本發(fā)明涉及一種泄漏電流檢測裝置,具體地說，涉及一種帶電作業(yè)絕緣斗臂車泄漏電流報警裝置，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，10kv配網(wǎng)不停電作業(yè)正在大規(guī)模普及開展，“能帶不停”既是社會經(jīng)濟發(fā)展的需要，也是國家電網(wǎng)公司大力推行的惠民政策。

在與各供電企業(yè)交流以及咨詢相關(guān)研究機構(gòu)的不停電培訓(xùn)基地得知，開展10kv配網(wǎng)不停電作業(yè)基本采用利用絕緣斗臂車進行中間電位作業(yè)方式。在利用絕緣斗臂車進行不停電作業(yè)中，由于現(xiàn)有泄漏電流檢測裝置體積大、安裝繁瑣，安裝在車輛上以后，嚴重影響作業(yè)效率和作業(yè)安全，所以絕大部分作業(yè)車輛尚未安裝泄露電流檢測裝置。由此在帶電作業(yè)過程中，給施工作業(yè)帶來一定的安全隱患。

為解決此類安全隱患，本發(fā)明設(shè)計了一種帶電作業(yè)絕緣斗臂車泄漏電流報警裝置，通過嵌入報警裝置內(nèi)部的電流檢測單元實時檢測作業(yè)過程中線路對絕緣斗臂車和人員的泄漏電流大小，并通過裝置處理器對電流信號計算處理，當超過500ua時，裝置及時告警，盡量減少安全隱患發(fā)生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種絕緣斗臂車泄漏電流報警裝置，克服了現(xiàn)有車載泄流電流檢測裝置的缺陷，采用本發(fā)明后，不僅解決了車載泄流電流檢測裝置安裝繁瑣、影響作業(yè)安全的問題，能夠?qū)щ娮鳂I(yè)絕緣斗臂車進行作業(yè)過程中進行實時報警的目的，結(jié)構(gòu)小巧，方便使用，檢測準確。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：帶電作業(yè)絕緣斗臂車泄漏電流報警裝置,包括內(nèi)部電壓測量電路、互感器信號預(yù)處理電路和泄漏電流檢測電路。

一種優(yōu)化方案，還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路。

進一步地，所述泄漏電流檢測電路、互感器信號預(yù)處理電路、內(nèi)部電壓測量電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路均連接電源及鋰電池保護電路。

進一步地，所述內(nèi)部電壓測量電路，用來測量傳感器輸出的電壓有效值；模擬電壓波形由σ-δ轉(zhuǎn)換器以時鐘頻率/分頻比為：/8sps的速度采樣。

進一步地，所述互感器信號預(yù)處理電路包括電流檢測單元，所述電流檢測單元包括二極管d1、二極管d2，電感線圈l1，可調(diào)電阻p1，電容c1和tvs管t1，電感線圈l1的一端連接互感器j1，電感線圈l1的另一端分別連接tvs管t1的一端、可調(diào)電阻p1的一端，tvs管t1的另一端連接互感器j2，可調(diào)電阻p1的另一端也連接互感器j2，tvs管t1的另一端還連接泄漏電流檢測電路，可調(diào)電阻p1的滑動端分別連接二極管d1的一端、二極管d2的一端、電容c1的一端，互感器j2還連接二極管d1的另一端、二極管d2的另一端、電容c1的另一端和泄漏電流檢測電路。

進一步地，所述泄漏電流檢測電路，包括二極管d3、二極管d4、二極管d5、二極管d6、二極管d7、穩(wěn)壓二極管t2，發(fā)光二極管op1，可調(diào)電阻p2，電阻r1、電阻r2和電容c2；二極管d3的一端分別連接二極管d4的一端和互感器信號預(yù)處理電路，二極管d3的另一端連接二極管d5的一端；二極管d4的另一端分別連接電容c2的一端、可調(diào)電阻p2的一端和二極管d6的一端，二極管d6的另一端分別連接二極管d5的另一端和電流檢測單元，二極管d5的另一端還分別連接電容c2的另一端、可調(diào)電阻p2的另一端、穩(wěn)壓二極管t2的一端和發(fā)光二極管op1的一腳，穩(wěn)壓二極管t2的另一端分別連接可調(diào)電阻p2的另一端和電阻r1的一端，電阻r1的一端連接發(fā)光二極管op1的另一腳，發(fā)光二極管op1的第三腳分別連接電阻r2的一端和二極管d7的一端，電阻r2的另一端連接電源vcc，二極管d7的另一端接單片機中斷引腳；發(fā)光二極管op1的第四腳接地。

進一步地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路包括集成電路u1、集成電路u2、集成電路u3，所述集成電路u1的x0、y0腳接傳感器輸出信號的負端和正端。

進一步地，所述集成電路u1的13腳接電阻r1的一端，電阻r1的另一端分別連接c2的一端、電容c4的一端和集成電路u2的15腳，集成電路u1的3腳連接接電阻r2的一端，電阻r2的另一端分別連接電容c3的一端、電容c4的另一端和集成電路u2的16腳，電容c3的另一端連接電容c2的另一端，電容c3的另一端還接地；集成電路u1的9腳接電阻r3的一端,集成電路u1的10腳接電阻r4的一端，電阻r3和電阻r4均接地；集成電路u1的6腳接地。

進一步地，所述集成電路u2的1腳連接石英晶體振蕩器的一端，石英晶體振蕩器的另一端連接集成電路u1的24腳，集成電路u2的9腳和10腳均接地，集成電路u2的12腳連接電容c5的一端，電容c5的另一端接地；集成電路u2的13腳和4腳均接地，集成電路u2的8腳接電阻r5的一端，電阻r5的另一端接電阻r6的一端，電阻r6的另一端接地，電阻r6的一端連接集成電路u2的17腳，集成電路u2的8腳還接地，集成電路u2的20腳連接電阻r7的一端，電阻r7的另一端連接集成電路u3的11腳；集成電路u2的19腳連接電阻r8的一端，電阻r8的另一端連接集成電路u3的5腳；集成電路u2的7腳連接電阻r9的一端，電阻r9的另一端連接集成電路u3的4腳；集成電路u2的5腳連接電阻r10的一端，電阻r10的另一端連接集成電路u3的3腳；集成電路u2的6腳連接電阻r11的一端，電阻r11的另一端連接集成電路u3的2腳；集成電路u2的21腳連接電阻r12的一端，電阻r12的另一端連接集成電路u3的1腳；集成電路u2的14腳連接電阻r14的一端，電阻r14的另一端分別連接集成電路u2的3腳和電容c1的一端，電容c1的另一端接地，集成電路u2的14腳接地。

進一步地，還包括顯示電路，所述顯示電路包括集成電路d1、揚聲器sm1、電容c1和燈泡e1；所述集成電路d1的23、32、33、35、36、46腳接地，集成電路d1的34腳接燈泡e1，集成電路d1的37、38腳接電源，集成電路d1的43腳接電容c1的一端、電容c1的另一端接地，集成電路d1的9腳接揚聲器sm1的1腳，集成電路d1的10腳接揚聲器sm1的2腳，集成電路d1的11腳接揚聲器sm1的3腳，集成電路d1的12腳接揚聲器sm1的6腳，揚聲器sm1的4腳接地。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，實現(xiàn)了一種絕緣斗臂車泄漏電流報警裝置，與現(xiàn)有泄露電流檢測裝置相比，具有以下優(yōu)點：從結(jié)構(gòu)上改變泄漏電流檢測裝置；該裝置可廣泛適用于現(xiàn)有10kv絕緣斗臂車，結(jié)構(gòu)小巧，方便使用，檢測準確；克服了現(xiàn)有車載泄流電流檢測裝置的缺陷，不僅解決了車載泄流電流檢測裝置安裝繁瑣、影響作業(yè)安全的問題，能夠?qū)щ娮鳂I(yè)絕緣斗臂車進行作業(yè)過程中進行實時報警的目的；當泄漏電流大于500ua時會立刻報警，適用于10kv各類型的絕緣斗臂車，克服了現(xiàn)有車載泄流電流檢測裝置過大、安裝繁瑣、使用不方便、影響作業(yè)安全的問題，并且可以實現(xiàn)實時在線檢測，保證了作業(yè)人員的安全。

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明實施例中帶電作業(yè)絕緣斗臂車泄漏電流報警裝置的裝置結(jié)構(gòu)框圖；

附圖2是本發(fā)明的互感器信號預(yù)處理電路及泄漏電流檢測電路圖；

附圖3是模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路圖；

附圖4是內(nèi)部電壓測量原理圖；

附圖5是電源及鋰電池保護電路圖；

附圖6是顯示電路圖。

具體實施方式

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本發(fā)明的具體實施方式。

實施例1帶電作業(yè)絕緣斗臂車泄漏電流報警裝置

如圖1所示，本發(fā)明提供一種帶電作業(yè)絕緣斗臂車泄漏電流報警裝置，包括電源及鋰電池保護電路、互感器信號預(yù)處理電路、泄漏電流檢測電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路、內(nèi)部電壓測量電路、顯示電路，其中：

電源及鋰電池保護電路，用于保護蓄電池出現(xiàn)過壓、過流、短路時的損壞，提供各電路需要的工作電源；

互感器信號預(yù)處理電路，由二極管、分壓電位器和限幅二極管及去耦電容等組成。

泄漏電流檢測電路，用于檢測通過絕緣斗臂車的泄漏電流信號強度，主要由后端的二極管整流電路和光電耦合隔離電路來完成。

模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路，通過模擬開關(guān)分時切換將預(yù)處理后的信號接入芯片1，進行σ-δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換、濾波器、放大器和計算有效值；

內(nèi)部電壓測量電路，主要利用a/d轉(zhuǎn)換、放大和濾波功能，來測量傳感器輸出的電壓有效值。

顯示電路，主要包括spi通信程序、i²c通信程序、芯片1數(shù)據(jù)讀寫程序、顯示程序和校準數(shù)據(jù)存儲等基本功能子程序電源及鋰電池保護電路，用于保護蓄電池出現(xiàn)過壓、過流、短路時的損壞，提供各電路需要的工作電源；

泄漏電流檢測電路、互感器信號預(yù)處理電路、內(nèi)部電壓測量電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路、顯示電路均連接電源及鋰電池保護電路。

如圖2-6所示，所述互感器信號預(yù)處理電路包括電流檢測單元，

所述電流檢測單元包括二極管d1、二極管d2，電感線圈l1，可調(diào)電阻p1，電容c1和tvs管t1，

電感線圈l1的一端連接互感器j1，

電感線圈l1的另一端分別連接tvs管t1的一端、可調(diào)電阻p1的一端，

tvs管t1的另一端連接互感器j2，

可調(diào)電阻p1的另一端也連接互感器j2，

tvs管t1的另一端還連接泄漏電流檢測電路，

可調(diào)電阻p1的滑動端分別連接二極管d1的一端、二極管d2的一端、電容c1的一端，

互感器j2還連接二極管d1的另一端、二極管d2的另一端、電容c1的另一端和泄漏電流檢測電路。

所述泄漏電流檢測電路，包括二極管d3、二極管d4、二極管d5、二極管d6、二極管d7、穩(wěn)壓二極管t2，發(fā)光二極管op1，可調(diào)電阻p2，電阻r1、電阻r2和電容c2。

二極管d3的一端分別連接二極管d4的一端和電流檢測單元，二極管d3的另一端連接二極管d5的一端；

二極管d4的另一端分別連接電容c2的一端、可調(diào)電阻p2的一端和二極管d6的一端，

二極管d6的另一端分別連接二極管d5的另一端和電流檢測單元，

二極管d5的另一端還分別連接電容c2的另一端、可調(diào)電阻p2的另一端、穩(wěn)壓二極管t2的一端和發(fā)光二極管op1的一腳，

穩(wěn)壓二極管t2的另一端分別連接可調(diào)電阻p2的另一端和電阻r1的一端，

電阻r1的一端連接發(fā)光二極管op1的另一腳，

發(fā)光二極管op1的第三腳分別連接電阻r2的一端和二極管d7的一端，電阻r2的另一端連接電源vcc，二極管d7的另一端接單片機中斷引腳；

發(fā)光二極管op1的第四腳接地。

將有泄漏電流或其它強干擾竄入時的高輸出電壓通過電容c1和二極管d3、d4、d5、d6來保護后續(xù)電路，分壓電位器p2用來調(diào)節(jié)進入芯片1的輸入電壓，與軟件配合調(diào)試到恰當?shù)姆謮罕群喕浖械挠嬎愠绦颉?/p>

芯片1的型號為stm32f103。

由于斗臂車泄漏電流允許的最大允許值為500ua，當泄漏電流大于允許值時，傳感器j1與傳感器j2的輸出電壓會遠遠大于正常的輸出電壓，導(dǎo)致二極管t1整流電路有輸出，從而驅(qū)動光電耦合隔離器工作，使二極管d7的兩端對于單片機都屬于低電平范疇，將互感器信號預(yù)處理電路中的d7“接單片機中斷”引腳并聯(lián)接到單片機的中斷引腳，相當于執(zhí)行邏輯與操作，發(fā)生放電會導(dǎo)致單片機的中斷引腳處于低電平狀態(tài)從而觸發(fā)中斷，電阻r2的“接單片機i/o”端接到單片機的普通i/o口。中斷發(fā)生后通過中斷處理程序讀取相關(guān)的i/o口狀態(tài)，判斷是否泄漏電流過大。

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路包括集成電路u1、u2、u3，電容c1、電容c2、電容c3、電容c4、電容c5和電阻r1、電阻r2、電阻r3、電阻r4、電阻r5、電阻r6、電阻r7、電阻r8、電阻r9、電阻r10、電阻r11、電阻r12、電阻r13，所述集成電路u1的x0、y0腳接傳感器輸出信號的負端和正端。

集成電路u1的型號為stm32f103c8t6,集成電路u2的型號為cp2101、集成電路u3的型號為esp32。

集成電路u1的13腳接電阻r1的一端，電阻r1的另一端分別連接c2的一端、電容c4的一端和集成電路u2的15腳，集成電路u1的3腳連接接電阻r2的一端，電阻r2的另一端分別連接電容c3的一端、電容c4的另一端和集成電路u2的16腳，電容c3的另一端連接電容c2的另一端，電容c3的另一端還接地。

集成電路u1的9腳接電阻r3的一端,集成電路u1的10腳接電阻r4的一端，電阻r3和電阻r4均接地；集成電路u1的6腳接地。

集成電路u2的1腳連接石英晶體振蕩器的一端，石英晶體振蕩器的另一端連接集成電路u1的24腳，集成電路u2的9腳和10腳均接地，集成電路u2的12腳連接電容c5的一端，電容c5的另一端接地；集成電路u2的13腳和4腳均接地，集成電路u2的8腳接電阻r5的一端，電阻r5的另一端接電阻r6的一端，電阻r6的另一端接地，電阻r6的一端連接集成電路u2的17腳，集成電路u2的8腳還接地，集成電路u2的20腳連接電阻r7的一端，電阻r7的另一端連接集成電路u3的11腳；

集成電路u2的19腳連接電阻r8的一端，電阻r8的另一端連接集成電路u3的5腳；

集成電路u2的7腳連接電阻r9的一端，電阻r9的另一端連接集成電路u3的4腳；

集成電路u2的5腳連接電阻r10的一端，電阻r10的另一端連接集成電路u3的3腳；

集成電路u2的6腳連接電阻r11的一端，電阻r11的另一端連接集成電路u3的2腳；

集成電路u2的21腳連接電阻r12的一端，電阻r12的另一端連接集成電路u3的1腳；

集成電路u2的14腳連接電阻r14的一端，電阻r14的另一端分別連接集成電路u2的3腳和電容c1的一端，電容c1的另一端接地，集成電路u2的14腳接地。

通過將泄漏電流測量互感器的輸出信號接入采樣預(yù)處理電路處理，通過模擬開關(guān)分時切換將其中一路預(yù)處理后的信號接入芯片1，經(jīng)該芯片的σ-δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換、濾波器、放大器和有效值計算模塊處理后，獲得電壓有效值存入芯片內(nèi)部的有效值寄存器，由單片機通過spi接口讀取芯片1內(nèi)部相應(yīng)的寄存器獲知轉(zhuǎn)換結(jié)果。

所述內(nèi)部電壓測量電路，利用芯片1的a/d轉(zhuǎn)換、放大和濾波功能，來測量傳感器輸出的電壓有效值。芯片1的內(nèi)部測量電壓的原理如圖4所示，模擬電壓波形由σ-δ轉(zhuǎn)換器以（時鐘頻率/分頻比）/8sps的速度采樣，后經(jīng)高速數(shù)字低通濾波器對數(shù)據(jù)進行低通濾波，以去除調(diào)制器輸出的高頻噪聲，數(shù)據(jù)接下來通過fir補償濾波器，以補償通過低通濾波器后產(chǎn)生的幅值損耗。通道提供一個可選的高通濾波器hpf，它可以加入信號通路，以在有效值、電能計算之前除去電流、電壓信號中的直流成分（該濾波器可通過使能寄存器中的特定位啟動），濾波后瞬態(tài)電壓的數(shù)字量將基于dc偏移量寄存器（進行加法運算）和增益寄存器（進行乘法運算）進行偏移量、增益調(diào)整。經(jīng)過偏移量和增益調(diào)整，24位瞬態(tài)數(shù)據(jù)采樣值存入瞬態(tài)電壓和電流寄存器，用戶可通過接口從其中讀出采樣數(shù)據(jù)。有效值則利用最近的n個瞬態(tài)電壓采樣值計算，這些值可從電壓有效值寄存器中讀出。

所述顯示電路包括集成電路d1、揚聲器sm1、電容c1和燈泡e1。集成電路d1的型號為：stc15f2k60s2。

所述集成電路d1的23、32、33、35、36、46腳接地，

集成電路d1的34腳接燈泡e1，集成電路d1的37、38腳接電源，集成電路d1的43腳接電容c1的一端、電容c1的另一端接地，集成電路d1的9腳接揚聲器sm1的1腳，集成電路d1的10腳接揚聲器sm1的2腳，集成電路d1的11腳接揚聲器sm1的3腳，集成電路d1的12腳接揚聲器sm1的6腳，揚聲器sm1的4腳接地。

設(shè)備上電后，顯示模塊讀取系統(tǒng)配置文件，進行檢測，所有功能都正常后按照核心cpu配置的報警輸出信號源和端口號進行連接，建立數(shù)據(jù)鏈路，為報警信息的發(fā)送建立數(shù)據(jù)通道，接收報警信號后發(fā)送報警指示。

所述電源及鋰電池保護電路1包括集成電路d4、mos管d3a、mos管d3b、鋰電池bt1a、鋰電池bt1b、電阻r2、電阻r3、電阻r4、電容c5、電容c6。集成電路d4的型號為epm570t。

所述集成電路d4的1腳接mos管d3a的4腳，集成電路d4的2腳接mos管d3b的2腳，集成電路d4的3腳電阻r4的一端，電阻r4的另一端接地，集成電路d4的4腳接電阻r3的一端、電容c6的一端；電阻r3的另一端接鋰電池bt1a的負極和鋰電池bt1b的正極，電容c6的另一端接鋰電池bt1b的負極和集成電路d4的6腳，

集成電路d4的5腳接電阻r2的一端和電容c5的一端，電阻r2的另一端接鋰電池bt1a的正極和集成電路d4的3腳，電容c5的另一端接集成電路d4的6腳。

集成電路d4的1腳控制mos管d3a打開和關(guān)閉鋰電池bt1a和鋰電池bt1b的放電通道，當出現(xiàn)過流、短路等損壞鋰電池的異常情況發(fā)生時電阻r4出現(xiàn)過電壓報警，報警信號傳輸?shù)郊呻娐穌4的3腳觸發(fā)1腳關(guān)斷mos管的輸出，停止對外放電，從而保護鋰電池因較大電流對外放電造成的發(fā)熱甚至爆炸危險的發(fā)生，當鋰電池bt1a和鋰電池bt1b因正常使用導(dǎo)致的電壓過低，低于設(shè)備正常工作的電壓后，電阻r4檢測到欠壓信號輸出到集成電路d4的4腳觸發(fā)1腳關(guān)斷mos管d2的輸出，停止對外放電，保護鋰電池不會出現(xiàn)嚴重欠壓而影響使用壽命。由于鋰電池bt1a和鋰電池bt1b串聯(lián)在一起的電壓高于電路正常工作電壓，所以使用集成電路d4將高電壓轉(zhuǎn)換為設(shè)備正常工作的電壓，并且再次隔離電源兩端的信號產(chǎn)生的相互串擾，提高電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

本發(fā)明公開了一種絕緣斗臂車泄漏電流報警裝置，從結(jié)構(gòu)上改變泄漏電流檢測裝置；該裝置可廣泛適用于現(xiàn)有10kv絕緣斗臂車，結(jié)構(gòu)小巧，方便使用，檢測準確；克服了現(xiàn)有車載泄流電流檢測裝置的缺陷，不僅解決了車載泄流電流檢測裝置安裝繁瑣、影響作業(yè)安全的問題，能夠?qū)щ娮鳂I(yè)絕緣斗臂車進行作業(yè)過程中進行實時報警的目的；當泄漏電流大于500ua時會立刻報警，適用于10kv各類型的絕緣斗臂車，克服了現(xiàn)有車載泄流電流檢測裝置過大、安裝繁瑣、使用不方便、影響作業(yè)安全的問題，并且可以實現(xiàn)實時在線檢測，保證了作業(yè)人員的安全。

以上所述為本發(fā)明最佳實施方式的舉例，其中未詳細述及的部分均為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的公知常識。本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求的內(nèi)容為準，任何基于本發(fā)明的技術(shù)啟示而進行的等效變換，也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。