电动机户外电缆防盗报警监测技术研究

张文钢 韩明明

（宝山钢铁股份有限公司 上海201900）

1 引言

大型企业一般有很多户外生产机械，其电动机动力电缆由于线径粗、含铜量多，近期经常发生被盗丢失事故。电动机动力电缆一旦丢失，将严重影响企业生产的正常进行。特别是断续运行的设备，若电动机电缆丢失不能及时发现并采取措施，当需要设备运行时不能及时起动，轻则造成停产影响企业生产效率，重则将造成严重事故。由于对此类事故缺少合适的技术手段加以防止，目前主要采用人工巡查的方法，不仅费工费时，而且事故发生时检查到的概率极低，使得此类事故屡屡发生，对企业的正常生产造成严重威胁。

2 电动机电缆防盗报警监测技术难点

随着企业生产的高度自动化，户外现场设备一般无人值守。断续运行设备停止时电缆中没有电流通过，有些电缆长达数公里，敷设在露天的电缆桥架内，这部分电缆最容易发生被盗事故。一旦电缆发生被盗事故难以寻找具体位置，给查找电缆故障点和故障的修复都带来很大困难，严重威胁企业正常生产。设备及装置的分布示意见图1。

常用的预防措施是在户外现场安装各类监控装置进行监控，但因为范围大、区域广、设备多、电缆敷设路径复杂、事故的具体位置难以确定，同时也容易被人为解除和屏蔽。因此安装户外监控设备不仅施工复杂费用高，也难以取得理想效果。

图1 设备分布示意图

3 电动机电缆防盗报警监测技术方案

本技术方案是：在电气室内安装一套电动机动力电缆监测装置，电缆监测装置在电缆的芯线中引入监测信号，通过远端电动机构成信号回路后返回，电缆监测装置通过对电缆芯线检测发出的监测信号是否返回，若检测到有信号返回，证明电缆正常，反之证明电缆已断开。监测装置安装位置及监测信号流向示意见图2。

图2 技术方案示意图

通过该电动机动力电缆监测装置对电缆的监测，只要一发生电动机动力电缆断开，电缆监测装置立即发出报警信号，相关人员可以及时到事故现场，达到有效抑制电缆缺失的目的。

该监测方案无需在现场安装任何设备，只需在被监控线路的电源输出端接入监测装置，在电气室内就可实现对户外电缆线路的全程监控。

4 具体结构和工作原理

4.1 本方案主要由以下单元构成

工作电源及停机监测电源、停机电流监测单元、运行电流监测单元、状态及电流比较运算单元、报警信号输出单元、监测状态显示单元等，见图3。

图3 监测系统组成

如图3，监测装置工作电源取自a、b两点，位于电源开关之后，电机控制接触器之前，经工作电源内部电路处理后输出的电源供装置各部分工作。工作电源同时输出一路线路监测电源，监测电源一端连接接触器之后的c点，另一端连接停机监测单元，并经停机监测单元内部电路连接到接触器之后的d点。监测电流从接触器之后的c点流入，通过户内外线路电缆的A 相芯线到现场电机的A相绕组输入端，流经电机绕组从C 相输入端流出，通过户外及户内线路电缆的C相芯线到接触器之后的d点，再从d点流入停机监测单元，经过停机监测单元内部的检测电路再回到电源部分，构成停机监测电流回路。运行监测单元连接线路上电流互感器的二次输出端，从电流互感器上获得电动机运行时的线路电流。停机监测单元和运行监测单元分别连接到运算控制单元。停机监测单元将设备停机时采集到的监测电流信号Ia，经处理后送入运算控制单元进行运算处理。运行监测单元将设备运行时采集到的监测电流信号Ic，经处理后送入运算控制单元进行运算处理。运算控制单元根据停机监测电流Ia和运行监测电流Ic，进行线路运行状态判断和有无线路电缆丢失判断，将处理结果经继电器输出到设备系统PLC，进行停机、报警等处理。

4.2 本方案工作原理

4.2.1设备停止运行时的电缆监测

除非线路需要检修时，正常情况下电源开关始终处于闭合状态，设备停止运行时电气室接触器断开，电缆不通电，电动机处于停止状态。电源从a、b两点进入监测装置的工作电源，监测装置开始处于正常的监测工作状态。电缆丢失监测电流Ia从a点流入报警装置的监测电源处理电路，经限流处理后再流出到c点，进入不通电的电缆线路、电机绕组线路、电缆线路的另一根芯线返回到d点，再流经停机监测单元到监测电源处理电路的另一端，电流Ia经内部限流处理后，再从监测电源处理电路流出监测装置到b点构成停机电流监测回路。此时停机监测单元持续有一个微小的监测电流Ia通过，停机监测单元将这个微小的监测电流信号送入运算控制单元，经运算比较，做出电缆线路正常的判断，信号输出单元不发出信号，信号输出继电器不动作。如果电机电缆线路被割断，停机监测电流Ia的回路被断开，停机监测单元没有停机监测电流Ia通过，经运算控制单元的运算比较，得到电缆线路被割断的判断，信号输出单元发出信号，信号输出继电器动作，将信号送入到设备系统PLC。

4.2.2 设备运行时的电缆监测

设备运行时，电源从a、b两点进入监测装置的工作电源，报警装置处于正常的监测工作状态。线路接触器接点处于闭合状态，电缆线路通电，电动机运行中。线路接触器a、b点分别与c、d点短接，停机监测回路被短接，停机监测单元监测不到电流。此时电动机运行电流Ib从线路流过，线路电流互感器的二次电流Ic流入监测装置的运行监测单元，运行监测单元将这个电流信号送入运算控制部分，经运算比较，做出电缆线路正常的判断，信号输出单元不发出信号，信号输出继电器不动作。如果电机电缆线路被割断，线路电流互感器感应不到线路上的电机运行电流，电流互感器的二次电流Ic＝0，运行监测单元没有运行监测电流Ic通过，经运算控制单元的运算比较，得到电缆线路被割断的判断，信号输出单元发出信号，信号输出继电器动作，将信号送入到设备系统PLC。

在本监测装置的技术方案中，在电缆不通电电动机停止状态下，利用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。正常情况下，电动机动力电缆线路只有两种状态，通电运行状态和断电停止状态，停机监测单元和运行监测单元必有一个监测到有电流，如果两单元都没有监测到电流，则表示电动机动力电缆被割断，立即发出报警信号。

4.2.3 本监测装置的可靠性和安全性

如果要进行线路或设备检修，按照检修规程则必须断开电源开关并挂停电警告牌，此时监测装置失去工作电源不工作，因此不会因检修线路或设备被断开而发出误报警，线路上也不会有停机监测电流而产生安全问题。图4为本装置实际应用图片。

图4 监测装置的实际应用

5 结束语

本户外电机电缆防盗报警监测装置安装在电气室内动力电缆馈出端，无须在室外安装任何设施，既可监测设备停机时的线路电缆，又可监测设备运行时的线路电缆，使户外电缆被盗丢失事故得到有效抑制，保证了企业生产稳定。

［1］江苏省电力公司南京供电公司，南京市公安局浦口分局，南京法圣特电气有限公司.配变偷盗判别传感器［M］.专利号：200820217365.X.

［2］扬州宝尔电子有限公司.电力设施防盗报警终端［M］.专利号：200920035361.4.

［3］林立生.交通电力电缆防盗报警系统设计方案的研究［M］.中国“数字交通”创新与发展论坛，2007.