電動機戶外電纜防盜報警監測技術研究

張文鋼 韓明明

（寶山鋼鐵股份有限公司 上海201900）

1 引言

大型企業一般有很多戶外生產機械，其電動機動力電纜由于線徑粗、含銅量多，近期經常發生被盜丟失事故。電動機動力電纜一旦丟失，將嚴重影響企業生產的正常進行。特別是斷續運行的設備，若電動機電纜丟失不能及時發現并采取措施，當需要設備運行時不能及時起動，輕則造成停產影響企業生產效率，重則將造成嚴重事故。由于對此類事故缺少合適的技術手段加以防止，目前主要采用人工巡查的方法，不僅費工費時，而且事故發生時檢查到的概率極低，使得此類事故屢屢發生，對企業的正常生產造成嚴重威脅。

2 電動機電纜防盜報警監測技術難點

隨著企業生產的高度自動化，戶外現場設備一般無人值守。斷續運行設備停止時電纜中沒有電流通過，有些電纜長達數公里，敷設在露天的電纜橋架內，這部分電纜最容易發生被盜事故。一旦電纜發生被盜事故難以尋找具體位置，給查找電纜故障點和故障的修復都帶來很大困難，嚴重威脅企業正常生產。設備及裝置的分布示意見圖1。

常用的預防措施是在戶外現場安裝各類監控裝置進行監控，但因為范圍大、區域廣、設備多、電纜敷設路徑復雜、事故的具體位置難以確定，同時也容易被人為解除和屏蔽。因此安裝戶外監控設備不僅施工復雜費用高，也難以取得理想效果。

圖1 設備分布示意圖

3 電動機電纜防盜報警監測技術方案

本技術方案是：在電氣室內安裝一套電動機動力電纜監測裝置，電纜監測裝置在電纜的芯線中引入監測信號，通過遠端電動機構成信號回路后返回，電纜監測裝置通過對電纜芯線檢測發出的監測信號是否返回，若檢測到有信號返回，證明電纜正常，反之證明電纜已斷開。監測裝置安裝位置及監測信號流向示意見圖2。

圖2 技術方案示意圖

通過該電動機動力電纜監測裝置對電纜的監測，只要一發生電動機動力電纜斷開，電纜監測裝置立即發出報警信號，相關人員可以及時到事故現場，達到有效抑制電纜缺失的目的。

該監測方案無需在現場安裝任何設備，只需在被監控線路的電源輸出端接入監測裝置，在電氣室內就可實現對戶外電纜線路的全程監控。

4 具體結構和工作原理

4.1 本方案主要由以下單元構成

工作電源及停機監測電源、停機電流監測單元、運行電流監測單元、狀態及電流比較運算單元、報警信號輸出單元、監測狀態顯示單元等，見圖3。

圖3 監測系統組成

如圖3，監測裝置工作電源取自a、b兩點，位于電源開關之后，電機控制接觸器之前，經工作電源內部電路處理后輸出的電源供裝置各部分工作。工作電源同時輸出一路線路監測電源，監測電源一端連接接觸器之后的c點，另一端連接停機監測單元，并經停機監測單元內部電路連接到接觸器之后的d點。監測電流從接觸器之后的c點流入，通過戶內外線路電纜的A 相芯線到現場電機的A相繞組輸入端，流經電機繞組從C 相輸入端流出，通過戶外及戶內線路電纜的C相芯線到接觸器之后的d點，再從d點流入停機監測單元，經過停機監測單元內部的檢測電路再回到電源部分，構成停機監測電流回路。運行監測單元連接線路上電流互感器的二次輸出端，從電流互感器上獲得電動機運行時的線路電流。停機監測單元和運行監測單元分別連接到運算控制單元。停機監測單元將設備停機時采集到的監測電流信號Ia，經處理后送入運算控制單元進行運算處理。運行監測單元將設備運行時采集到的監測電流信號Ic，經處理后送入運算控制單元進行運算處理。運算控制單元根據停機監測電流Ia和運行監測電流Ic，進行線路運行狀態判斷和有無線路電纜丟失判斷，將處理結果經繼電器輸出到設備系統PLC，進行停機、報警等處理。

4.2 本方案工作原理

4.2.1設備停止運行時的電纜監測

除非線路需要檢修時，正常情況下電源開關始終處于閉合狀態，設備停止運行時電氣室接觸器斷開，電纜不通電，電動機處于停止狀態。電源從a、b兩點進入監測裝置的工作電源，監測裝置開始處于正常的監測工作狀態。電纜丟失監測電流Ia從a點流入報警裝置的監測電源處理電路，經限流處理后再流出到c點，進入不通電的電纜線路、電機繞組線路、電纜線路的另一根芯線返回到d點，再流經停機監測單元到監測電源處理電路的另一端，電流Ia經內部限流處理后，再從監測電源處理電路流出監測裝置到b點構成停機電流監測回路。此時停機監測單元持續有一個微小的監測電流Ia通過，停機監測單元將這個微小的監測電流信號送入運算控制單元，經運算比較，做出電纜線路正常的判斷，信號輸出單元不發出信號，信號輸出繼電器不動作。如果電機電纜線路被割斷，停機監測電流Ia的回路被斷開，停機監測單元沒有停機監測電流Ia通過，經運算控制單元的運算比較，得到電纜線路被割斷的判斷，信號輸出單元發出信號，信號輸出繼電器動作，將信號送入到設備系統PLC。

4.2.2 設備運行時的電纜監測

設備運行時，電源從a、b兩點進入監測裝置的工作電源，報警裝置處于正常的監測工作狀態。線路接觸器接點處于閉合狀態，電纜線路通電，電動機運行中。線路接觸器a、b點分別與c、d點短接，停機監測回路被短接，停機監測單元監測不到電流。此時電動機運行電流Ib從線路流過，線路電流互感器的二次電流Ic流入監測裝置的運行監測單元，運行監測單元將這個電流信號送入運算控制部分，經運算比較，做出電纜線路正常的判斷，信號輸出單元不發出信號，信號輸出繼電器不動作。如果電機電纜線路被割斷，線路電流互感器感應不到線路上的電機運行電流，電流互感器的二次電流Ic＝0，運行監測單元沒有運行監測電流Ic通過，經運算控制單元的運算比較，得到電纜線路被割斷的判斷，信號輸出單元發出信號，信號輸出繼電器動作，將信號送入到設備系統PLC。

在本監測裝置的技術方案中，在電纜不通電電動機停止狀態下，利用監測裝置提供一個線路監測電流Ia，進行線路正常與否的監測。在電纜通電電動機運行狀態下，利用線路電機運行電流Ib經電流互感器得到二次電流Ic接入監測裝置，進行線路正常與否的監測。正常情況下，電動機動力電纜線路只有兩種狀態，通電運行狀態和斷電停止狀態，停機監測單元和運行監測單元必有一個監測到有電流，如果兩單元都沒有監測到電流，則表示電動機動力電纜被割斷，立即發出報警信號。

4.2.3 本監測裝置的可靠性和安全性

如果要進行線路或設備檢修，按照檢修規程則必須斷開電源開關并掛停電警告牌，此時監測裝置失去工作電源不工作，因此不會因檢修線路或設備被斷開而發出誤報警，線路上也不會有停機監測電流而產生安全問題。圖4為本裝置實際應用圖片。

圖4 監測裝置的實際應用

5 結束語

本戶外電機電纜防盜報警監測裝置安裝在電氣室內動力電纜饋出端，無須在室外安裝任何設施，既可監測設備停機時的線路電纜，又可監測設備運行時的線路電纜，使戶外電纜被盜丟失事故得到有效抑制，保證了企業生產穩定。

［1］江蘇省電力公司南京供電公司，南京市公安局浦口分局，南京法圣特電氣有限公司.配變偷盜判別傳感器［M］.專利號：200820217365.X.

［2］揚州寶爾電子有限公司.電力設施防盜報警終端［M］.專利號：200920035361.4.

［3］林立生.交通電力電纜防盜報警系統設計方案的研究［M］.中國“數字交通”創新與發展論壇，2007.