直流避雷器无残压监测装置的制作方法

本发明涉及监测，具体为直流避雷器无残压监测装置。

背景技术：

1、对于轨道交通直流牵引系统,为了防止雷电过电压和操作过电压对直流柜及车辆电气设备的损害，均加装有直流避雷器，以抑制过电压的幅值，减小对电气设备的危害。维护人员如果仅需要对避雷器的放电动作次数进行监控，就需要直流避雷器配有放电计数器，如果需要同时对避雷器的放电动作次数和泄漏电流进行监测，就需要直流避雷器配有适用的监测器。

2、目前，轨道交通直流牵引系统保护用避雷器，一般不配避雷器监测装置，设备维护人员既无法获知牵引系统过电压出现的频次，以便对系统作进一步优化，也无法实时判断避雷器的健康状况，对性能早期劣化的避雷器进行更换，防患于未然。

3、近年来，随着科技的进步和用户意识的不断提高，个别直流牵引轨道交通项目业主在招标时已经对直流避雷器提出配带监测器的要求。但因受技术所限，同行业对直流避雷器所配的监测器技术方案大多直接移植3kv及以上交流系统用避雷器监测装置，按采样方式可分为两类，一种是低残压采样，采样元件为一个电阻片，采用串联分压的原理，但受电阻片制造工艺所限，电阻片的残压一般在800v~1200v范围内，标准规定：监测器的残压值应不大于避雷器残压值的3%，但对于系统标称电压为750v~1500v的直流牵引轨道交通系统,尤其是750v直流系统，按标准要求计算，监测器的残压值应不超过72v，所以用电阻片串联分压取样的技术方案不满足轨道交通保护用直流避雷器监测器的产品标准要求，采取该技术方案虽能低残压采集到避雷器放电动作次数和监控避雷器泄漏电流，但会抬高保护回路的残压值，降低系统过电压保护水平，属个别同行业生产厂家利用信息不对等，欺骗客户，投机取巧的不当行为。第二种技术方案的采样方式为将信号采集器套在主回路接线螺栓上，使螺栓穿心而过，利用电流感应的方式在二次侧取样，但受限于直流系统特性，仅能采集放电动作次数，无法感应直流电流，因而仅能无残压采集到避雷器的放电动作次数，但却无法监测到避雷器泄漏电流。

4、因此，急需发明轨道交通直流牵引系统保护用直流避雷器的无残压监测装置。

技术实现思路

1、鉴于上述和/或现有直流避雷器无残压监测装置中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明采样电阻串联于避雷器回路中，常闭继电器并联于采样电阻两端，作为采样单元。由于继电器的触点电阻值与采样电阻值大小不一，避雷器的放电回路优先通过常闭继电器两端，残压不高于50伏，相对避雷器的残压可以忽略不计，实现无残压采用的目的，能够解决上述提出的现有问题。

3、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

4、直流避雷器无残压监测装置，其包括监测器外壳，所述监测器外壳中设有监测电路，所述监测电路包括：

5、in1和in2，串联于直流避雷器的低压端和地/负极之间；

6、采样电阻，用于将电流信号转换为电压信号供后级电路处理；

7、过压保护器件，用于直流避雷器突然出现放电过电压时，对采样电阻两端后级电路电压钳位，吸收保护；

8、常闭继电器，起刀闸开合作用；

9、信号采样继电器，用于采样信号与后级缓冲电路起隔离耦合作用；

10、缓冲保护电路，用于防止信号采样继电器触点接入前级电路引起采样信号瞬间大幅度波动而影响后级芯片击穿，起异常吸收和抑制作用；

11、一级低通滤波器，用于通过去除交流信号的方式来滤除输入信号中的交流分量干扰；

12、信号比例放大电路，用于将一级低通滤波器送入的正极性或负极性平滑信号按照前级衰减比例放大至单片机所需要的电压幅度；

13、二级低通滤波器，用于将前级信号进行二次滤波以消除一级滤波和前级电路自身高频干扰的串入；

14、绝对值电路，用于把二级低通滤波器送出的正极性或负极性信号转换为单片机接收的正极性电平信号送入单片机ad端口进行处理；

15、单片机，用于通过输入输出口来控制外部器件，并通过内部存储器存储程序和数据，利用处理器对数据进行处理和计算通过引脚连接通讯模块、显示屏、闪光预警模块；

16、光驱动及反馈电路，用于实现电-光-电的高压隔离，驱动常闭继电器工作，接收常闭继电器的反馈状态信号；

17、显示屏，用于显示实时时钟、泄漏电流、计数次数等数据；

18、通讯模块，用于将单片机的逻辑电平转换为rs485协议的差分电平；

19、闪光预警模块，用于在泄漏电流值大于设定值时，能够通过断续声音及其灯光闪烁提醒用户；

20、电感线圈，用于感应in1、in2线路过电压放电计数信号；

21、光隔离转换模块，用于将计数线圈感应的信号整形限幅后送入光器件隔离，并将所产生的逻辑电平送入单片机处理；

22、电源隔离模块，用于提供所需安全的多路直流电压，供各级电路正常工作；

23、时钟芯片，用于显示当前时钟，在供电断电时时钟芯片自动计时。

24、作为本发明所述的直流避雷器无残压监测装置的一种优选方案，其中：所述in1和所述in2之间设有采样电阻，所述in1和所述in2之间设有过压保护器件，所述in1和所述in2之间设有常闭继电器。

25、作为本发明所述的直流避雷器无残压监测装置的一种优选方案，其中：所述in1的一端连接信号采样继电器，所述信号采样继电器的一端连接缓冲保护电路。

26、作为本发明所述的直流避雷器无残压监测装置的一种优选方案，其中：所述缓冲保护的一端连接一级低通滤波器，所述一级低通滤波器的一端连接信号比例放大电路。

27、作为本发明所述的直流避雷器无残压监测装置的一种优选方案，其中：所述信号比例放大的一端连接二级低通滤波器，所述二级低通滤波器的一端连接绝对值电路，所述绝对值电路的一端连接单片机。

28、作为本发明所述的直流避雷器无残压监测装置的一种优选方案，其中：所述单片机的一端连接显示屏，所述单片机的一端连接通讯模块，所述单片机的一端连接闪光预警电路。

29、作为本发明所述的直流避雷器无残压监测装置的一种优选方案，其中：所述in2的一端连接电感线圈，所述电感线圈的一端连接光隔离转换模块，所述光隔离转换的一端连接单片机。

30、作为本发明所述的直流避雷器无残压监测装置的一种优选方案，其中：所述常闭继电器的一端连接光驱动及反馈电路，所述光驱动及反馈电路的一端连接单片机。

31、作为本发明所述的直流避雷器无残压监测装置的一种优选方案，其中：所述电源隔离模块的一端连接一级低通滤波器，所述电源隔离模块的一端连接信号比例放大电路。

32、作为本发明所述的直流避雷器无残压监测装置的一种优选方案，其中：所述电源隔离模块的一端连接二级低通滤波器，所述电源隔离模块的一端连接绝对值电路，所述单片机的一端连接时钟芯片。

33、与现有技术相比：

34、本发明通过在监测电路中设置in1和in2，并使其串联于直流避雷器的低压端和地/负极之间，能够使in1和in2不分正负极性接线,方便人员进行现场施工,实现对直流避雷器的工作泄漏电流和放电动作次数进行监测。采样电阻串联于避雷器回路中，常闭继电器并联于采样电阻两端，作为采样单元。由于继电器的触点电阻值与采样电阻值大小不一，避雷器的放电回路优先通过常闭继电器两端，两端残压不高于50伏，相对避雷器自身残压值，可以忽略不计，从而可实现无残压采样；此外，所设置的监测电路是采用低安全直流电压供电，电路更为可靠。