[发明专利]一种矿用高压电缆对地绝缘在线监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力电缆技术领域，具体是一种矿用高压电缆对地绝缘在线监测装置。

背景技术

我国是一个石油少煤炭多的国家，煤炭资源十分丰富。据统计，在世界已探明的煤炭储量中，我国占33.8%，居第二位，煤炭产量居世界第一位，出口量居世界第二位。作为我国能源安全的基石，煤炭在一次能源消费结构中占70%以上。目前，我国正处于新经济阶段及工业化阶段的上升时期，能源消耗很大。到2020年，我国煤炭消耗会超过20亿吨。安全生产是增加煤炭产量、提升煤炭生产能力的前提。我国的煤炭资源分布不均衡，山区、平原等地区都有分布，这些地区地质条件恶劣复杂，煤矿事故时常发生，由顶板、瓦斯、放炮、水害及火灾等构成的事故，造成了严重的人员伤亡和经济损失。在造成瓦斯爆炸事故的因素中，供电线路产生的火花是事故的主要原因，其引起的事故约占总事故数的40%以上。因此，在供电线路故障前进行更换和维修是煤矿供电线路在线监测的目标。

电力电缆是供电的主要设备之一，是煤矿安全生产的关键设备，是矿井电能的传输媒介，对煤矿安全与负荷的运行稳定性起着至关重要作用。由于矿用电缆运行环境恶劣，电缆引发的事故发生几率大，因此，电缆安全可靠运行对煤矿安全生产及人民财产安全具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种矿用高压电缆对地绝缘在线监测装置，采集电缆的电压信号和电流信号输出至在线监测模块，计算出电缆对地绝缘电阻值并对电缆的绝缘状态进行分析判断，随后将检测结果发送至上位机显示，从而提高测量的准确度。

本发明的技术方案为：

硬件部分：包括有上位机-电脑，与上位机相连的在线监测模块，与在线监测模块相连的信号调理模块，与信号调理模块相连的数据采集模块以及与数据采集模块相连的电压互感器和电流互感器。

所述电流互感器的型号为SCT254，其额定输入和输出电流分别为5A和2.5mA。

所述电压互感器的型号为SPT204，其额定输入和输出电流均为2mA。

所述数据采集模块包括电流信号采集电路和电压信号采集电路。所述电流信号采集电路与电流互感器二次测相连，包括运算放大器OP07、采样电阻和滤波电容，运算放大器的放大倍数可通过调节采样电阻值的大小来控制，实现运算放大器输出电压的调节与控制，其功能是将互感器输出的电流信号转化为电压信号，将两只二极管采用正反并联的方式以保护运算放大器。所述电压信号采集电路与电压互感器二次测相连，包括运算放大器OP07、采样电阻和滤波电容，运算放大器的放大倍数可通过调节采样电阻值的大小来控制，实现运算放大器输出电压的调节与控制。

所述信号调理模块包括电流信号调理电路和电压信号调理电路。所述电流信号调理电路与电流信号采集电路相连，包括同相加法电路和低通滤波电路，同相加法电路利用运算放大器虚断虚短的原理，通过设计电阻值大小，将输出电压抬升至0~3V，完成交流量到直流量的转化，低通滤波器由电阻和电容组成，将信号中的高频部分滤除。所述电压信号调理电路与电压信号采集电路相连，包括同相加法电路和低通滤波电路，输出范围为0~3V的电压信号至在线监测模块，完成交流量到直流量的转化，并通过低通滤波电路滤除信号中的高频部分。

所述在线监测模块CPU采用美国TI公司研发的TMS320F2812芯片。

所述上位机-电脑采用型号为Iconia W4的平板电脑。

软件部分：包括有上位机-电脑用Labview软件编写的显示界面和在线监测模块用C语言编写的分析处理程序。

所述在线监测模块的分析处理程序分为主程序和子程序，主程序的功能主要为：在对DSP2812寄存器初始化后或者出现必须响应的外部中断时，主程序开始执行，并调用系统其它子程序，具体的功能实现则由子程序完成。根据系统控制对象的不同和控制功能的不同，划分了电压信号采集、电流信号采集、模型识别和串行通讯等子程序。子程序具体执行了系统所能实现的各种功能，如：电压电流信号的采集、绝缘电阻值的计算和通讯等。

所述上位机-电脑的显示界面包括绝缘电阻值显示窗口，绝缘状态显示窗口，存储按键，查阅按键以及表明检测完成的滴答声控件。存储按键用来存储测得的绝缘电阻值，查阅按键用来查询历史数据。

本发明的优点：