[实用新型]一种地下高压电缆护层超限电流监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超限电流监测装置，尤其涉及一种地下高压电缆护层超限电流监测装置。 

背景技术

随着经济持续增长、城市电网迅猛发展，为了满足现代城市对供电可靠性、环境美化的要求，以电力电缆为供电方式的投运线路增长迅速。而且其中的高压电缆线路在城网中担负着重要的输电任务。 

电力电缆的地下敷设除主干线路（220KV及其以上）有标准的电力隧道外，110KV及以下电压标准的电力电缆大都是敷设在管道和沟道里面，由此，对电力电缆工作状况监测以及及时进行维护是必需的工作。这其中，对地下高压电缆线路护层绝缘接地电流的在线监测是维持电网良好运行状态的重要的一环。 

地下高压电缆线路护层绝缘接地电流的在线监测,包括运行静态和超限故障两种状态监测。运行静态是指高压电缆正常运行时允许一定限值内的护层感应电流存在，此电流一般受接地方式、接地良好程度、线芯负荷大小、绝缘老化程度等因素影响，允许的范围一般在百安以内，属常态运行监测范围，这种常态运行状况的护层接地电流监测系统已经实现。 

除上述正常运行态以外，由于电缆接头老化、绝缘层受损、短路击穿、雷电散流和环流发热等原因，会造成电缆护层电流的瞬间增大，导致跳闸停电，甚至还有可能引发火灾；对于这种护层电流突变的情况，现有的常态电流监测是无法做到准确有效采集，因为单凭运行静态电流监测是无法做到故障时瞬态电流的捕捉，也就无法实现对故障时瞬态超限电流的及时响应。 

实用新型内容

本实用新型的目的就是为解决上述问题，提供一种地下高压电缆护层超限电流监测装置，对于在线运行的电缆，采用电流互感器直接耦合电缆护层，实时监测护层超限电流的瞬变和突变，实现了在线连续监测，及时发现故障问题，为线路抢修和前期预警提供技术条件，它具有针对性强，可靠性好，功能完善的优点。 

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案： 

一种地下高压电缆护层超限电流监测装置，它包括若干与地下高压电缆护层直接耦合的电流数据采集单元，各电流数据采集单元与微控制单元II的输入口连接，实现电流数据的采 集；微控制单元I通过串口电平转换单元后与微控制单元II通过串口相连，实现数据通信，微控制单元I还分别于数据发送单元和数据接收单元连接；3.3V供电单元给微控制单元II和电流数据采集单元供电；VCC供电单元给微控制单元I和数据接收单元供电。 

所述电流数据采集单元主要由光耦2OPT1和光耦2OPT2，运算放大器2U1及其外围电阻、电容、二极管组成；电流数据采集单元通过接口电路2XP1与电流互感器相连，并联的电容2C1、电阻2R1和瞬态电压抑制器2TVS1对接口电路进行保护，耦合输入电流通过光耦2OPT1和光耦2OPT2耦合隔离，输入运算放大器2U1，经过运放跟随，实现阻抗的匹配，输出一对信号MA-F和MA-B到微控制单元II。 

所述微控制单元II主要由微处理控制器IC1，及其外围晶振电路，复位电路组成；外围晶振电路提供微处理控制器IC1工作所需时钟信号，复位电路实现微处理控制器IC1的上电复位，进入正常工作流程。 

所述串口电平转换单元包括串口发送信号电平转换电路和串口接收信号电平转换电路；串口发送信号电平转换电路主要由电阻8R7，电容8C8和电容8C9串联组成，电阻8R7两端还分别与微控制单元II和微控制单元I连接，将3.3V串口电平转换为5V串口电平信号； 

串口接收信号电平转换电路主要由电容8C7，电容8C17，电阻8R4，电阻8R5，电阻8R6和三极管8Q1组成；电阻8R4一端接三极管8Q1的基极，另一端接3.3V供电单元；电容8C17一端接3.3V供电单元，另一端接地；电阻8R5一端接3.3V供电单元，另一端接三极管8Q1集电极并经电容8C7接地，同时三极管8Q1集电极还与3.3V串口电平连接，三极管8Q1的发射极经电阻8R6输出5V串口电平信号。 

所述微控制单元I主要由微控制器MCU，晶振电路，复位电路以及在线编程接口电路组成；其中，晶振电路用来提供微控制器MCU工作所需的时钟信号，复位电路用来实现微控制器MCU上电复位，从而进入正常的工作流程；在线编程接口电路用来实现程序的在线写入，保证微控制器按照指令要求正常工作。