工頻電流監測器的製作方法
2023-07-26 02:27:41 1
專利名稱：工頻電流監測器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種用於對通信電纜中侵入的工頻電流的監測裝置——工頻電流監測器，所屬通信電纜回線故障電流監測技術領域。
背景技術：
現有同類產品的工頻電流監測設備無「自檢」功能，局方無法知道其工作狀況，所以既使損壞而局方不知，這種工頻電流監測設備實為虛設。同類的工頻電流監測設備無「侵入工頻電流強度範圍顯示」功能，局方無法知道侵入電纜的工頻電流的強度，當有多列同時有工頻電流侵入時，局方無法知道應優先處理那一列。地震，颱風，爆雨，泥石流，山體滑坡等人類難以抵禦的自然災害所引起的通信電纜與電力電纜相接觸的事件時有發生。人類活動造成的通信電纜與電力電纜相接觸的事件也不鮮見。侵入通信電纜的工頻電流將會給市話引入設備、市話交換設備的安全造成極大的威脅，當侵入通信電纜的工頻電流達到一定強度並持續一定時間便會引起火災，在特定的情況下可造成人身傷亡。在通信電纜的引入設備上已有較完備的保安報警裝置，如配線架的保安器，但由於製造工藝或其它原因造成誤報、漏報的情況也時有發生。
發明內容
本實用新型的目的在於針對上述存在的缺陷，最大限度地提出一種由非閉合磁路取樣器等組成的配線架外線電纜工頻大電流監測器，最大限度地避免侵入通信電纜工頻電流的誤報、漏報情況的發生。其具體的解決方案它由非閉合磁路取樣器、100Hz低通濾波器、低頻放大器、整流濾波器、幅度鑑別器、強度顯示器、電路接口、電源極性反接保護器、電源變換器、工作/自檢控制器、告警發生、接口極性選擇器、延時器組成，它們間的連接關係是非閉合磁路取樣器的輸出端E1接100Hz低通濾波器的輸入端F1、100Hz低通濾波器的輸出端E2接低頻放大器的輸入端F2、低頻放大器的輸出端E3接整流濾波器的輸入端F3、整流濾波器的輸出端E4接幅度鑑別器的輸入端F4、幅度鑑別器的輸出端E5和E5′分別接強度顯示器的輸入端F5和延時器的輸入端F5′、電路接口的輸出端E9和E9′分別接電源極性反接保護器的輸入端F9和電源變換器的輸入端F9′、電源極性反接保護器的輸出端E10接電源變換器的輸入端F10、電路接口的另一個輸出端E9」接工作/自檢控制器的輸入端F9」、工作/自檢控制器的輸出其端E8和E8」分別接非閉合磁路取樣器的輸入端F8和延時器的輸入端F8′、延時器的輸出端E6接告警發生、接口極性選擇器的輸入端F6、告警發生、接口極性選擇器的輸出端E7接電路接口的輸入端F7；其中非閉合磁路取樣器是由N個電感線圈L組成，它們也可以是其它元件中的等效的電感部份，N≥1，它們置於以取樣器的幾何中心為圓點的半徑為R的圓弧上，並以正確的同名端相串接。使用本裝置可有效的避免通信電纜的引入設備發生誤報、漏報的情況發生，既使誤報，漏報的情況發生也能得到是否有工頻電流侵入通信電纜的正確信息。
附
圖1是工頻電流監測器電路方框圖附圖2是工頻電流監測器(實施例)線路結構圖圖中的1是非閉合磁路取樣器、2是100Hz低通濾波器、3是低頻放大器、4是整流濾波器、5是幅度鑑別器、6是強度顯示器、7是電路接口、8是電源極性反接保護器、9是電源變換器、10是工作/自檢控制器、11是告警發生、接口極性選擇器、12是延時器。
對照圖2，帶鐵芯的電感器L1、L2、L3、L4構成非閉合磁路取樣器，列電纜置於取樣器的幾何中心或近似幾何中心，帶鐵芯的電感器L1-Ln(n可以是1到無窮的正整數，本例中n＝4)，均勻的置於以取樣器的幾何中心為圓點的半徑為R的圓弧上。當列電纜中有從電纜到大地的工頻電流時，在列電纜周圍必定會形成工頻電磁場，其磁場強度與列電纜中流過的工頻電流的強度成正比。帶鐵芯的電感器L1-L4按照正確的同名端串聯，在J3、J4兩端可得到該工頻電磁場的感應電壓，即取樣電壓。市話電纜為雙絞電纜，正常的話音接續音信號產生的磁場基本上相互抵消，但結構上不可能絕對對稱。因此也難免有漏磁。考慮到大對數電纜同時通話的對數較多，雷電、電火花通過電纜感應的在可聞的頻段內的幹擾成份也較大。
由運算放大器D1A、電阻R1、R2、R3、電容C1、C2所組成的低通濾波器正是濾除以上成份。該低通濾波器可以是有源濾波器，也可以是無源濾波器。電容C9、C10、電阻R9、R10、R11、運算放大器D1C組成的低頻放大器，將取樣信號放大到足夠大的幅度，該放大器可由一級也可由多級運放組成。
電容C11、電阻R12、二極體V1、電容C12、電阻R13、電容C13構成整流濾波器，將放大後的交流信號變成直流電平，作用在負載電阻R14上，其中二極體V1為半波整流，電容C12、R13、電容C13組成典型的H式濾波。運算放大器D1D、D2A、D2B、D2C、D2D、電阻R15、R16、R17、R18、R19、R20組成幅度鑑別器。
由電阻R15-R20組成的分壓電路為運算放大器D1D、D2A-D2D提供門坎電壓，經取樣、濾波、放大、整流後的直流電平同時作用在由運算放大器D1D、D2A-D2D組成的多比較器的同相輸入端。直流電平高於哪一級比較器的門坎電壓，那一級比較器的輸出狀態便發生翻轉。其中運算放大器D2D的門坎電壓為本監測器的告警門限電壓。當直流電平高於該門限時，後續電路陸續動作。當直流電平繼續升高時，運算放大器D2C、D2B、D2A、D1D的輸出狀態相繼翻轉。
由電阻R21、V2、電阻R22、發光二極體V3、電阻R23、發光二極體V4、電阻R24、發光二極體V5、電阻R25、發光二極體V6組成強度顯示電路，常態時運算放大器D1D、D2A-D2D均輸出VSS，因此，發光二極體V2-V6均截止而不發光，狀態翻轉後而輸出VCC，使發光二極體V2-V6中相應的發光管導通、發光。
比較器門坎電壓的設定規律符合取樣環內流過交流電流強度的變化規律。因此，發光二極體V2-V6同時被點亮的個數便代表監測到的工頻電流的強度。電阻R26、二極體V7、電阻R27、電容C15、反相器D3D、D3E構成時延電路，常態V7導通，使電容C15上的充電電壓達不到D3E的門坎電壓，因此D3E輸入「0」，輸出「1」，至使D3D輸出」0「，使光耦合器D7的二極體部分無發光電流。當運算放大器D2D輸出狀態翻轉後，二極體V7截止，電容C15經R27充電。當充電到反相器D3E的門坎電壓後，反相器D3E、D3D的輸出狀態發生翻轉，使後續電路產生動作。電容C15充電到反相器D3E門坎電壓的時間便為延時。設置此延時的目地是考慮到在實際情況中存在電力電纜與通信電纜搭碰的不確定性容易產生多次重複告警，為此，用延時加以時間上的確認。改變電容C15、或電阻R27的值可改變這一延時長度。由光耦合器D7的三極體部分、電阻R34、R35、R36、R37、R38、R39、R40、R41、R5，二極體V9、V10、三極體V15、V16、開關S2組成告警產生及接口極性選擇電路。當光耦合器D7中的二極體有電流時，光耦合器D7中的三極體部分導通。因而使三極體V15、V16均導通。接口極性選擇開關S2置於二極體V9一側，則輸出48V的負極性。當開關S2置於二極體V10一側，則輸出48V的正極性。由三端穩壓器D9、二極體V13、V12、V11、運算放大器D8、三極體V17、V18、電容C16、C17、C18、C19、C20、C21、電阻R44、R45、R46、R47、R48、R49組成電源變換電路，該電路把局方提供的48V直流電源變換成本監測器所需要的VCC和VSS。三端穩壓器D9(LM317)輸出24V，運算放大器D8(OP07)將24V變為對稱的VCC和VSS。三極體V17和V18可將OP07輸出的電流擴展到本監測器所需的電流。二極體V14為電源極性反接保護電路，在施工中若電源極性接反，二極體V14截止而保護了局方的電源，也保護了本監測器。電阻R30、反相器D3F、二極體V8、反相器D3A、D3B、D3C、電容C14、電阻R32、R31組成受控50Hz振蕩電路，改變電容C4、電阻R32、的值可改變振蕩頻率。常態光耦合器D5的三極體部份截止，D3F的入端經R30提供「1」電平而輸出「0」，使二極體V8導通，從而使由反相器D3A、D3B、電容C14、電阻R23、R31組成的振蕩器停振。由開關S1、光耦合器D4、D5、D6、K1組成工作/自檢控制電路，手動「自檢」時，按動開關S1，48V電壓經光耦合器D4、D5、D6、R28形成迴路，使光耦合器D4、D5、D6的三極體部分同時導通。光耦合器D4使繼電器K1吸合，光耦合器D5使反相器D3F的輸入端為「0」電平，反相器D3F輸出為「1」，V8截止。反相器D3B、D3A、電容C14、電阻R32、R31組成的振蕩器起振，並通過K1的常開接點將振蕩信號經非閉合磁路取樣器中的帶鐵芯的電感器L4、L3、L2、L1送到濾波器的輸入端，並使後續電路同時工作。由於光耦合器D6的三極體部份導通而將電阻R27短路使電容C15迅速充電至反相器D3E的門坎電壓，而將延時取消。由于振蕩信號足夠強，經濾波放大整流後輸出的直流電平足夠高，從而使運算放大器D1D、D2A-D2D的輸出狀態均發生翻轉，發光二極體V6-V2均被點亮。二極體V7由導通變為截止，將告警信息通過電話插座X2送出。可見當自檢時，可將本機的全部電路均檢查一遍。當通過接口電話插座X2用接口信號自檢時，經電話插座X2中的引腳B6或引腳A6送入一個48V的正極性電壓即可。其餘過程與上述相同。在工作狀態時，繼電器K1釋放，通過繼電器K1的常閉點將取樣器的一端接地。
本監測器的48V電源引入，自檢接口信號的引入及告警接口信號的輸出都在電路接口電話插座X2進行的。電話插座X2是兩個完全相同的6芯電話插座。在電路上，兩部分對應的引腳互為並聯。本監測器所用的運放可以是OP07之類的單運放，也可以是LM324之類的四運放，光耦合器可以是4N25之類的單光耦，也可以是TLP521-4之類的4光耦。反相器為XX4069。
權利要求1.工頻電流監測器，其特徵是由非閉合磁路取樣器(1)、100Hz低通濾波器(2)、低頻放大器(3)、整流濾波器(4)、幅度鑑別器(5)、強度顯示器(6)、電路接口(7)、電源極性反接保護器(8)、電源變換器(9)、工作/自檢控制器(10)、告警發生、接口極性選擇器(11)、延時器(12)組成，它們間的連接關係是非閉合磁路取樣器(1)的輸出端E1接100Hz低通濾波器(2)的輸入端F1、100Hz低通濾波器(2)的輸出端E2接低頻放大器(3)的輸入端F2、低頻放大器(3)的輸出端E3接整流濾波器(4)的輸入端F3、整流濾波器(4)的輸出端E4接幅度鑑別器(5)的輸入端F4、幅度鑑別器(5)的輸出端E5和E5′分別接強度顯示器(6)的輸入端F5和延時器(12)的輸入端F5′、電路接口(7)的輸出端E9和E9′分別接電源極性反接保護器(8)的輸入端F9和電源變換器(9)的輸入端F9′、電源極性反接保護器(8)的輸出端E10接電源變換器(9)的輸入端F10、電路接口(7)的另一個輸出端E9」接工作/自檢控制器(10)的輸入端F9」、工作/自檢控制器(10)的輸出其端E8和E8」分別接非閉合磁路取樣器(1)的輸入端F8和延時器(12)的輸入端F8′、延時器(12)的輸出端E6接告警發生、接口極性選擇器(11)的輸入端F6、告警發生、接口極性選擇器(11)的輸出端E7接電路接口(7)的輸入端F7；其中非閉合磁路取樣器(1)是由N個電感線圈L組成，N≥1，它們置於以取樣器的幾何中心為圓點的半徑為R的圓弧上，並以正確的同名端相串接。
專利摘要本實用新型涉及的是一種用於對通信電纜中侵入的工頻電流的監測裝置——工頻電流監測器,由非閉合磁路取樣器、100Hz低通濾波器、低頻放大器、整流濾波器、幅度鑑別器、強度顯示器、電路接口、電源極性反接保護器、電源變換器、工作/自檢控制器、告警發生、接口極性選擇器、延時器組成使用本裝置可有效的避免通信電纜的引入設備發生誤報、漏報的情況發生,既使誤報,漏報的情況發生也能得到是否有工頻電流侵入通信電纜的正確信息。
文檔編號G01R19/00GK2502278SQ0124516
公開日2002年7月24日 申請日期2001年8月2日 優先權日2001年8月2日
發明者馬紹愚, 梁飛 申請人:南京普天通信股份有限公司