1的引脚I与3.3V电源之间接电阻R6，U1的引脚2与3.3V电源之间接电阻R7。
[0034]所述环流检测电路包括电流互感器、运算放大器和模数转换器，电流互感器的输入端与所述开合式电流互感器的一组线圈二次侧相连，电流互感器的输出端与运算放大器的输入端相连，运算放大器的输出端与模数转换器的输入端相连，模数转换器的输出端与所述微控制器的信号输入端口相连。
[0035]电流互感器CT经过开启式电流互感器一个绕组的二次侧去电流，经电阻转变为电压信号，输入到运算放大器构成的射级跟随器整理后到AD数模转换电路，转换为数字量送CPU，测得电缆环流数据。
[0036]所述电流互感器的变比为5A/2.5mA。
[0037]所述运算放大器采用0PA4170芯片U2，模数转换器采用ADS1115芯片U3，所述电流互感器的输出端与U2的引脚2相连，U2的引脚1、2相连，U2的引脚I与U3的引脚4连接，U2的引脚8接3.3V电源，U3的引脚I和引脚3都接地;U3的引脚2与Ul的引脚3连接，U3的引脚9与Ul的弓I脚2连接，U3的引脚1与Ul的引脚I连接;U3的引脚7悬空