一种低压电缆短路自动报警装置的制作方法

1.本发明涉及自动化电气设备保护领域，尤其是一种低压电缆短路自动报警装置。


背景技术：

2.目前，大量老式小区的低压电缆运行时间已达到使用年限，在运行中，由于负荷变化导致冷热交替，造成绝缘层老化，容易造成单相接地或相间短路。若低压电缆发生单相接地或相间短路后，导致低压分开路开关跳闸，会在合闸送电后再次跳闸或合闸不成功。为了排除其他故障，确定故障原因，需解开电缆两端后进行遥测绝缘，花费时间长。为减少停电时间，能在到达现场立即判断故障原因，为此引入电压电缆绝缘数据采集及预处理技术、电压电缆绝缘在线技术检测技术等来研制一款低压电缆短路自动报警装置。
3.在中国专利文献上公开的“一种低压配电线路带电接火培训智能报警装置”，其公开号为cn110648513a，公开日期为2020-01-03，本发明公开了一种低压配电线路带电接火培训智能报警装置，包括依次连接在三相四线配电线路上的继电器模组、电阻分压模组、比较器模组、状态锁存模组和继电器驱动及声光报警模组；电阻分压模组用于将火线a、b、c和零线n分压成不同的电压等级；比较器模组用于对火线a、b、c和零线n设定不同的基准电压；状态锁存模组用于当发生一路或多路相间短路或相地短路时，将控制信号输出到继电器驱动及声光报警模组；继电器驱动及声光报警模组用于在接收到控制信号后驱动一路或多路上的继电器断开，并进行声光报警。本发明能够实时、科学、快速评判练习人员练习低压配电线路带电接火过程中是否出现不规范现象，帮助提高实操技能水平。但是该发明的装置过于简单，且并未对报警装置的结构以及电路作出详细的描述。


技术实现要素：

4.本发明解决了低压电缆发生单相接地或相间短路后需花费大量时间解开电缆两端进行遥测绝缘的问题，一种低压电缆短路自动报警装置，利用零序电流互感器不间断检测各回路的零序ct电流，经处理后传至mcu微控单元进行计算判断是否进行报警以及电路切断，并且还设有特制的报警器，报警效果进一步提升，本发明的自动报警装置实现了低压电缆接地故障信息的就地分析判断和短路故障自动报警，提高了低压电缆故障处理效率和技术水平。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种低压电缆短路自动报警装置，包括报警器和零序电流互感器，所述零序电流互感器与第一无线收发模块连接，所述第一无线收发模块与第二无线收发模块通信连接，所述第二无线收发模块与滤波器连接，所述滤波器与a/d转换电路连接，所述a/d转换电路还与相位同步电路连接，所述报警器、a/d转换电路和相位同步电路分别与mcu微控单元连接，所述报警器还分别与短路数字显示单元和动作执行单元相连。
6.本发明中，零序电流互感器不断监测各回路的零序电流，电流信号经过第一无线收发模块和第二无线收发模块传输，电流信号在滤波器进行处理后进入到a/d转换电路进
行数模转换，此时电流信号已经变成mcu微控单元可以处理的信号，电流信号进入到mcu微控单元，微控单元会根据相位同步电路中电网的电压信号与漏电信号的相位并且比较得到的相位差来判断各相漏电电流，漏电电流到达一定阈值时触发报警条件，mcu微控单元控制报警器发出报警信号，动作执行单元执行切断故障的供电线路，报警信号以及mcu微控单元的数据分析会可视化的显示在短路数字显示单元上。实现了在低压电缆发生接地故障的就地分析判断和自动报警，提高了对于低压电缆故障的处理效率，减少人力物力。
7.作为优选，所述报警器包括报警器壳体，所述报警器壳体的内侧设置有绝缘盒，所述绝缘盒靠近报警器壳体的一端的内壁上固定连接有报警触头和压板连接板，所述压板连接板铰接于压板，所述压板与推杆接触，所述压板与绝缘盒内侧之间固定有压板弹簧，所述推杆滑动连接于限位筒，所述限位筒固定连接于远离报警器壳体的一端的绝缘盒内壁上，所述推杆贯穿于绝缘盒内外。
8.本发明中，报警器内部设置的绝缘盒中的报警触头为导体，在遇到故障需报警时，报警触头的一端会与压板常闭接触，此时的压板弹簧为正常收缩状态，即弹簧既无压力又无拉力，还在报警触头的另一端固定有导线，导线通过绝缘盒的内壁和报警器的内壁直到与报警发声器和报警灯电连接，保证在遇到低压电缆短路时，报警灯的常亮以及报警发声器的工作。
9.作为优选，所述推杆位于绝缘盒外的端部铰接于拉杆的一端，所述拉杆的另一端铰接于旋转盘，所述旋转盘的中心点附近设置有锁止器，所述绝缘盒外壁上固定连接有限位块，所述推杆滑动连接于限位块，所述旋转盘的两侧均连接于滑板的一端，所述滑板的另一端设置有若干个微型气撑杆，所述微型气撑杆的另一端固定于报警器壳体内壁或安装板的一端，所述安装板的另一端固定连接有报警器微控制器，所述滑板连接于限位块和报警器壳体之间，所述报警器壳体内部还设有蓄电池。
10.本发明中，报警器中位于绝缘盒外部设有旋转盘，在未触发报警条件时，旋转盘绕着中心点进行转动，中心点上设有锁止器，保证中心点的固定，在转动的同时带动拉杆以及推杆，推杆随之进行左右移动，在推杆移动到最左侧时，压板刚好与报警触头接触并且导通，故在未触发报警条件时，报警灯每隔一段时间闪亮，但是报警发声器不会工作；当触发报警条件时，报警器微控制器控制旋转盘停止转动，无论旋转盘转动到何种位置，停止后，控制利用微型气撑杆使柔性接触板与旋转盘接触并且可滑动，中心点上设置的锁止器松开，使中心点不固定，在压板弹簧的惯性力作用力，旋转盘进行滑动使压板接触到报警触头，此时压板弹簧恢复自然状态，此时报警灯常亮，在接触经过3秒后，报警发声器发出报警声。在视觉和听觉上均能做到提示。
11.作为优选，所述滑板具体为凹字型结构，所述滑板的一侧上开有一个中心凹槽，所述中心凹槽内设置有柔性接触板，所述中心凹槽内还开有中心孔，所述微型气撑杆贯穿中心孔并且卡接于柔性接触板，所述柔性接触板由微型气撑杆带动并且滑动连接于中心凹槽内，所述微型气撑杆电连接于报警器微控制器。
12.本发明中，滑板结构的一端设置有中心凹槽，柔性接触板在凹槽内可进行小位移的滑动，由于微型气撑杆受报警器微控制器控制并且响应迅速，适用于本发明的自动报警的场景中。
13.作为优选，所述报警器壳体的外侧固定连接有若干个报警发声器，所述报警发声
器上卡接有报警灯，所述报警发声器和报警灯分别与报警触头电连接，所述报警器微控制器分别与报警发声器和报警灯电连接。
14.本发明中，在报警发声器与报警触头之间还设置有延时电路，需在报警触头与压板接触3秒以上时，报警发声器才能发声报警，而报警灯与报警触头之间为及时响应。防止报警发声器产生误报。
15.作为优选，所述动作执行单元用于执行切断供电线路，所述零序电流互感器用于检测各回路的零序ct电流，所述相位同步电路用于将电网的电压信号与漏电信号的相位进行比较，所述短路数字显示单元用于解析上传的短路信号并将该信号可视化显示。
16.本发明中，未满足各相位漏电电流报警条件时，需要重新调用零序电流互感器监测各回路的零序ct电流；并且所有的电路动作均由mcu微控单元调动，保证监测的不间断性。
17.作为优选，所述零序电流互感器为零磁通霍尔电流传感器，所述零序电流互感器的铁芯材质为坡莫合金。
18.本发明中，零序电流互感器的铁芯材质选择坡莫合金，起始导磁率高，损耗小的坡莫合金做铁芯，增强传感器对小电流的取样能力，提高传感器工作相应能力。
19.本发明的有益效果是：1、本发明实现了低压电缆接地故障信息的就地分析判断和短路故障自动报警，提高了低压电缆故障处理效率和技术水平；零磁通霍尔电流传感器选用起始导磁率高，损耗小的坡莫合金做铁芯，增强传感器对小电流的取样能力，提高传感器工作相应能力。
20.2、本发明中的报警器通过旋转盘带动压板，并且借助于微型气撑杆以及锁止器的作用，配合报警灯和报警发声器，在视觉和听觉上均能做到报警提示，且报警灯与报警触头之间能够及时响应，防止报警发声器产生误报。
附图说明
21.图1是本实施例的结构图；图2是本实施例报警器的结构图；图3是本实施例报警器中局部结构示意图；图中，1、零序电流互感器2、第一无线收发模块3、第二无线收发模块4、滤波器5、a/d转换电路6、相位同步电路7、动作执行单元8、报警器81、报警器壳体82、报警灯83、报警触头84、绝缘盒85、压板弹簧86、压板连接板87、压板88、推杆89、限位筒810、限位块811、滑板812、拉杆813、旋转盘814、蓄电池815、报警器微控制器816、安装板817、微型气撑杆818、柔性接触板819、报警发声器9、短路数字显示单元10、mcu微控单元。
具体实施方式
22.实施例：本实施例提出一种低压电缆短路自动报警装置，参考图1，本发明的装置包含有零序电流互感器1和报警器8，零序电流互感器1连接于第一无线收发模块2，第一无线收发模块2通信连接于第二无线收发模块3，第二无线收发模块3连接于滤波器4，滤波器4连接于a/
d转换电路5，a/d转换电路5还连接于相位同步电路6，报警器8、a/d转换电路5和相位同步电路6分别连接于mcu微控单元10，报警器8还分别连接于短路数字显示单元9和动作执行单元7。
23.参考图2，报警器8主要包含有报警器壳体81，绝缘盒84设于报警器壳体81的内侧，绝缘盒84靠近报警器壳体81的一端的内壁上分别设置有报警触头83和压板连接板86，两者均固定连接于绝缘盒84内壁，压板连接板86与压板87的一端铰接，压板87接触连接于推杆88，压板弹簧85设置在压板87与绝缘盒84内侧之间，推杆88在限位筒89内侧滑动，限位筒89与远离报警器壳体81的一端的绝缘盒84内壁固定连接，推杆88贯穿绝缘盒84的内壁孔。
24.此外，推杆88位于绝缘盒84的外的端部与拉杆812的一端铰接，拉杆812的另一端与旋转盘813铰接，旋转盘（813）的中心点固定有一个锁止器，绝缘盒84外壁上设置有限位块810，限位块810固定连接于外壁，推杆88与限位块810滑动连接，旋转盘813的两侧均与滑板811的一端连接，多个微型气撑杆817设置在滑板811的另一端上，微型气撑杆817的另一端与报警器壳体内壁81或安装板816的一端固定，安装板816的另一端与报警器微控制器815固定连接，限位块810和报警器壳体81之间依靠滑板811连接，报警器壳体81内部远离绝缘盒84处还安装有蓄电池814。本实施例中，微型气撑杆817上下各设置有两个。
25.参考图2和图3，滑板811为凹字型，上下各设有一个，中心凹槽设置在滑板811的一侧，中心凹槽内设置有柔性接触板818并且柔性接触板818可以滑动于中心凹槽内，中心凹槽内还开有一个贯穿的中心孔，微型气撑杆817贯穿于中心孔，微型气撑杆817还与卡接柔性接触板818卡接，柔性接触板818可由微型气撑杆817带动一起移动，微型气撑杆817与报警器微控制器815电连接。
26.参考图2，报警器壳体81的外侧与若干个报警发声器819固定连接，在本实施例中，报警发声器和报警灯均设有两个，报警发声器819上部与报警灯82的下部卡接，报警发声器819和报警灯82分别电连接于报警触头83，报警器微控制器815分别电连接于报警发声器819和报警灯82。
27.参考图1，零序电流互感器1可不间断检测各回路的零序ct电流，相位同步电路6将电网的电压信号与漏电信号的相位进行比较得出两者的相位差，动作执行单元7可执行切断供电线路，短路数字显示单元9可显示报警以及相关的信号。零序电流互感器1在本实施例中具体为零磁通霍尔电流传感器，零序电流互感器1采用坡莫合金的铁芯材质。
28.零序电流互感器1由霍尔器件、导磁体、放大电路、补偿绕组构成，当一次侧流过电流i1时，电流i1产生的磁场作用在导磁体气隙的霍尔元件中产生霍尔电势，其产生的电压信号经运算放大器将电压放大，再通过由互补三极管t1、t2 进行功率放大，将输出一个补偿电流i2流经副边补偿线圈n2产生与一次侧电流产生的磁场方向相反的磁场，反向的磁场将补偿一次侧电流产生的磁场，使霍尔电势逐渐减小，直到原边与副边两侧磁通相等时，副边补偿电流才不再增大；这时，整个传感器中起到零磁通的作用，且有i1n1= i2n2式中，i1为一次电流，n1为一次绕组，i2为副边补偿电流，n2为副边补偿绕组。
29.零磁通霍尔电流传感器中的电流补偿过程实质是一个动态平衡的过程。当一次电流i1通过一次绕组n1，一次侧电流产生的磁场作用在霍尔器件上输出霍尔电压，经电压、功率放大电路产生补偿电流i2，由于补偿绕组 n2 的存在，导致经过绕组的补偿电流i2不会
发生突变，补偿电流i2只能逐渐增大，副边补偿电流产生的磁场抵消(补偿)一次侧电流产生的磁场，霍尔原件输出的电压也逐渐降低，补偿电流i2增大减慢，当两侧产生的磁通相等时，磁通为零，霍尔输出电压为零。
30.本发明中，零序电流互感器不断监测各回路的零序电流，电流信号经过第一无线收发模块和第二无线收发模块传输，电流信号在滤波器进行处理后进入到a/d转换电路进行数模转换，此时电流信号已经变成mcu微控单元可以处理的信号，电流信号进入到mcu微控单元，微控单元会根据相位同步电路中电网的电压信号与漏电信号的相位并且比较得到的相位差来判断各相漏电电流，漏电电流到达一定阈值时触发报警条件，mcu微控单元控制报警器发出报警信号，动作执行单元执行切断故障的供电线路，报警信号以及mcu微控单元的数据分析会可视化的显示在短路数字显示单元上。实现了在低压电缆发生接地故障的就地分析判断和自动报警，提高了对于低压电缆故障的处理效率，减少人力物力。
31.本发明中，报警器内部设置的绝缘盒中的报警触头为导体，在遇到故障需报警时，报警触头的一端会与压板常闭接触，此时的压板弹簧为正常收缩状态，即弹簧既无压力又无拉力，还在报警触头的另一端固定有导线，导线通过绝缘盒的内壁和报警器的内壁直到与报警发声器和报警灯电连接，保证在遇到低压电缆短路时，报警灯的常亮以及报警发声器的工作。
32.本发明中，报警器中位于绝缘盒外部设有旋转盘，在未触发报警条件时，旋转盘绕着中心点进行转动，中心点上设有锁止器，保证中心点的固定，在转动的同时带动拉杆以及推杆，推杆随之进行左右移动，在推杆移动到最左侧时，压板刚好与报警触头接触并且导通，故在未触发报警条件时，报警灯每隔一段时间闪亮，但是报警发声器不会工作；当触发报警条件时，报警器微控制器控制旋转盘停止转动，无论旋转盘转动到何种位置，停止后，控制利用微型气撑杆使柔性接触板与旋转盘接触并且可滑动，中心点上设置的锁止器松开，使中心点不固定，在压板弹簧的惯性力作用力，旋转盘进行滑动使压板接触到报警触头，此时压板弹簧恢复自然状态，此时报警灯常亮，在接触经过3秒后，报警发声器发出报警声。在视觉和听觉上均能做到提示。
33.本发明中，滑板结构的一端设置有中心凹槽，柔性接触板在凹槽内可进行小位移的滑动，由于微型气撑杆受报警器微控制器控制并且响应迅速，适用于本发明的自动报警的场景中。
34.本发明中，在报警发声器与报警触头之间还设置有延时电路，需在报警触头与压板接触3秒以上时，报警发声器才能发声报警，而报警灯与报警触头之间为及时响应。防止报警发声器产生误报。
35.本发明中，未满足各相位漏电电流报警条件时，需要重新调用零序电流互感器监测各回路的零序ct电流；并且所有的电路动作均由mcu微控单元调动，保证监测的不间断性。
36.本发明中，零序电流互感器的铁芯材质选择坡莫合金，起始导磁率高，损耗小的坡莫合金做铁芯，增强传感器对小电流的取样能力，提高传感器工作相应能力。
37.本装置的整体工作过程：零序电流互感器1监测各回路电流，电流信号经过第一无线收发模块2和第二无线收发模块3传输后经过滤波器4进行滤波得到滤波信号，滤波信号进入到a/d转换电路5进行数模转换后传入mcu微控单元10中进行信号的处理，同时信号会
被传送至相位同步电路6，相位同步电路6负责将电网的电压信号和漏电信号相位比较作差，由mcu微控单元10来判断各相的漏电电流，各个相位漏电电流满足报警条件后，mcu微控单元控制报警器8发出报警信号，使动作执行单元7切断线路，并且有关数据会显示在短路数字显示单元9上。
38.本发明中报警器8的具体工作过程：1、首先，在未触发短路报警时，此时报警器8中的旋转盘813沿着中心点转动，中心点上设置的锁止器使中心点固定不移动，锁止器同样受报警器微控制器815控制，旋转盘813在转动的同时带动拉杆812以及推杆88，推杆88随之进行左右移动，在推杆88移动到最左侧时，压板87刚好与报警触头83接触并且导通，由于报警触头83与报警灯以及报警发声器电连接，故在未触发报警条件时，报警灯82每隔一段时间闪亮，即进行周期性闪烁，但是由于报警发声器819与报警触头83之间存在延时电路，报警发声器819不会工作；2、在触发短路报警条件后，报警器微控制器815受到报警指令后，控制旋转盘813停止旋转，即无论运动到什么位置均需要停止，停止后，中心点上设置的锁止器松开，使中心点不固定，控制利用微型气撑杆817的移动使柔性接触板818朝向旋转盘813滑动并与旋转盘813接触，报警器微控制器815使锁止器松开中心点，使中心点可滑动，此时，旋转盘813可滑动于滑板811内，在压板弹簧85的惯性力作用力，旋转盘813进行滑动使压板87接触到报警触头83，此时压板弹簧85恢复自然状态，此时报警灯82常亮，在接触经过3秒后，报警发声器819发出报警声。在视觉和听觉上均能做到提示。
39.上述实施例是对本发明的进一步阐述和说明，以便于理解，并不是对本发明的任何限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。