路灯电缆漏电位置的监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及一种路灯电缆漏电监测故障位置的装置及判断。

背景技术

随着城市路灯照明系统的新建、扩建以及改建，路灯以及相关配套设施的增加，加上路灯电缆本身的老化或者人为破坏现象的不断发生，导致电缆漏电这一情况的出现，使得路灯管理单位日常维保路灯电缆的工作量逐步加大。目前采用的是在路灯配电柜里每一回路安装漏电保护器，如果某回路发生漏电，漏电保护器动作后，路灯维护人员巡查发现后知道这一回路电缆发生故障，但是不能准确判断出具体哪个位置的电缆发生故障，无形之中增加了排查电缆故障的工作量。

发明内容

本发明提供了一种能够准确判断漏电位置的路灯电缆漏电位置的监测装置。

本发明所采用的技术方案是：

一种路灯电缆漏电位置的监测装置，其特征在于：装置包括电量采集芯片电路U1、微控制器芯片U2、U3与U4构成的通信电路、电缆电流检测电路P1以及软件下载接口电路P2；

电量采集电路：电缆电流检测电路P1接线端子分别连接电缆A相、B相、C相电流互感器二次侧的输出，同时P1的1、2脚接A相电流互感器CT1的一次侧，A相电流互感器CT1二次侧之间并联相互串联的电阻R3、R4,电阻R3、R4的中间接地，电阻R1串联电容C1并联在电阻R3两端，电阻R2、电容C2串联后并联在电阻R4两端，电阻R1、电容C1串联的中间引线连接至电量采集芯片电路U1的3脚，电阻R2与电容C2串联的中间引线连接至电量采集芯片电路U1的4脚，A相电流互感器CT1、R1、R2、R3、R4、C1、C2组成的电路完成A相电流的采集；B相电流互感器CT2、电阻R5、R6、R7、R8、电容C3、C4组成的电路连接至电量采集芯片电路U1的6、7脚，完成B相电流的采集；C相电流互感器CT3、电阻R9、R10、R11、R12、电容C5、C6组成的电路连接至电量采集芯片电路U1的9、10脚，完成C相电流的采集；

电缆A相、B相、C相电流的采集电路中的元器件的电连接方案相同；

电量采集芯片电路U1的型号为ATT2022E。

由上述方案可知，本发明提供的漏电监测装置安装在每一个路灯杆下面，该装置通过检测电缆的三相电流数据和路灯杆对应负载电流数据，并上传给路灯管理系统；再由经过路灯管理系统的分析计算，最终判断出发生漏电故障的准确位置，最终解决快速定位电缆漏电故障位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种监测装置，在路灯电缆发生漏电时，能够准确判断电缆漏电具体位置，便于路灯维保单位及时高效的解决电缆漏电问题。

附图说明

图1是本发明电路原理图；

图2判断电缆漏电位置计算原理图；图2中有路灯控制柜10，1#2#3#......n#分别是路灯控制柜控制的路灯杆，其中n#是最末端灯杆，1 23......n分别是路灯杆下面安装的电缆漏电位置监测装置；

图3是本发明的原理框图。

具体实施方式

实施例1

结合图1，本发明提供的路灯电缆漏电位置的监测装置，包括电量采集芯片电路U1、微控制器芯片U2、U3与U4构成的通信电路、电缆电流检测电路P1以及软件下载接口电路P2；

电量采集电路：电缆电流检测电路P1接线端子分别连接电缆A相、B相、C相电流互感器二次侧的输出，同时P1的1、2脚接A相电流互感器CT1的一次侧，A相电流互感器CT1二次侧之间并联相互串联的电阻R3、R4,电阻R3、R4的中间接地，电阻R1串联电容C1并联在电阻R3两端，电阻R2、电容C2串联后并联在电阻R4两端，电阻R1、电容C1串联的中间引线连接至电量采集芯片电路U1的3脚，电阻R2与电容C2串联的中间引线连接至电量采集芯片电路U1的4脚，A相电流互感器CT1、R1、R2、R3、R4、C1、C2组成的电路完成A相电流的采集；B相电流互感器CT2、电阻R5、R6、R7、R8、电容C3、C4组成的电路连接至电量采集芯片电路U1的6、7脚，完成B相电流的采集；C相电流互感器CT3、电阻R9、R10、R11、R12、电容C5、C6组成的电路连接至电量采集芯片电路U1的9、10脚，完成C相电流的采集；

电缆A相、B相、C相电流的采集电路中的元器件的电连接方案相同；对于路灯杆输入电流的采集亦采用相同的结构，这里不作重复说明。

电量采集芯片电路U1的型号为ATT2022E。

检测电路用于检测负载回路漏电流，与微控制器相连。微控制器连接通信电路用于与上位机平台通信。

本发明使用时安装在每一个路灯杆下面，该装置通过检测电缆的三相电流数据和路灯杆对应负载电流数据，并上传给路灯管理系统，经过路灯管理系统的分析计算，最终判断出发生漏电故障的准确位置，最终解决快速定位电缆漏电故障位置。

优选的方案是电量采集芯片电路U1的1脚串联上拉电阻R18接3.3v电源，同时1脚串联电容C18接地；5脚连接并联的两个电容C19、C20然后接地；12脚接3.3v电源，再连接并联的两个电容C7、C8然后接地；18脚接3.3v电源，再接电容C9然后接地；34脚接3.3v电源，再连接并联的三个电容C10、C11、C12然后接地；35、36、37、38四个脚分别接微控制器芯片U2的14、15、16、17四个脚，SPI_CS、SPI_MOSI、SPI_MISO、SPI_SCK四个信号完成采集数据的传输；39脚连接并联的两个电容C13和C14后接地；40脚串联R17后连接至微控制器芯片U2的29脚；41脚接3.3v电源同时串联C15然后接地；42、43脚并联晶振Y1，同时C16和C17分别连42、43脚后接地；电量采集芯片电路U1的引脚8、11、15、23、24、32、33、44直接接地；控制器芯片U2的型号为STM32F030C8T6。

进一步的方案是：微控制器芯片U2的1、9、24、36、48脚接3.3v电源，通过连接电容C24接地；8、23、35、47直接接地；5、6脚连接Y2、C21、C22构成的振荡电路；7脚连接电阻R24和电容C23分别至3.3v电源和地；30、31分别连接到芯片U3的3、2脚完成通信；33脚串联电阻R20后连接无线通信芯片U4的14脚，实现对无线通信芯片U4地址信息的配置，无线通信芯片U4为Zigbee；7、34、37三个脚分别连接到P2元件的2、3、4脚实现软件下载的功能；44脚连接电阻R23到地；微控制器芯片U2的其余引脚悬空。

优选方案为，通信隔离芯片U3的1、4脚分别连接3.3v电源和地；8、5脚分别连接隔离的5v电源和地；6、7脚分别串联电阻R21、R22后连接至无线通信芯片U4的22、23脚；通信隔离芯片U3的型号为ADUM1201。

通讯方式选择的是无线通信芯片U4的21、20脚分别连接隔离的5v电源和地，8脚串联LED指示灯和电阻R13后上拉至5v电源。

根据以上原理图中说明的采集电路完成对电缆的三相电流数据以及路灯杆所带负载的电流的采样。首先由电量采集芯片电路U1完成输入采集，通过其内部的SPI通信传输给微控制器U2，然后通过串口发送给通讯隔离芯片U3，经过无线通信芯片U4最终发送给上位机平台存储。

实施例2

以下结合图2简述上述方案采集得到的电量是如何判断漏电位置的：

一种路灯电缆漏电位置的监测方法，包括路灯控制柜10，1#2#3#...n#分别是路灯控制柜某一回路的路灯杆，其中n#是最末端灯杆，监测装置1 2 3...n分别安装在对应路灯杆下面；

监测装置1、2、3...n测得路灯杆响应负载的电流I1、I2、I3...In并上报给上位机平台；

监测装置n测得所在位置电缆A相、B相、C相的电流值InA、InB、InC并上报给上位机平台；

(下述为代数和，不是矢量和)

I(n-1)A+I(n-1)B+I(n-1)C＝InA+InB+InC+I(n-1) (1)

InA+InB+InC＝I(n+1)A+I(n+1)B+I(n+1)C+In (2)

上述(1)、(2)式中n为大于等于2的自然数；

取n＝2，则

I1A+I1B+I1C＝I2A+I2B+I2C+I1 (3)

I2A+I2B+I2C＝I3A+I3B+I3C+I2 (4)

满足上述(3)、(4)时则判定为无漏电情况；

若下式成立

I2A+I2B+I2C＝I3A+I3B+I3C+I2+I0 (5)

即I2A+I2B+I2C>I3A+I3B+I3C+I2 (5＇)

上述(5)或(5＇)式成立则判定为2、3杆之间有漏电I0；

依次类推。

根据以上方案，上位机平台对收到的漏电流数据进行分析判断。如果检测装置1检测到的三相电流的代数和大于1#路灯杆的电流与装置2检测电缆的三相电流的代数和之和，则认为装置1(1#路灯杆)与装置2(2#路灯杆)之间的电缆存在漏电故障。如果装置2检测电缆的三相电流的代数和大于2#路灯杆的电流与装置3检测电缆的三相电流的代数和之和，则认为装置2(2#路灯杆)与装置3(3#路灯杆)之间的电缆存在漏电故障。

根据以上流程实现准确判断路灯电缆漏电位置这一技术问题。