一种电缆局放信号采集电路及监测传感器、系统技术方案

本实用新型专利技术涉及铁路接触网电缆状态监测领域，提供一种电缆局放信号采集电路及监测传感器、系统，所述采集电路包括电信号传感器、信号处理电路和采样电路；所述电信号传感器与所述信号处理电路连接以将检测的电信号发运给信号处理电路，所述信号处理电路与所述采样电路连接，以将电信号进行处理得到电缆终端的局部放电信号并传输给采样电路进行采样，得到电缆终端的局部放电数据，根据局部放电数据来快速、精确地监测接触网的上网电缆终端的绝缘状态。同时，通过使用非接触电感式的电信号传感器，便于安全、快捷地将监测传感器安装到所述电缆终端；所述采样电路采用低频采样电路，减少了芯片采集与计算量，降低了整体功耗。降低了整体功耗。降低了整体功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种电缆局放信号采集电路及监测传感器、系统


[0001]本技术涉及铁路接触网电缆状态监测领域，尤其涉及一种电缆局放信号采集电路及监测传感器、系统。

技术介绍

[0002]近年来我国铁路事业发展相对较快，随着国家大力发展铁路事业，各种复杂结构的T接接触网线路、枢纽接触网线路层出不穷，为适应现场土地结构，大量铁路接触网采用了纯电缆作为上网线的结构，同时也对铁路线路供电稳定性提出了更高的要求。由于铁路线路大部分沿荒郊野外铺设，线路自然环境恶劣。受到雷雨天气、地下水分的长期影响，接触网的上网电缆终端易发生绝缘击穿的现象，而接触网线路一般情况下无备用线路，一旦发生上网电缆终端绝缘击穿、炸裂的情况会造成大量列车晚点甚至停运的现象。因此对接触网的上网电缆终端绝缘状态的监测显得极为重要，而目前采用的电缆温度在线监测、电缆红外紫外成像监测方式达不到快速、精确监测的要求。

技术实现思路

[0003]本技术涉及铁路接触网电缆状态监测领域，提供一种电缆局放信号采集电路及监测传感器、系统，以快速、精确地监测接触网的上网电缆终端的绝缘状态。
[0004]一种电缆局放信号采集电路，包括：
[0005]包括电信号传感器、信号处理电路和采样电路；所述电信号传感器与所述信号处理电路连接以将检测的电信号发运给信号处理电路，所述信号处理电路与所述采样电路连接，以将电信号进行处理得到电缆终端的局部放电信号并传输给采样电路进行采样，得到电缆终端的局部放电数据。
[0006]所述电信号传感器用于将电缆终端的电压电流(包括局部放电)转化为可供直接处理和采集的电信号并输出到信号处理电路，由信号处理电路对电信号进行处理以得反映电缆终端局部放电量的局部放电信号并输出到采样电路，由采样电路进行采样，将局部放电信号由模拟信号转换为数字信号以得到电缆终端的局部放电数据，通过对电缆终端的局部放电数据进行监测和判断，进行实现对电缆终端的绝缘状态进行快速、精确监控。
[0007]进一步的，所述信号处理电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、高通滤波电路、频率选择电路、耦合电感线圈；所述第一运算放大器的输入端与所述电信号传感器连接，输出端与所述高通滤波电路的输入端、第二运算放大器的输出端连接；所述频率选择电路的输入端与所述高通滤波电路的输出端连接，输出端与耦合电感线圈输入侧的一端连接；所述耦合电感线圈输入侧的另一端接地；所述耦合电感线圈输出侧的一端与所述采样电路的输入端连接，另一端与所述第二运算放大器的输入端连接。
[0008]所述第一运算放大器将电信号传感器输出的电信号进行放大后输出给高通滤波电路，防止电信号传感器输出的电信号直接入高通滤波电路后发生衰减，影响后续电路对电信号的接收和处理。经过放大后的电信号通过高通滤波电路进行高通滤波后，过滤掉工
频等低频部分电信号，得到包含接触网电缆终端局部放电信号的高频部分电信号，高频部分电信号进入频率选择电路进行频率选择，经过频率选择后得到接触网电缆终端的局部放电信号；所述高通滤波电路与选择电路的配合，实现了对电信号中高频的局部放电信号的提取。
[0009]局部放电信号从选择电路出来后进入耦合电感线圈的输入侧，所述耦合电感线圈中的输入侧信号与输出侧信号可以进行差分耦合，以抵消方向相反的信号，进而实现了对局部放电信号进行保持的功能，解决了局部放电信号持续时长较短，后续难以采集的问题。经过耦合后的局部放电信号经第二运算放大器的反馈进一步对电信号中的局部放电信号进行放大，以使得耦合电感线圈的输出侧可以输出更加清晰完整的局部放电信号进入采样电路；经过采样电路采样后得到离散的数字信号并输出给数据处理模块。
[0010]所述第一运算放大器先对采集的电信号进行第一次放大，再配合第二运算放大器的反馈运算放大，进一步对电信号中的局部放电信号进行放大，实现了对电缆终端中的微弱放电量进行捕捉和反馈。
[0011]进一步的，所述电信号传感器采用非接触的电感式传感器，使得电信号传感器可以快速、安全地安装在电缆终端上，同时也满足感应高频局部放电信号的需求。
[0012]进一步的，所述耦合电感线圈采用带磁芯耦合电感线圈，以满足高频耦合需求。
[0013]进一步的，所述高通滤波电路和频率选择电路之间设有峰值保持电路；所述峰值保持电路的输入端与高通滤波电路的输出端连接，输出端与频率选择电路的输入端连接。所述峰值保持电路用于对局部放电信号进行峰值保持，防止后续采集时存在漏波或者只能实现部分局部放电信号的采集，无法完全还原全部的局部放电信号。
[0014]进一步的，所述峰值保持电路包括信号放大器AE、二极管D、电容C和峰值保持芯片EE；所述信号放大器AE的输出端与二极管D的阳极连接，输入端正极作为峰值保持电路的输入端，输入端负极与峰值保持芯片EE的输出端连接后作为峰值保持电路的输出端；所述二极管D的阴极与峰值保持芯片EE的输入端连接后接入电电容C的一端；所述电电容C的另一端接地。
[0015]进一步的，所述采样电路采用低频采样电路，以减少了芯片采集与计算量，降低了整体功耗。
[0016]一种电缆局放信号监测传感器，包括以上任一项所述的电缆局放信号采集电路。
[0017]一种电缆局放信号监测系统，包括以上所述的电缆局放监测传感器。
[0018]一种电缆局放信号监测方法，应用于以上所述的电缆局放信号监测系统，包括以下步骤：
[0019]监测接触网系统中是否存在大负荷电流，所述大负荷电流是指列车经过时接触网系统带负荷状态的电流；若无大负荷电流则正常监测电缆终端的局部放电信号；若存在大负荷电流，表明此时有列车通过，电缆局放信号监测系统自动关闭，从而在监测电缆终端的局部放电信号时实现不误报效果；在列车通过后、接触网系统中没有大负荷电流时，则回到正常监测电缆终端的局部放电信号的状态。
[0020]本技术涉及铁路接触网电缆状态监测领域，提供一种电缆局放信号采集电路及监测传感器、系统和方法，所述采集电路包括电信号传感器、信号处理电路和采样电路；所述电信号传感器与所述信号处理电路连接以将检测的电信号发运给信号处理电路，所述
信号处理电路与所述采样电路连接，以将电信号进行处理得到电缆终端的局部放电信号并传输给采样电路进行采样，得到电缆终端的局部放电数据。在信号处理电路中通过使用高通滤波电路、频率选择电路、耦合电感线圈以及多次使用运算放大器，使用采集电路可以满足采集高频、放电量小且持续时间短的局部放电信号，根据局部放电数据来快速、精确地监测接触网的上网电缆终端的绝缘状态。同时，通过使用非接触电感式的电信号传感器，便于安全、快捷地将监测传感器安装到所述电缆终端；所述采样电路采用低频采样电路，减少了芯片采集与计算量，降低了整体功耗。
附图说明
[0021]图1为一种电缆局放信号采集电路的结构示意图；
[0022]图2为采集电路中AD芯片的结构示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电缆局放信号采集电路，其特征在于，包括电信号传感器、信号处理电路和采样电路；所述电信号传感器与所述信号处理电路连接以将检测的电信号发运给信号处理电路，所述信号处理电路与所述采样电路连接，以将电信号进行处理得到电缆终端的局部放电信号并传输给采样电路进行采样，得到电缆终端的局部放电数据。2.根据权利要求1所述的电缆局放信号采集电路，其特征在于，所述信号处理电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、高通滤波电路、频率选择电路、耦合电感线圈；所述第一运算放大器的输入端与所述电信号传感器连接，输出端与所述高通滤波电路的输入端、第二运算放大器的输出端连接；所述频率选择电路的输入端与所述高通滤波电路的输出端连接，输出端与耦合电感线圈输入侧的一端连接；所述耦合电感线圈输入侧的另一端接地；所述耦合电感线圈输出侧的一端与所述采样电路的输入端连接，另一端与所述第二运算放大器的输入端连接。3.根据权利要求1所述的电缆局放信号采集电路，其特征在于，所述电信号传感器采用非接触的电感式传感器。4.根据权利要求2所述的电缆局放信号采集电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱熊益，刘鸣，吕铖，闫明迪，
申请(专利权)人：中国铁路上海局集团有限公司杭州供电段，
类型：新型
国别省市：