[发明专利]一种矿用低压电缆绝缘监测装置及方法

权利要求书

1.一种矿用低压电缆绝缘监测方法，该方法所采用的装置包括多个分别对多条矿井低压电缆(12)的绝缘状态分别进行监测的电流监测模块和与所述电流监测模块相接的数据处理监控模块，所述电流监测模块包括电流传感器(5-1)和与电流传感器(5-1)输出端相接的A/D转换模块(5-2)，所述数据处理监控模块包括第一数据处理模块、第二数据处理模块和计算机模块，所述第一数据处理模块包括第一微控制器(6)以及与第一微控制器(6)相接的第一SRAM存储器(8)和第一Flash存储器(9)，所述第二数据处理模块包括第二微控制器(7)以及与第二微控制器(7)相接的第二SRAM存储器(10)和第二Flash存储器(11)，所述计算机模块为计算机(1)，所述计算机(1)的输出端接有报警器(4)和显示屏(2)，所述第一微控制器(6)与第二微控制器(7)相接且进行数据通信，所述第二微控制器(7)与计算机(1)进行数据通信；其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、矿用低压电缆接地电流数字信号的采集：多个电流信号采集单元(5)分别对多条矿用低压电缆(12)的接地电流数字信号进行采集，得到多条矿用低压电缆(12)的接地电流数字信号；

步骤二、接地电流数字信号的去噪：第一微控制器(6)分别对每个判断周期内多条矿用低压电缆(12)的接地电流数字信号进行去噪，得到第k个判断周期内多条矿用低压电缆(12)各个采样时刻去噪后的接地电流数字信号；其中，判断周期为0.02秒；

步骤三、基波电流分量和五次谐波电流分量的提取：第一微控制器(6)对每个判断周期内多条矿用低压电缆(12)各个采样时刻去噪后的接地电流数字信号分别进行基波电流分量和五次谐波电流分量的提取，且每个判断周期内多条矿用低压电缆(12)各个采样时刻去噪后的接地电流数字信号的基波电流分量和五次谐波电流分量提取过程均相同，则第一微控制器(6)对第k个判断周期内第i条矿用低压电缆(12)各个采样时刻去噪后的接地电流数字信号进行基波电流分量和五次谐波电流分量的提取，具体过程如下：

步骤301、第一微控制器(6)调取快速傅里叶变换算法模块对第k个判断周期内第i条矿用低压电缆(12)各个采样时刻去噪后的接地电流数字信号进行快速傅里叶变换，得到第i条矿用低压电缆(12)的接地电流数字信号对应的基波电流分量和五次谐波电流分量；其中，第k个判断周期内第i条矿用低压电缆(12)的接地电流数字信号对应的基波电流分量称作第i条矿用低压电缆接地电流的基波电流分量I′_s1i(k)，第k个判断周期内第i条矿用低压电缆(12)的接地电流数字信号对应的五次谐波电流分量称作第i条矿用低压电缆接地电流的五次谐波电流分量I′_s5i(k)，并存储至第一Flash存储器(9)中；k和i均为正整数；

步骤302、第一微控制器(6)将得到的第i条矿用低压电缆接地电流的基波电流分量I′_s1i(k)和第i条矿用低压电缆接地电流的五次谐波电流分量I′_s5i(k)发送至第二微控制器(7)；

步骤303、第二微控制器(7)接收到第i条矿用低压电缆接地电流的基波电流分量I′_s1i(k)和第i条矿用低压电缆接地电流的五次谐波电流分量I′_s5i(k)，并同步存储至第二Flash存储器(11)中；

步骤304、重复步骤301到步骤303的方法，得到下一个判断判断周期内第i条矿用低压电缆接地电流的基波电流分量I′_s1i(k+1)和第i条矿用低压电缆接地电流的五次谐波电流分量I′_s5i(k+1)；

步骤四、矿井低压电缆绝缘状态的判断：第二微控制器(7)根据多条矿用低压电缆(12)的接地电流数字信号各自对应的基波电流分量和五次谐波电流分量判断多条矿用低压电缆(12)的绝缘状态的方法均相同，其中，第二微控制器(7)根据第i条矿用低压电缆(12)的接地电流数字信号对应的基波电流分量和五次谐波电流分量判断第i条矿用低压电缆(12)的绝缘状态的方法过程如下：

步骤401、第二微控制器(7)根据公式ΔI′_s1i(k)＝I′_s1i(k+1)-I′_s1i(k)，得到相邻两个判断周期内接地电流的基波电流分量差值ΔI′_s1i(k)；第二微控制器(7)根据公式ΔI′_s5i(k)＝I′_s5i(k+1)-I′_s5i(k)，得到相邻两个判断周期内接地电流的五次谐波电流分量差值ΔI′_s5i(k)；其中，I′_s1i(k+1)表示下一个判断周期内接地电流的基波电流分量，I′_s5i(k+1)表示下一个判断周期内接地电流的五次谐波电流分量；

步骤402、第二微控制器(7)根据判断条件ΔI′_s5i(k)＜0.005进行判断，当ΔI′_s5i(k)＜0.005成立时，从步骤403执行；否则，从步骤404执行；

步骤403、第二微控制器(7)根据ΔI′_s1i(k)≤0.01进行判断，具体过程如下：

步骤4031、当ΔI′_s5i(k)＜0.005且ΔI′_s1i(k)≤0.01时，说明第i条矿用低压电缆(12)的绝缘状态良好，第i条矿用低压电缆(12)的线路中不平衡电流正常；

当ΔI′_s5i(k)＜0.005且ΔI′_s1i(k)＞0.01时，第二微控制器(7)将不平衡电流判断因子T_pd加1；其中，不平衡电流判断因子T_pd的初始值为零；

步骤4032、第二微控制器(7)根据判断条件T_pd≥10进行判断，当T_pd≥10成立，执行步骤4033；否则，执行步骤404；

步骤4033、当T_pd≥10时，说明第i条矿用低压电缆(12)的绝缘状态良好，第i条矿用低压电缆(12)的线路中不平衡电流不正常；

步骤404、第二微控制器(7)根据判断条件0.005≤ΔI′_s5i(k)＜0.025进行判断，具体过程如下：

步骤4041、当0.005≤ΔI′_s5i(k)＜0.025成立时，第二微控制器(7)将绝缘下降判断因子T_q加1；其中，绝缘下降判断因子T_q的初始值为零；

步骤4042、第二微控制器(7)根据T_q≥10进行判断，当T_q≥10成立时，执行步骤4043；否则，执行步骤405；

步骤4043、当T_q≥10成立时，说明第i条矿用低压电缆(12)的绝缘状态为轻微绝缘下降，第二微控制器(7)发送预警命令至计算机(1)，计算机(1)控制报警器(4)报警，且计算机(1)控制显示屏(2)显示低压电缆轻微绝缘下降；

步骤405、第二微控制器(7)根据判断条件0.025≤ΔI′_s5i(k)进行判断，当0.025≤ΔI′_s5i(k)成立时，执行步骤406；否则，从步骤402执行；

步骤406、当0.025≤ΔI′_s5i(k)成立时，说明第i条矿用低压电缆(12)的绝缘状态为严重绝缘下降，第二微控制器(7)发送预警命令至计算机(1)，计算机(1)控制报警器(4)报警，且计算机(1)控制显示屏(2)显示低压电缆严重绝缘下降；

步骤407、多次重复步骤401至步骤406，完成多条矿用低压电缆(12)的绝缘状态监测。