基于ptc的电缆头发热监测保护装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了基于PTC的电缆头发热监测保护装置,包括保护部分和监测部分，保护部分为过流保护器，监测部分包括处理器芯片和电源模块，处理器芯片和电源模块分别与无线通信模块、GPS模块、电缆头绝缘层温度采集模块、接地线感应电流采集模块、接地线感应电压采集模块、显示模块、键盘输入模块连接，接地线感应电流采集模块、接地线感应电压采集模块分别与电流感应器、电压感应器连接，电力电缆金属层接地线穿过电流感应器，过流保护器与电力电缆金属层接地线连接，电压感应器并联于过流保护器两端。通过加装本装置，能够在流过电力电缆接地线的电流过大时，保护电缆不受地回流的影响；并及时了解电缆状况，保障电力电缆的正常运行。
【专利说明】
基于PTC的电缆头发热监测保护装置
技术领域
[0001]本实用新型属于电力系统供电技术领域，涉及一种基于PTC的电缆头发热监测保护装置。
【背景技术】
[0002]依据GB 50217-2007((电力工程电缆设计规范》中4.I.9_4.I.11中要求，电力电缆金属层需要接地，随着电气化铁路的快速发展以及高铁的普及，临近铁路铺设的电力电缆经常发生烧毁事故，已引起了相关管理部门的高度重视和广泛关注。通过查阅相关文献和现场事故分析，其主要原因是接触网地回流流过电缆金属层接地线使电缆金属层与大地形成回路，过大的地回流造成电缆头温度上升，长时间处于该状态下使电缆绝缘热击穿，最终导致电缆烧毁。但是，临近铁路铺设的电缆多在偏远地区，无法保证经常有工作人员检查电缆状况，所以往往只有当事故发生时才着手解决，无法提前将隐患解除。
[0003]因此，目前对于临近铁路铺设的电缆的监测和保护还相对比较欠缺。在电缆烧毁时才到实地更换电缆插拔头，不仅耗费了大量的人力物力，而且还无法满足如今电力行业的高效性、经济性、稳定性和安全性。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种基于PTC的电缆头发热监测保护装置，解决了因接触网地回流过大造成的铺设在临近铁路的电力电缆烧毁问题。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是，基于PTC的电缆头发热监测保护装置，包括保护部分和监测部分，保护部分为过流保护器，监测部分包括处理器芯片和电源模块，处理器芯片和电源模块分别与无线通信模块、GPS模块、电缆头绝缘层温度采集模块、接地线感应电流采集模块、接地线感应电压采集模块、显示模块、键盘输入模块连接，接地线感应电流采集模块、接地线感应电压采集模块分别与电流感应器、电压感应器连接，电力电缆金属层接地线穿过电流互感器，过流保护器与电力电缆金属层接地线连接，电压感应器并联于过流保护器两端。
[0006]本实用新型的特点还在于，
[0007]过流保护器包括中空的外层保护套，外层保护套内设置有PTC，PTC两端分别连接有接头，接头伸出外层保护套外，接头伸出端分别与电压感应器和电力电缆金属层接地线连接。
[0008]处理器芯片为ATmegal280单片机。
[0009]无线通信模块型号为TR800。
[0010]GPS 模块型号为 U-BL0X6。
[0011]电缆头绝缘层温度采集模块型号为PT100。
[0012]接地线感应电流采集模块和接地线感应电压采集模块型号AD736。
[0013]显示模块型号为KM12232B，键盘输入模块型号为FPC-10。
[0014]电源模块型号为LM2596S-ADJ。
[0015]PTC型号为 WH-30。
[0016]本实用新型的有益效果是，通过对临近铁路的电力电缆头处加装基于PTC的电缆头发热监测保护装置，能够在流过电力电缆金属层接地线的电流过大时进行过流保护，使电力电缆金属层接地线由双端接地变成单端接地，保护电缆不受地回流的影响；同时，可定时将每日电缆正常运行时的状态信息以及当电缆头的温度、接地线电流或电压任意一个长时间超出额定值时的告警信息，通过无线通信网络(GPRS/GSM)发送给生产调度信息收集装置以及指定的相关工作人员的手机，工作人员根据接收到的告警短信中的GPS信息到对应地点检查电缆头绝缘是否有老化、积碳或过流保护器损坏等，从而实时快速的实现对电缆的监测和保护，保障了电力电缆的正常运行。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型基于PTC的电缆头发热监测保护装置的结构示意图；
[0018]图2是本实用新型基于PTC的电缆头发热监测保护装置的过流保护器内部结构示意图；
[0019]图3是本实用新型基于PTC的电缆头发热监测保护装置示意图安装示意图；
[0020]图4是本实用新型基于PTC的电缆头发热监测保护装置的保护部分流程图；
[0021]图5是本实用新型基于PTC的电缆头发热监测保护装置的监测部分信息传输图。
[0022]图中，1.处理器芯片，2.无线通信模块，3.GPS模块，4.电缆头绝缘层温度采集模块，5.接地线感应电流采集模块，6.接地线感应电压采集模块，7.显示模块，8.键盘输入模块，9.电源模块，10.过流保护器，11.电流互感器，12.电压互感器，13.电力电缆金属层接地线，14.PTC，15.接头，16.外层保护套。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0024]本实用新型基于PTC的电缆头发热监测保护装置的结构，如图1所示，包括保护部分和监测部分，保护部分为过流保护器10，所述监测部分包括处理器芯片I和电源模块9，处理器芯片I和电源模块9分别与无线通信模块2、GPS模块3、电缆头绝缘层温度采集模块4、接地线感应电流采集模块5、接地线感应电压采集模块6、显示模块7、键盘输入模块8连接，接地线感应电流采集模块5、接地线感应电压采集模块6分别与电流感应器11、电压感应器12连接，电力电缆金属层接地线13穿过电流感应器11，过流保护器10与电力电缆金属层接地线13连接，电压感应器12并联于过流保护器10两端。
[0025]其中过流保护器10的内部结构，如图2所示，包括中空的外层保护套16，外层保护套16内设置有PTC14，PTC14两端分别连接有接头15，接头15伸出外层保护套16外，接头15伸出端分别与电压感应器12和电力电缆金属层接地线13连接。
[0026]处理器芯片I为ATmegal280单片机;无线通信模块2型号为TR800;GPS模块3型号为U-BL0X6;电缆头绝缘层温度采集模块4为温度传感器，型号为PT100;接地线感应电流采集模块5和接地线感应电压采集模块6型号为AD736;显示模块7型号为KM12232B;电源模块9型号为LM2596S-ADJ;键盘输入模块9型号为FPC-10;PTC14型号为WH-30。
[0027]使用时，如图3所示，将电缆头绝缘层温度采集模块4固定于电缆头的绝缘处，将电缆该头端的电力电缆金属层接地线13穿过电流互感器11，然后将流保护器10与该电力电缆金属层接地线13串联，并将电压感应器12并联于过流保护器10两端。装置的保护工作过程，如图4所示，当流过过流保护器的电流大于额定值时，过流保护器10自动断开，使电缆由双端接地变成单端接地;待电流小于额定值时，电缆恢复双端接地。流过PTC14的电流大于额定值时PTC14呈高阻态，使接有过流保护器的接地线断开，待电流减小时PTC14恢复使接有过流保护器的接地线闭合;电流感应器11可将流过接地线的大电流转换成0-5A之间的可供单片机采集的电流;电压感应器12可在电缆单端接地时用来将电缆金属层较大的感应电压转换成0-5V可供单片机采集的电压。PTC14的数量可根据实际监测电缆的额定载流情况进行设置。PTC14悬空设置于外层保护套16内，使PTC14能够散热良好。
[0028]本实用新型基于PTC的电缆头发热监测保护装置的监测部分工作过程，如图5所示，通过键盘输入模块8的键盘设定接收信息的多个手机号码及电缆头处额定温度、接地线电流和电压值，并将信息存储在EEPROM中(也可以不更改原设定值)；电缆头绝缘层温度采集模块4、接地线感应电流采集模块5和接地线感应电压采集模块6每隔一定时间将采集到的数据传输给处理器芯片I，并且将采集到的数据实时显示在显示模块7上；当所采集到的数据超过额定值时，处理器芯片I驱动GPS模块3采集位置信息，并将信息传输给处理器芯片
I。处理器芯片I从EEPROM中读取预先设置好的多个电话号码，驱动无线通信模块2将包含位置信息的电缆头状态短信或电缆头状态超出设定值的告警短信通过GPRS/GSM网络发送到已设定手机号码的手机或调度端信息收集装置上。
[0029]可根据安装环境选择电源类型，以及监测装置的安放位置，如在箱式变电站中使用，则将监测装置放置于箱变的低压室内。
[0030]在临近铁路的电力电缆配电箱(柜)内安装本装置，能够有效减少因接地线中电流过大对电缆的影响，并实时收集每日电缆的状态信息供工作人员参考，方便远程监控电缆头的状态。工作人员在接收到相关信息后，将电缆的状态信息汇总，根据数据制定检查电缆状况计划表，还可以参考这些信息来判断电缆的寿命。
【主权项】
1.基于PTC的电缆头发热监测保护装置，其特征在于，包括保护部分和监测部分，所述保护部分为过流保护器(10)，所述监测部分包括处理器芯片(I)和电源模块(9)，处理器芯片(I)和电源模块(9)分别与无线通信模块(2)、GPS模块(3)、电缆头绝缘层温度采集模块(4)、接地线感应电流采集模块(5)、接地线感应电压采集模块(6)、显示模块(7)、键盘输入模块(8)连接，接地线感应电流采集模块(5)、接地线感应电压采集模块(6)分别与电流感应器(11)、电压感应器(12)连接，电力电缆金属层接地线(13)穿过电流感应器(11)，过流保护器(10)与电力电缆金属层接地线(13)连接，电压感应器(12)并联于过流保护器(10)两端。2.根据权利要求1所述的基于PTC的电缆头发热监测保护装置，其特征在于，所述过流保护器(10)包括中空的外层保护套(16)，外层保护套(16)内设置有PTC(14)，PTC(14)两端分别连接有接头(15)，接头(15)伸出外层保护套(I 6)外，接头(I 5)伸出端分别与电压感应器(12)和电力电缆金属层接地线(13)连接。3.根据权利要求1所述的基于PTC的电缆头发热监测保护装置，其特征在于，所述处理器芯片(I)为ATmegal 280单片机。4.根据权利要求1所述的基于PTC的电缆头发热监测保护装置，其特征在于，所述无线通信模块(2)型号为TR800。5.根据权利要求1所述的基于PTC的电缆头发热监测保护装置，其特征在于，所述GPS模块(3)型号为U-BLOX6。6.根据权利要求1所述的基于PTC的电缆头发热监测保护装置，其特征在于，所述电缆头绝缘层温度采集模块(4)型号为PT100。7.根据权利要求1所述的基于PTC的电缆头发热监测保护装置，其特征在于，所述接地线感应电流采集模块(5)和接地线感应电压采集模块(6)型号AD736。8.根据权利要求1所述的基于PTC的电缆头发热监测保护装置，其特征在于，所述显示模块(7)型号为KM12232B，键盘输入模块(8)型号为FPC-10。9.根据权利要求1所述的基于PTC的电缆头发热监测保护装置，其特征在于，所述电源模块(9)型号为LM2596S-ADJ。10.根据权利要求1所述的基于PTC的电缆头发热监测保护装置，其特征在于，所述PTC(14)型号为 WH-30。
【文档编号】G01K7/18GK205506253SQ201620151542
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月29日
【发明人】刘家军, 苑正阳, 韩斌, 刘益瑾, 熊磊, 汪洪亮
【申请人】西安理工大学