一种三相电缆带电监测装置的制作方法

本实用新型涉及三相电缆监测技术领域，具体涉及一种三相电缆带电监测装置。

背景技术：

在工业控制的特殊场合，比如煤矿井下机电设备（例如，采煤机、输送机、风机等），需要实时反馈设备的带电状态，开停状态，通常使用开停传感器，利用测定磁场的方式，间接地测定设备的工作状态，因为通电的导体周围必定产生磁场，测出电缆周围有无磁场存在，即检测出电缆内有无电流通过，从而可反馈设备的开停状态，并将检测到的设备的开停状态信号转换为监控分站能够识别的开关信号或rs485/can总线协议信号上报给监控系统，实现地面对井下所有电气设备开停状态实时地监测。但是这种监测在设备的电源电压较低，或者电缆外皮有结霜的情况下，误监测几率比较大，往往发送错误的指示，导致监控不可靠。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种三相电缆带电监测装置，用于解决现有电缆带电监测的不可靠性，提高三相电缆带电监测可靠性。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

一种三相电缆带电监测装置，其特征在于，包括：第一输入端、第二输入端和第三输入端，所述第一输入端、第二输入端和第三输入端分别对应接触三芯电缆的外壳；第一监测电路，其接收所述第一输入端和第三输入端之间的第一差动信号；第二监测电路，其控制端与所述第一监测电路的输出端相连，且由直流电源供电；第三监测电路，其接收所述第二输入端和第三输入端之间的第二差动信号；第四监测电路，且控制端与所述第三监测电路的输出端相连，且由直流电源供电；第一光耦和第二光耦，所述第一光耦的阳极和所述第二光耦的阴极相连且均与所述第二监测电路的输出端相连，所述第一光耦的阴极和所述第二光耦的阳极相连且均与所述第四监测电路的输出端相连，所述第一光耦的输出端和所述第二光耦的输出端输出表示所述三相电缆是否带电的信号。

如上所述的三相电缆带电监测装置，所述第一监测电路和第三监测电路均为高阻抗输入的放大电路。

如上所述的三相电缆带电监测装置，所述第一监测电路包括npn三极管，其基极通过电容和电阻与所述第一输入端相连，发射极与所述第三输入端相连，集电极与所述第二监测电路的控制端相连。

如上所述的三相电缆带电监测装置，所述第二监测电路包括pnp三极管，其基极与所述第一监测电路的输出端相连，发射极连接直流电源，集电极连接所述第一光耦的阳极。

如上所述的三相电缆带电监测装置，所述第三监测电路包括npn三极管，其基极通过电容和电阻与所述第二输入端相连，发射极与所述第三输入端相连，集电极与所述第四监测电路的控制端相连。

如上所述的三相电缆带电监测装置，所述第四监测电路包括pnp三极管，其基极与所述第三监测电路的输出端相连，发射极连接直流电源，集电极连接所述第二光耦的阳极。

如上所述的三相电缆带电监测装置，所述三相电缆带电监测装置还包括第一指示件和第二指示件，所述第一指示件连接在所述第二监测电路的输出端和所述第一光耦的阳极之间；所述第二指示件连接在所述第二光耦的阴极和所述第二监测电路的输出端之间。

如上所述的三相电缆带电监测装置，所述第一指示件为第一发光二极管，所述第二指示件为第二发光二极管；所述第一发光二极管的正极与所述第二监测电路的输出端相连，负极与所述第一光耦的阳极相连；所述第二发光二极管的正极与所述第二光耦的阴极相连，负极与所述第二监测电路的输出端相连。

如上所述的三相电缆带电监测装置，所述三相电缆带电监测装置还包括单片机，所述单片机具有第一接收口和第二接收口，所述第一接收口用于接收所述第一光耦输出的信号，所述第二接收口用于接收所述第二光耦输出的信号。

如上所述的三相电缆带电监测装置，所述三相电缆带电监测装置还包括用于指示所述三相电缆带电状态的指示装置，其连接在所述单片机的输出端。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：通过三芯电缆与外壳之间的耦合电容将交流信号耦合至三相电缆带电监测装置的监测输入端，如果电缆带电，则有交流信号从监测输入端进入三相电缆带电监测装置，会通过第一监测电路和第二监测电路在第一光耦的输出端处输出第一脉冲信号，且通过第三监测电路和第四监测电路在第二光耦的输出端处输出第二脉冲信号，实现电缆带电的准确监测，提高监测可靠性。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为三相电缆的剖面示意图；

图2为本实用新型提出的三相电缆带电监测装置一个实施例的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

三相电缆对其外壳都有耦合的等效电容，如图1所示，c1'、c2'和c3'分别为三相电缆对外壳的耦合电容，u'、v'和w'分别为耦合电容的输出点。

为了实现三相电缆带电监测的准确性及可靠性，如图2所示，本实施例涉及一种三相电缆带电监测装置，包括：监测输入端，其包括第一输入端u、第二输入端v和第三输入端w，该装置的监测输入端u、v和w在使用时可以通过金属片或卡子等分别接触输出点u'、v'和w'。这样，在三相电缆带电时，交流信号通过耦合电容耦合出交流信号而进入监测输入端u、v和w。本实施例中选用w端的信号为信号的参考负端。

第一监测电路1接收第一输入端u和第三输入端w之间的第一差动信号;第二监测电路2的控制端与第一监测电路1的输出端相连，且由直流电源dc供电。第三监测电路3接收第二输入端v和第三输入端w之间的第二差动信号；第四监测电路4的控制端与第三监测电路3的输出端相连，且由直流电源dc供电。在本实施例中，由于耦合出的交流信号的电流信号比较微弱，因此，第一监测电路1为高阻抗输入电路，从而能够驱动第二监测电路2，且第三监测电路3也为高阻抗输入电路，从而能够驱动第四监测电路4。第一光耦u1的阳极与第二光耦u2的阴极相连且作为第一信号端，第一光耦u1的阴极与第二光耦u2的阳极相连且作为第二信号端，第一信号端与第二监测电路2的输出端相连，第二信号端与第四监测电路4的输出端相连，第一光耦u1的输出端和第二光耦u2的输出端输出表示三相电缆是否带电的信号。

当然，由于u、v、w处的信号是频率为50hz、相位差为120°的交流信号，因此也可以选用第一输入端u和第二输入端v中任一端作为第三输入端，而对应地选择其他两端作为第一输入端和第二输入端，将第一差动信号输入至第一监测电路1且将第二差动信号输入至第二监测电路。本实施例中选定

由于u、v、w三者在同一时间的幅值不同，且第一光耦u1和第二光耦u2只能在同一时间导通一个，因此，直流电源dc的信号通过第二监测电路2或第四监测电路4分别在第一光耦u1或第二光耦u2处输出不同的脉冲波形，以此来监控三相电缆是否带电。

如图2所示，在本实施例中，为了将耦合的交流信号耦合至监控装置，第一监测电路1为高阻抗输入的放大电路，其包括npn三极管q1和外围电阻及电容。具体地，第一输入端u通过电容c1、限流电阻r1和r4与npn三极管q1的基极连接，电容c8一端连接在限流电阻r1的一端和r4的一端之间，另一端连接在第三输入端w和npn三极管q1的发射极之间，电阻r27一端连接在r4的另一端和npn三极管q1的基极之间，另一端与npn三极管q1的发射极相连，且在npn三极管q1的基极和发射极之间还连接有二极管d26，用于保护二极管d26，二极管d26与电阻r27并联且其正极连接在电阻r27的一端和发射极之间、负极连接在电阻r27的另一端与基极之间，其中电阻r27为高阻值电阻，实现第一监测电路1的高阻抗输入，使来自监控输入端的微弱电流放大，从而形成第二监测电路2的驱动。类似地，第三监测电路3的电路结构与第一监测电路1的电路结构一样，在此不做赘述。

如图2所示，第二监测电路2包括pnp三极管q2和外围电阻及电容。具体地，pnp三极管q2的基极和npn三极管q1的集电极之间连接有电阻r3，并联的电阻r50和电容c10的rc电路的一端连接在pnp三极管q2的基极和电阻r3的一端之间，rc电路的另一端连接至直流电源dc，pnp三极管q2的集电极连接至第一光耦u1的阳极。类似地，第四监测电路4的电路结构与第二监测电路2的电路结构一样，在此不做赘述，其中第一光耦u1的阴极连接至第四监测电路4的输出端，第四监测电路4的输出端与第二光耦u2的阳极相连，第二光耦u2的阴极与pnp三极管q2的集电极相连。

如图2所示，在第一输入端u的信号大于零驱动npn三极管q1导通时，pnp三极管q2也导通，且在第一输入端u的信号大于第二输入端v的信号且均大于零时或者第二输入端v的信号小于零时，直流电源dc的信号通过pnp三极管q2进入第一光耦u1，形成第一回路，并在第一光耦u1的输出端out1处输出第一脉冲信号。在第二输入端v的信号大于零驱动npn三极管q3导通时，pnp三极管q4也导通，且在第二输入端v的信号大于第一输入端u的信号且均大于零时或者第一输入端u的信号小于零时，直流电源dc的信号通过pnp三极管q4进入第二光耦u2，形成第二回路，并在第二光耦u2的输出端out2处输出第二脉冲信号。由于监测输入端接收的是50hz的交流信号，因此第一脉冲信号和第二脉冲为频率为50hz、相位差180°的方形波。

在三相电缆带电时，其在输出端out1和输出端out2处输出脉冲信号，如果不带电，不会通过耦合电容有电流流过监测装置，因此，也就不会在输出端out1和输出端out2处监测到脉冲信号，实现带电监测准确性，提高监测可靠性，且不受设备电源电压的影响，且通过耦合电容耦合输出交流信号，避免电缆的外壳状态对监测结果的影响。

可以在第一光耦u1导通时，在第一回路中设置第一指示件，具体地，本实施例第一指示件为发光二极管d32,发光二极管d32的正极与pnp三极管q2的集电极相连，负极与第一光耦u1的阳极相连，第一指示件也可以为例如蜂鸣器等器件。类似地，可以在第二光耦u2导通时，在第二回路中设置第二指示件，具体地，本实施例第二指示件为发光二极管d31,发光二极管d31的正极与第二光耦u1的阴极相连，负极与pnp三极管q2的集电极相连，第二指示件也可以为例如蜂鸣器等器件。

为了将三相电缆带电的信号远程传输或进行带电指示，可以将第一光耦u1的输出端out1输出的第一脉冲信号和第二光耦u2的输出端out2输出的第二脉冲信号分别输入至单片机（未示出）的两个接收口，经过单片机进行处理后，可以发送至指示装置或监控端进行带电指示，该指示装置可以为发光二极管或蜂鸣器或其组合等。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。