CN102855723A - 电动机动力电缆防盗割监测装置和监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动机动力电缆防盗割监测装置，电源电路连接至三相交流电源的二相线路上，连接位置位于三相交流电源的电源开关下部、电机控制接触器的上部；停机电流监测电路连接电源电路和电机控制接触器下接点被监测线路，从被监测线路回路获取监测线路停机时的回路电流；运行电流监测电路连接三相交流电源线路上的电流互感器，从电流互感器获得电动机运行时的线路电流；停机电流监测电路和运行电流监测电路接入所述状态及电流比较运算电路，进行线路运行状态及有无线路电缆被偷盗割断的判断；报警信号输出电路接状态及电流比较运算电路；监测状态显示电路同时连接停机状态及电流运算电路、运行状态及电流运算电路和报警信号输出电路。

Description

电动机动力电缆防盗割监测装置和监测方法

技术领域

    本发明涉及电动机动力电缆防盗割监测装置和监测方法。

背景技术

    大型企业一般有很多生产机械，特别是还有很多户外生产机械，为生产机械提供动力的电动机动力电缆由于其线径粗、含铜量多，随着铜价的上升，最近这部分电缆成为了少数不法分子的偷盗目标。为生产机械提供动力的电动机动力电缆一旦被盗割，将严重影响企业生产的正常进行。特别是一些时停时开的设备电动机电缆被盗割，如果不能及时发现采取措施，等到生产工艺需要这部分设备运行时而不能及时起动运行，轻则造成停产影响企业生产效率，重则将造成严重的事故。由于原来没有很好的适用技术进行防止和报警，造成不法分子的偷盗行为屡屡得手，使这部分电缆的偷盗现象日益蔓延，对企业的正常生产造成严重的威胁。

现有的电动机动力电缆防盗技术有：中国专利CN01239511.0公开了一种电缆防盗夹；中国专利CN200820217365.X公开了一种配变偷盗判别传感器；上述两项专利技术主要缺陷是要对现场设备进行改造，其工作量大，且现场设备分散报警点接入线路长，实施困难，难以普及使用。中国专利CN200920035361.4公开了电力设施防盗报警终端，需采用特殊的信号发生和接受装置，其结构复杂，安装调试困难，特别是在多回路连接系统中使用多台报警装置检测信号相互间联通，难以正确辨别哪条回路发生了电缆被割断故障。

现有技术对于电动机动力电缆被盗割情况还难以有合适的报警手段，所以当前主要还是采用人工巡查的办法，人工巡查对于大范围的检查除了费工、费时和不及时，主要是电缆正在被盗割时正好查到的概率极低，使得不法分子的偷盗行为频频得手，助长了不法分子的偷盗气焰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动机动力电缆防盗割监测装置和监测方法，该监测装置和方法使电动机动力电缆无论是在电缆通电电动机运行中，还是电缆不通电电动机处于停止运行中，只要一发生电动机动力电缆被盗割就能立即发出报警信号，有利于及时组织有关人员到达电缆被盗割现场。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电动机动力电缆防盗割监测装置，包括电源电路、停机电流监测电路、运行电流监测电路、状态及电流比较运算电路、报警信号输出电路和监测状态显示电路；

所述电源电路由监测装置工作电源及停机监测电源二部分组成，电源电路连接至三相交流电源的二相线路上，所述连接位置位于三相交流电源的电源开关下部、电机控制接触器的上部；

所述停机电流监测电路连接停机监测电源和电机控制接触器下接点被监测线路，从被监测线路回路获取监测线路停机时的回路电流；

所述运行电流监测电路连接三相交流电源线路上的电流互感器，从电流互感器获得电动机运行时的线路电流；

所述停机电流监测电路和运行电流监测电路接入所述状态及电流比较运算电路，状态及电流比较运算电路由停机状态及电流运算电路和运行状态及电流运算电路组成，状态及电流比较运算电路根据停机电流监测电路和运行电流监测电路的电流数值，进行线路运行状态及有无线路电缆被偷盗割断的判断；

所述报警信号输出电路接状态及电流比较运算电路，根据状态及电流比较运算电路输出的信号，发出线路电缆被偷盗割断的报警信号；

所述监测状态显示电路同时连接停机状态及电流运算电路、运行状态及电流运算电路和报警信号输出电路，分别显示线路是处于停机状态、运行状态还是电缆被偷盗割断状态。

一种电动机动力电缆防盗割监测方法：

在电动机动力电缆不通电电动机停止状态下，利用所述监测装置提供一个线路停机时监测电流Ia，进行线路正常与否的监测；

在动力电缆通电电动机运行状态下，利用三相电源线路电机运行电流Ib经电流互感器得到二次运行电流Ic接入所述监测装置，进行线路正常与否的监测；

正常情况下，电动机动力电缆线路只有两种状态，即：通电运行状态或断电停止状态，所述监测装置能监测到停机电流Ia或运行电流Ic；如果所述监测装置都没有监测到停机电流Ia或运行电流Ic，则表示电动机动力电缆被割断，所述监测装置立即会发出报警信号。

本发明的监测装置在动力电缆不通电电动机停止状态下，通过监测装置提供一个线路监测电流Ia，进行线路正常与否的监测；在动力电缆通电电动机运行状态下，利用线路电机运行电流Ib经电流互感器得到二次电流Ic接入监测装置，进行线路正常与否的监测。只要一发生电动机动力电缆被盗割就能立即发出报警信号，有利于及时组织有关人员到达电缆被盗割现场。如果动力电缆线路检修，则电源开关必须被断开，此时监测装置的工作电源被切断，监测装置不工作，所以本发明的监测装置不会因线路断电检修而发出误报警。

本发明的电动机动力电缆防盗割监测装置无需在现场安装设备，只要在电缆电源输出端，也就是在电气室内安装本发明的监测装置，通过在电气室内的监测就可以达到对电缆线路进行监控的目的。本发明的监测装置结构简单，无需额外的电源和复杂的机构，只要在需要监控的线路上简单接入本发明的监测装置即可进行电缆被盗割的监控和报警。

附图说明

图1为本发明电动机动力电缆防盗割监测装置控制原理示意图（电动机停机时的监测状态）；

图2为本发明的监测装置控制原理图（电动机运行时的监测状态）；

图3为本发明电动机动力电缆防盗割监测装置电气框图；

图4为监测装置工作电源电路；

图5为停机电流监测电路；

图6为运行电流监测电路；

图7为停机状态及电流比较运算电路；

图8为运行状态及电流比较运算电路；

图9为报警信号输出电路；

图10为监测状态显示电路。

图中：1电源电路（工作电源），2停机电流监测电路（停机监测），3运行电流监测电路（运行监测），4状态及电流比较运算电路（运算控制、信号比较运算电路），41停机状态及电流比较运算电路，42运行状态及电流比较运算电路，5报警信号输出电路（报警输出），6监测状态显示电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图3，一种电动机动力电缆防盗割监测装置，包括电源电路1、停机电流监测电路2、运行电流监测电路3、状态及电流比较运算电路4、报警信号输出电路5和监测状态显示电路6。

所述电源电路1由监测装置工作电源及停机监测电源二部分组成，电源电路1连接至三相交流电源的二相线路a、b两点，为所述监测装置提供工作电源，所述连接位置a、b两点位于三相交流电源的电源开关下部、电机控制接触器的上部；

所述电源电路1主要由电源保险丝FU、电源变压器BT、晶体管整流装置ZL1、滤波电容C1、C2、三端稳压管VW1组成；电路功能为：由A1、A2端（a、b点）二相交流电源380V接入经电源变压器BT、晶体管整流装置ZL1、滤波电容C1、C2和三端稳压管VW1后输出电压，提供给监测装置工作电源；参见图4。

所述停机电流监测电路2连接电源电路1的停机监测电源和电机控制接触器下接点c、d点被监测线路，从被监测线路回路获取监测线路停机时的回路电流；所述停机电流监测电路2主要由限流电阻R1、R2、晶体管整流装置ZL2、光电耦合器限流电阻R4、RC滤波R3、C3和光电耦合管GL1组成，电路功能为：由接触器的上接点a、b点(A1、A2端)二相交流电源380V接入，经限流电阻R1限流后的监测电源输出到接触器的下接点c、d点（B1、B2端）；交流监测电流经限流电阻R2后，经晶体管整流装置ZL2变换为直流，RC滤波后再触发光电耦合管GL1，使光电耦合管GL1导通，输出低电平到停机状态及电流比较运算电路41；参见图5。

所述运行电流监测电路3连接三相交流电源线路上的电流互感器CT，从电流互感器CT获得电动机运行时的线路电流；所述运行电流监测电路3主要由内部电流互感器CT、晶体管整流装置ZL2和RC滤波C4、R5组成，电路功能：从设备电流互感器二次回路接入（H3、H4端），电机交流监测电流经内部电流互感器CT和晶体管整流装置ZL2变换为直流，再经RC滤波C4、R5滤波后输出高电平到运行状态及电流比较运算电路42；参见图6。

所述停机电流监测电路2和运行电流监测电路3接入所述状态及电流比较运算电路4，状态及电流比较运算电路4根据停机电流监测电路2和运行电流监测电路3的电流数值，进行线路运行状态及有无线路电缆被偷盗割断的判断；所述状态及电流比较运算电路4主要由停机状态及电流运算电路41和运行状态及电流运算电路42组成；所述停机状态及电流运算电路41由停机电流监测电路2光电耦合管电源上吊电阻R6、运算放大器F1、F2、运放器F1比较基准R7、R9、运放器F2比较基准R21、R10和输入电阻R8组成；电路功能：信号由停机电流监测电路2输入后经二个运算放大器F1、F2分别对信号比较输出，同向输出；输入低电平，输出低电平。电缆线路正常时，从停机电流监测电路2输入低电平，本电路输出低电平到监测状态显示电路6、报警信号输出电路5；参见图7。

所述运行状态及电流运算电路42主要由输入电阻R12、运算放大器F3、F4、运放器F3比较基准R11、R13、耦合输入电阻R14和运放器F4比较基准R15、R16组成；电路功能：信号由运行电流监测电路3输入后经二个运算放大器F3、F4比较输出，运算放大器F3反向输出，运算放大器F3输入高电平，输出低电平。运算放大器F4同向输出，F4输入低电平，输出低电平。电缆线路正常时，从运行电流监测电路3输入高电平，本电路输出低电平到监测状态显示电路6、报警信号输出电路5；参见图8。

所述报警信号输出电路5接状态及电流比较运算电路4，根据状态及电流比较运算电路4输出的信号，发出线路电缆被偷盗割断的报警信号；所述报警信号输出电路5主要由NPN晶体管BT1、基极工作点电阻R17和信号继电器线圈J组成；电路功能：该报警信号输出电路5为开关电路，报警信号功率输出，报警状态信号输出到监测状态显示电路6。状态及电流比较运算电路4输入低电平，NPN晶体管BT1截止关断，继电器J释放，输出信号向监测状态显示电路6输出高电平。电缆线路正常时，从状态及电流比较运算电路4输入低电平，继电器J释放，输出信号向监测状态显示电路6输出高电平，监测状态显示电路6内的发光LED指示灯LD3断缆状态灯熄灭；参见图9。

所述监测状态显示电路6同时连接停机状态及电流运算电路41、运行状态及电流运算电路42和报警信号输出电路5，分别显示线路是处于停机状态、运行状态还是电缆被偷盗割断状态；所述监测状态显示电路6由发光LED指示灯LD1、LD2、LD3、 LED限流电阻R18、R19、R20组成；电路功能：线路状态显示。LD1点亮，设备不运行，线路正常。LD2点亮，设备运行，线路正常。LD3点亮，线路被割断。LED负端接入信号，低电平LED点亮，高电平LED熄灭；参见图10。

一种电动机动力电缆防盗割监测方法，是在前述电动机动力电缆防盗割监测装置基础上实施的，参见图1、图2、图3。

在电动机动力电缆不通电电动机停止状态下，利用所述监测装置提供一个线路停机时监测电流Ia，进行线路正常与否的监测；

在动力电缆通电电动机运行状态下，利用三相电源线路电机运行电流Ib经电流互感器得到二次运行电流Ic接入所述监测装置，进行线路正常与否的监测；

正常情况下，电动机动力电缆线路只有两种状态，即：通电运行状态或断电停止状态，所述监测装置能监测到停机电流Ia或运行电流Ic；如果所述监测装置都没有监测到停机电流Ia或运行电流Ic，则表示电动机动力电缆被割断，所述监测装置立即会发出报警信号。

1、在电动机动力电缆不通电电动机停止状态下，除非线路需要检修时，正常情况下三相电源开关始终处于闭合状态，所述监测装置的电源电路1连接至三相交流电源的二相线路a、b两点，为监测装置提供工作电源，监测装置开始处于监测工作状态；所述连接位置a、b两点位于三相交流电源的电源开关下部、电机控制接触器的上部，参见图1。

此时由于电动机不工作，处于停止运行中，三相电源线路的接触器接点处于断开状态，动力电缆线路不通电。停机监测电流Ia从接触器上接点a点流入所述监测装置的电源电路1，经限流处理（限流电路放在电源电路1内）后流出到所述接触器下接点c点，进入不通电的动力电缆线路，监测电流Ia经动力电缆的一根芯线（一根相线）流入到电动机绕组线路的一端，通过电动机绕组线路后从另一端流出到动力电缆的另一根芯线（另一根相线），监测电流Ia流经这根芯线返回到该相接触器下接点d点，从d点流入所述监测装置的停机电流监测电路2，经停机电流监测电路2内的处理电路以及限流处理后，监测电流Ia从停机电流监测电路2流出到电源电路1的另一端，再流出到该相接触器上接点b点构成停机电流监测回路；

此时所述监测装置停机电流监测电路2持续有一个微小的监测电流Ia通过，停机电流监测电路2将这个微小的监测电流信号送入状态及电流比较运算电路4，状态及电流比较运算电路4将接收到的信号幅度与电动机停机基准值进行比较运算，得到电缆线路正常的判断；监测状态显示电路6得到停机电流监测电路2的输出信号，显示线路处于正常停机状态。

如果动力电缆线路被偷盗割断，停机监测电流Ia的回路被断开，所述监测装置的停机电流监测电路2没有监测电流Ia通过，状态及电流比较运算电路4接收不到停机电流监测电路2大于额定基准值信号幅度的信号输出，同时运行电流监测电路3也没有大于额定基准值信号幅度的信号输出，状态及电流比较运算电路4得到电缆线路被割断的判断，状态及电流比较运算电路4将判断结果输出给报警信号输出电路5，使报警输出继电器吸合发出报警信号，并且监测状态显示电路6显示电缆被割断的状态。

2、在动力电缆通电电动机处于运行状态中，三相电源线路的电源开关始终处于闭合状态，所述监测装置的电源电路1连接至三相交流电源的二相线路a、b两点，为监测装置提供工作电源，监测装置开始处于监测工作状态；所述连接位置a、b两点位于三相交流电源的电源开关下部、电机控制接触器的上部，参见图2。

此时接触器接点处于闭合状态，三相电源线路的接触器上接点a、b点分别与下接点c、d点短接，原停机监测电流Ia的监测回路被短接，监测装置的停机电流监测电路2监测不到电流。此时电动机运行电流Ib从三相电源线路流过，被安装于线路上的电流互感器感应后得到二次运行电流Ic送入到所述监测装置的运行电流监测电路3，运行电流监测电路3将这个电流信号送入状态及电流比较运算电路4，状态及电流比较运算电路4将接收到的信号幅度与电动机运行基准值进行比较运算，得到电缆线路正常的判断；监测状态显示电路6得到运行电流监测电路3输出信号，显示线路处于正常运行状态。

如果动力电缆线路被偷盗割断，电机运行电流Ib的回路被断开，所述监测装置的运行电流监测电路3没有监测到电流Ic通过，状态及电流比较运算电路4接收不到运行电流监测电路3大于额定基准值信号幅度的信号输出，同时停机电流监测电路2也没有大于额定基准值信号幅度的信号输出，状态及电流比较运算电路4得到电缆线路被割断的判断，状态及电流比较运算电路4将判断结果输出给报警信号输出电路5，使报警输出继电器吸合发出报警信号，并且监测状态显示电路6显示电缆被割断的状态。

3、动力电缆线路检修，三相交流电的电源开关被断开，所述的监测装置失去工作电源处于不工作状态，监测装置的报警输出因失去工作电源也不会动作输出报警信号，所以也不会因线路断电检修而发出误报警信号。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动机动力电缆防盗割监测装置，其特征是：包括电源电路、停机电流监测电路、运行电流监测电路、状态及电流比较运算电路、报警信号输出电路和监测状态显示电路；

所述电源电路由监测装置工作电源及停机监测电源二部分组成，电源电路连接至三相交流电源的二相线路上，所述连接位置位于三相交流电源的电源开关下部、电机控制接触器的上部；

所述停机电流监测电路连接停机监测电源和电机控制接触器下接点被监测线路，从被监测线路回路获取监测线路停机时的回路电流；

所述运行电流监测电路连接三相交流电源线路上的电流互感器，从电流互感器获得电动机运行时的线路电流；

所述停机电流监测电路和运行电流监测电路接入所述状态及电流比较运算电路，状态及电流比较运算电路由停机状态及电流运算电路和运行状态及电流运算电路组成，状态及电流比较运算电路根据停机电流监测电路和运行电流监测电路的电流数值，进行线路运行状态及有无线路电缆被偷盗割断的判断；

所述报警信号输出电路接状态及电流比较运算电路，根据状态及电流比较运算电路输出的信号，发出线路电缆被偷盗割断的报警信号；

所述监测状态显示电路同时连接停机状态及电流运算电路、运行状态及电流运算电路和报警信号输出电路，分别显示线路是处于停机状态、运行状态还是电缆被偷盗割断状态。

2.根据权利要求1所述的电动机动力电缆防盗割监测装置，其特征是：所述电源电路主要由电源变压器BT、晶体管整流装置ZL1、滤波电容C1、C2、三端稳压管VW1组成；二相交流电源380V接入经电源变压器BT、晶体管整流装置ZL1、滤波电容C1、C2和三端稳压管VW1后输出电压，提供给监测装置工作电源。

3.根据权利要求1所述的电动机动力电缆防盗割监测装置，其特征是：所述停机电流监测电路主要由限流电阻R1、R2、晶体管整流装置ZL2、光电耦合器限流电阻R4、RC滤波R3、C3和光电耦合管GL1组成，二相交流电源380V自接触器的上接点（a、b点）接入后，经限流电阻R1限流后的监测电源输出到接触器的下接点（c、d点）；交流监测电流经限流电阻R2后，经晶体管整流装置ZL2变换为直流，RC滤波后再触发光电耦合管GL1，使光电耦合管GL1导通，输出低电平到停机状态及电流比较运算电路。

4.根据权利要求1所述的电动机动力电缆防盗割监测装置，其特征是：所述运行电流监测电路主要由内部电流互感器CT、晶体管整流装置ZL2和RC滤波C4、R5组成，从设备电流互感器二次回路接入的电机交流监测电流经内部电流互感器CT和晶体管整流装置ZL2变换为直流，再经RC滤波C4、R5滤波后输出高电平到运行状态及电流比较运算电路。

5.根据权利要求1所述的电动机动力电缆防盗割监测装置，其特征是：所述停机状态及电流运算电路主要由停机电流监测电路光电耦合管电源上吊电阻R6、运算放大器F1、F2、运放器F1比较基准R7、R9、运放器F2比较基准R21、R10和输入电阻R8组成；信号由停机电流监测电路输入后经二个运算放大器F1、F2分别对信号比较输出，同向输出；输入低电平，输出低电平；电缆线路正常时，从停机电流监测电路输入低电平，本电路输出低电平到监测状态显示电路、报警信号输出电路。

6.根据权利要求1所述的电动机动力电缆防盗割监测装置，其特征是：所述运行状态及电流运算电路主要由输入电阻R12、运算放大器F3、F4、运放器F3比较基准R11、R13、耦合输入电阻R14和运放器F4比较基准R15、R16组成；信号由运行电流监测电路输入后经二个运算放大器F3、F4比较输出，运算放大器F3反向输出，运算放大器F3输入高电平，输出低电平；运算放大器F4同向输出，F4输入低电平，输出低电平；电缆线路正常时，从运行电流监测电路3输入高电平，本电路输出低电平到监测状态显示电路、报警信号输出电路。

7.根据权利要求1所述的电动机动力电缆防盗割监测装置，其特征是：所述报警信号输出电路主要由NPN晶体管BT1、基极工作点电阻R17和信号继电器线圈J组成；该报警信号输出电路为开关电路，报警信号功率输出，报警状态信号输出到监测状态显示电路。

8.一种根据权利要求1所述的电动机动力电缆防盗割监测装置所实施的电动机动力电缆防盗割监测方法：其特征是：

在电动机动力电缆不通电电动机停止状态下，利用所述监测装置提供一个线路停机时监测电流Ia，进行线路正常与否的监测；

在动力电缆通电电动机运行状态下，利用三相电源线路电机运行电流Ib经电流互感器得到二次运行电流Ic接入所述监测装置，进行线路正常与否的监测；

正常情况下，电动机动力电缆线路只有两种状态，即：通电运行状态或断电停止状态，所述监测装置能监测到停机电流Ia或运行电流Ic；如果所述监测装置都没有监测到停机电流Ia或运行电流Ic，则表示电动机动力电缆被割断，所述监测装置立即会发出报警信号。

9.根据权利要求8所述的电动机动力电缆防盗割监测方法：其特征是：

在电动机动力电缆不通电电动机停止状态下，正常情况下三相电源开关始终处于闭合状态，所述监测装置的电源电路连接至三相交流电源的二相线路a、b两点，为监测装置提供工作电源，所述连接位置a、b两点位于三相交流电源的电源开关下部、电机控制接触器的上部；

此时三相电源线路的接触器接点处于断开状态，停机监测电流Ia从接触器上接点a点流入所述监测装置的电源电路，经限流处理后流出到所述接触器下接点c点，进入不通电的动力电缆线路，监测电流Ia经动力电缆的一根芯线流入到电动机绕组线路的一端，通过电动机绕组线路后从另一端流出到动力电缆的另一根芯线，监测电流Ia流经这根芯线返回到该相接触器下接点d点，从d点流入所述监测装置的停机电流监测电路，经停机电流监测电路内的处理电路以及限流处理后，监测电流Ia从停机电流监测电路流出到电源电路的另一端，再流出到该相接触器上接点b点构成停机电流监测回路；

此时所述监测装置停机电流监测电路持续有一个微小的监测电流Ia通过，停机电流监测电路将这个微小的监测电流信号送入状态及电流比较运算电路，经状态及电流比较运算电路运算比较，得到电缆线路正常的判断；

如果动力电缆线路被偷盗割断，停机监测电流Ia的回路被断开，所述监测装置的停机电流监测电路没有监测电流Ia通过，经状态及电流比较运算电路运算比较，得到电缆线路被割断的判断，连接状态及电流比较运算电路的报警信号输出电路输出报警信号，使报警输出继电器吸合发出报警信号。

10.根据权利要求8所述的电动机动力电缆防盗割监测方法：其特征是：

在动力电缆通电电动机处于运行状态中，三相电源线路的电源开关始终处于闭合状态，所述监测装置的电源电路连接至三相交流电源的二相线路a、b两点，为监测装置提供工作电源，所述连接位置a、b两点位于三相交流电源的电源开关下部、电机控制接触器的上部；

此时接触器接点处于闭合状态，三相电源线路的接触器上接点a、b点分别与下接点c、d点短接，电动机运行电流Ib从三相电源线路流过，被安装于线路上的电流互感器感应后得到二次运行电流Ic送入到所述监测装置的运行电流监测电路，运行电流监测电路将这个电流信号送入状态及电流比较运算电路，经状态及电流比较运算电路运算比较，得到电缆线路正常的判断；

如果动力电缆线路被偷盗割断，电机运行电流Ib的回路被断开，所述监测装置的运行电流监测电路没有监测到电流Ic通过，经状态及电流比较运算电路运算比较，得到电缆线路被割断的判断，连接状态及电流比较运算电路的报警信号输出电路输出报警信号，使报警输出继电器吸合发出报警信号。

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