一种杂散电流排流器的排流方法及装置与流程

1.本发明涉及杂散电流的技术领域，特别是涉及一种杂散电流排流器的排流方法及装置。


背景技术：

2.杂散电流是指在非指定回路中流动的电流。它可能是由直流电或交流电造成的。随着地铁等轨道交通方式的不断发展和普及，轨道交通在运行时会产生杂散电流，这些杂散电流造成的管道电位波动会影响周边埋地钢管的阴极保护系统的正常工作，从而破坏管道受到的保护，因此必须采取排流措施以便控制和排除杂散电流的影响，现有技术杂散电流干扰的方式多采用排流地床加杂散电流排流器来解决杂散电流的排流问题，然而现有的排流器主要部件二极管存在正向电压降过大的情况，导致阴极保护驱动电压不足，阴极保护效率低下。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：提供一种杂散电流排流器的排流方法及装置，克服现有杂散电流排流器正向压降过大的问题，提高阴极保护效率。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种杂散电流排流器的排流方法，包括：
5.检测排流器两端的电压变化情况；
6.当所述电压变化情况为：所述排流器存在正向电压降，且所述正向电压降大于预设的第一预设阈值时，对所述正向电压降与所述第一预设阈值的误差进行处理，控制所述排流器的内部电路导通，以使散杂电流通过排流器；
7.当所述电压变化情况为：所述排流器存在反向电压时，控制所述排流器的内部电路关闭。
8.进一步的，所述排流器的内部电路包括比较放大电路和场效应管，具体为：
9.当所述排流器存在正向电压降时，所述排流器的内部电路通过控制比较放大电路输出相应的驱动电压驱动场效应管导通；
10.当所述排流器存在反向电压降时，所述排流器的内部电路控制所述比较放大电路输出关闭电压，关闭场效应管通路。
11.进一步的，本发明提供的一种杂散电流排流方法还包括：检测排流器正负两端的波动电压，获取所述波动电压的数学统计计算结果，将所述数学统计计算结果与第二预设阈值作对比；
12.若所述数字统计计算结果小于所述第二预设阈值的最小值，则判定所述排流器为短路故障，若所述数字统计计算结果大于所述第二预设阈值的最大值，则判定所述排流器为开路故障；
13.当所述排流器判定为故障时，控制单片机输出一个驱动信号触发无线报警模块，所述无线报警模块通过无线信号向远程管理终端进行远程报告。
14.进一步的，本发明提供的一种杂散电流排流方法还包括：收集排流器正极的交流能量，并对所述交流能量进行处理，控制超级电容对处理后的所述交流能量进行收集；
15.当所述排流器关闭电流通路时，排流器的正负两端存在反向电压降，控制超级电容对经过限压限流处理后的所述反向电压降进行收集。
16.进一步的，本发明提供的一种杂散电流排流方法还包括：控制所述超级电容将收集到的能量经过电压调整电路后传输给充电电路，为可充电池的进行充电；
17.所述可充电池用于为所述比较放大电路和所述场效应管提供工作电源。
18.进一步的，本发明还提供了一种杂散电流排流装置，包括：理想二极管模块，具体为：
19.所述理想二极管模块包括第一检测单元、第一电压变化模块和第二电压变化模块；
20.所述第一检测单元用于检测排流器两端的电压变化情况；
21.所述第一电压变化模块用于当所述电压变化情况为：所述排流器存在正向电压降，且所述正向电压降大于预设的第一预设阈值时，对所述正向电压降与所述第一预设阈值的误差进行处理，控制所述排流器的内部电路导通，以使散杂电流大电流低电压降通过排流器；
22.所述第二电压变化模块用于当所述电压变化情况为：所述排流器存在反向电压时，控制所述排流器的内部电路关闭。
23.进一步的，所述排流器的内部电路包括比较放大电路和场效应管，具体为：
24.当所述排流器存在正向电压降时，所述排流器的内部电路通过控制比较放大电路输出相应的驱动电压驱动场效应管导通；
25.当所述排流器存在反向电压降时，所述排流器的内部电路控制所述比较放大电路输出关闭电压，关闭场效应管通路。
26.进一步的，本发明提供的一种杂散电流排流装置还包括：故障防盗报警模块，具体为：
27.所述故障防盗报警模块包括第二检测单元、故障判定单元和无线报警单元；
28.第二检测单元用于检测排流器正负两端的波动电压，获取所述波动电压的数学统计计算结果，将所述数学统计计算结果与第二预设阈值作对比；
29.故障判定单元用于若所述数字统计计算结果小于所述第二预设阈值的最小值，则判定所述排流器为短路故障，若所述数字统计计算结果大于所述第二预设阈值的最大值，则判定所述排流器为开路故障；
30.无线报警单元用于当所述排流器判定为故障时，控制单片机输出一个驱动信号触发无线报警模块，所述无线报警模块通过无线信号向远程管理终端进行远程报告。
31.进一步的，本发明提供的一种杂散电流排流装置还包括：能量收集模块，具体为：
32.所述能量收集模块包括第一收集单元和第二收集单元；
33.第一收集单元用于收集排流器正极的交流能量，并对所述交流能量进行处理，控制超级电容对处理后的所述交流能量进行收集；
34.第二收集单元用于当所述排流器关闭电流通路时，排流器的正负两端存在反向电压降，控制超级电容对经过限压限流处理后的所述反向电压降进行收集。
35.进一步的，本发明提供的一种杂散电流排流装置还包括：电池模块，具体为：
36.所述电池模块包括充电单元和供电单元；
37.充电单元用于控制所述超级电容将收集到的能量经过电压调整电路后传输给充电电路，为可充电池的进行充电；
38.供电单元包括可充电池，用于为所述理想二极管模块提供工作电源。
39.本发明实施例一种杂散电流排流器的排流方法及装置，与现有技术相比，具有如下有益效果：
40.通过检测排流器的正向电压降，将所述正向电压降与第一预设阈值作对比；当所述正向电压降大于所述第一预设阈值时，对所述正向电压降与所述第一预设阈值的误差进行处理，控制比较放大电路输出相应的驱动电压驱动场效应管导通；由于场效应管为电压控制器件，导通时存在大电流输出的情况，通过提高驱动电压的方式能达到低压降；由于增强型场效应管不加栅极电压时，场效应管无法导通，且栅极的电压只能为正向电压，因此当检测到排流器存在反向电压时，控制所述比较放大电路输出关闭电压，关闭场效应管通路。与现有技术相比，本发明提供的一种杂散电流排流器的排流方法及装置，克服现有杂散电流排流器正向压降过大的问题，提高阴极保护效率。
附图说明
41.图1是本发明提供的杂散电流排流器的排流方法的一种实施例的流程示意图；
42.图2是本发明提供的杂散电流排流装置的一种实施例的结构示意图；
43.图3是本发明提供的杂散电流排流器的排流方法的另一种实施例的流程示意图；
44.图4是本发明提供的杂散电流排流装置的另一种实施例的结构示意图；
45.图5是本发明提供的杂散电流排流器的排流方法的又一种实施例的流程示意图；
46.图6是本发明提供的杂散电流排流装置的又一种实施例的结构示意图；
47.图7是本发明提供的杂散电流排流器的排流方法的再一种实施例的流程示意图；
48.图8是本发明提供的杂散电流排流装置的再一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
49.下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.实施例1
51.参见图1，图1是本发明提供的杂散电流排流器的排流方法的一种实施例的流程示意图，如图1所示，该方法包括步骤101到步骤103，具体如下：
52.步骤101：检测排流器两端的电压变化情况。
53.本实施例中，由于排流器两端的电压存在正电压和负电压两种情况，且正负电压存在交变的情况，因此，要先对排流器两端的电压进行检测，确定当前的电压情况，再根据当前电压情况进行不同的处理。
54.步骤102：当所述电压变化情况为：所述排流器存在正向电压降，且所述正向电压
降大于预设的第一预设阈值时，对所述正向电压降与所述第一预设阈值的误差进行处理，控制所述排流器的内部电路导通，以使散杂电流通过排流器。
55.本实施例中，当检测到当前排流器存在正向电压降，要检测所述正向电压值的大小，所述正向电压降的值过大会影响周边管道的阴极保护系统，因此通过预设第一预设阈值，当检测到的正向电压降大于所述预设的第一预设阈值时，计算所述正向电压降与所述第一预设阈值的误差，本实施例中，所述第一预设阈值为50mv，由于所述排流器的内部电路包括比较放大电路和场效应管，在所述排流器的内部电路通过控制比较放大电路将所述正向电压降与所述第一预设阈值的误差进行放大处理，获得较大的驱动电压，根据场效应管特性，场效应管导通时导通电阻为毫欧级大小的电阻，因此流过的电流大，且在驱动电压大的情况下，电压降小，作为本实施例的一种举例，所述场效应管的数量可以为一个，也可以为采用多个并联的方式，得到更低的导通电阻；因此在使用较大的驱动电压驱动场效应管导通时，排流器的两端的电压降较小，因此能实现杂散电流的正向电流能大电流低电压降的通过排流器。
56.步骤103：当所述电压变化情况为：所述排流器存在反向电压时，控制所述排流器的内部电路关闭。
57.本实施例中，由于场效应管的特性，其工作电压为正向电压，因此当检测到当前排流器存在反向电压时，所述排流器的内部电路通过控制比较放大电路输出一个关闭电压，促使场效应管关闭。
58.参见图2，图2是本发明提供的杂散电流排流装置的一种实施例的结构示意图，如图2所示，该装置包括理想二极管模块201，具体如下：
59.所述理想二极管模块包括第一检测单元、第一电压变化模块和第二电压变化模块。
60.所述第一检测单元用于检测排流器两端的电压变化情况。
61.本实施例中，由于排流器两端的电压存在正电压和负电压两种情况，且正负电压存在交变的情况，因此，要先对排流器两端的电压进行检测，确定当前的电压情况，再根据当前电压情况进行不同的处理。
62.所述第一电压变化模块用于当所述电压变化情况为：所述排流器存在正向电压降，且所述正向电压降大于预设的第一预设阈值时，对所述正向电压降与所述第一预设阈值的误差进行处理，控制所述排流器的内部电路导通，以使散杂电流大电流低电压降通过排流器。
63.本实施例中，当检测到当前排流器存在正向电压降，要检测所述正向电压值的大小，所述正向电压降的值过大会影响周边管道的阴极保护系统，因此通过预设第一预设阈值，当检测到的正向电压降大于所述预设的第一预设阈值时，计算所述正向电压降与所述第一预设阈值的误差，由于所述排流器的内部电路包括比较放大电路和场效应管，在所述排流器的内部电路通过控制比较放大电路将所述正向电压降与所述第一预设阈值的误差进行放大处理，获得较大的驱动电压，根据场效应管特性，场效应管导通时导通电阻为毫欧级大小，因此流过的电流大，且在驱动电压大的情况下，电压降小，作为本实施例的一种举例，所述场效应管的数量可以为一个，也可以为采用多个并联的方式，得到更低的导通电阻；因此在使用较大的驱动电压驱动场效应管导通时，排流器的两端的电压降较小，因此能
实现杂散电流的正向电流能大电流低电压降的通过排流器。
64.所述第二电压变化模块用于当所述电压变化情况为：所述排流器存在反向电压时，控制所述排流器的内部电路关闭。
65.本实施例中，本实施例中，由于场效应管的特性，其工作电压为正向电压，因此当检测到当前排流器存在反向电压时，所述排流器的内部电路通过控制比较放大电路输出一个关闭电压，促使场效应管关闭。
66.实施例1通过检测排流器的正向电压降，将所述正向电压降与第一预设阈值作对比；当所述正向电压降大于所述第一预设阈值时，对所述正向电压降与所述第一预设阈值的误差进行处理，控制比较放大电路输出相应的驱动电压驱动场效应管导通；由于场效应管为电压控制器件，导通时存在大电流输出的情况，通过提高驱动电压的方式能达到低压降；由于增强型场效应管不加栅极电压时，场效应管无法导通，且栅极的电压只能为正向电压，因此当检测到排流器存在反向电压时，控制所述比较放大电路输出关闭电压，关闭场效应管通路。与现有技术相比，实施例1提供的一种杂散电流排流器的排流方法及装置，克服现有杂散电流排流器正向压降过大的问题，提高阴极保护效率。
67.实施例2
68.参见图3，图3是本发明提供的杂散电流排流方法的另一种实施例的流程示意图，对于图1，本实施例的不同点在于，本实施例在图1的基础上增添了三个步骤，如图3所示，增添的步骤包括步骤301到步骤303，具体如下：
69.步骤301：检测排流器正负两端的波动电压，获取所述波动电压的数学统计计算结果，将所述数学统计计算结果与第二预设阈值作对比。
70.本实施例中，由于杂散电流经常波动，在排流器正负两端也会产生波动电压，通过检测该波动电压，并进行数学统计计算，最大程度地降低干扰信号的干扰，根据波动电压数学统计计算结果，与预设的电压值进行比较，本实施例中，波动电压数学统计计算结果是在预设时间内进行统计收集。
71.步骤302：若所述数字统计计算结果小于所述第二预设阈值的最小值，则判定所述排流器为短路故障，若所述数字统计计算结果大于所述第二预设阈值的最大值，则判定所述排流器为开路故障。
72.本实施例中，如果排流器正负端电压降波动很小，或一直未超过第二预设阈值的最小值，视为该排流器为短路故障，本实施例中，第一预设阈值的最小值为40mv；如果排流器正负端电压降波动很大，远远超过第二预设阈值的最大值，视为该排流器为开路故障，本实施例中，第二预设阈值的最大值为0.6v。
73.步骤303：当所述排流器判定为故障时，控制单片机输出一个驱动信号触发无线报警模块，所述无线报警模块通过无线信号向远程管理终端进行远程报告。
74.本实施例中，当所述排流器判定为上述故障中的一种时，单片机输出一个相应的驱动信号，所述驱动信号经过信号隔离后触发无线报警模块，所述述无线报警模块通过无线信号向远程管理终端进行远程报告。
75.参见图4，图4是本发明提供的杂散电流排流装置的另一种实施例的结构示意图，对于图2，本实施例的不同点在于，本实施例在图2的基础上增添了一个模块，如图4所示，该增添的模块为故障防盗报警模块401，具体如下：
76.所述故障防盗报警模块401包括第二检测单元、故障判定单元和无线报警单元。
77.第二检测单元用于检测排流器正负两端的波动电压，获取所述波动电压的数学统计计算结果，将所述数学统计计算结果与第二预设阈值作对比。
78.本实施例中，本实施例中，由于杂散电流经常波动，在排流器正负两端也会产生波动电压，通过检测该波动电压，并进行数学统计计算，最大程度地降低干扰信号的干扰，根据波动电压数学统计计算结果，与预设的电压值进行比较，本实施例中，波动电压数学统计计算结果是在预设时间内进行统计收集。
79.故障判定单元用于若所述数字统计计算结果小于所述第二预设阈值的最小值，则判定所述排流器为短路故障，若所述数字统计计算结果大于所述第二预设阈值的最大值，则判定所述排流器为开路故障。
80.本实施例中，本实施例中，如果排流器正负端电压降波动很小，或一直未超过第二预设阈值的最小值，视为该排流器为短路故障，本实施例中，第一预设阈值的最小值为40mv；如果排流器正负端电压降波动很大，远远超过第二预设阈值的最大值，视为该排流器为开路故障，本实施例中，第二预设阈值的最大值为0.6v。
81.无线报警单元用于当所述排流器判定为故障时，控制单片机输出一个驱动信号触发无线报警模块，所述无线报警模块通过无线信号向远程管理终端进行远程报告。
82.本实施例中，当所述排流器判定为上述故障中的一种时，单片机输出一个相应的驱动信号，所述驱动信号经过信号隔离后触发无线报警模块，所述述无线报警模块通过无线信号向远程管理终端进行远程报告。
83.实施例2在实施例1的基础上，通过检测排流器正负两端的波动电压，获取所述波动电压的数学统计计算结果，将所述数学统计计算结果与第二预设阈值作对比；若所述数字统计计算结果小于所述第二预设阈值的最小值，则判定所述排流器为短路故障，若所述数字统计计算结果大于所述第二预设阈值的最大值，则判定所述排流器为开路故障；当所述排流器判定为故障时，控制单片机输出一个驱动信号触发无线报警模块，所述无线报警模块通过无线信号向远程管理终端进行远程报告。与现有技术相比，实施例2提供的一种杂散电流排流器的排流方法及装置，实现了远程故障、防盗报警功能，提高了故障报警的准确性和可靠性。
84.实施例3
85.参见图5，图5是本发明提供的杂散电流排流器的排流方法的又一种实施例的流程示意图，对于图1，本实施例的不同点在于，本实施例在图1的基础上增添了两个步骤，如图3所示，增添的步骤包括步骤501到步骤502，具体如下：
86.步骤501：收集排流器正极的交流能量，并对所述交流能量进行处理，控制超级电容对处理后的所述交流能量进行收集。
87.本实施例中，对所述排流器正极的交流能量，通过电流互感器进行收集，通过一定的电流变比后，电流互感器的二次侧会产生一个感应电流，所述感应电流通过一个保护电路和整流后，输出直流能量，并将所述直流能量通过超级电容进行收集。
88.步骤502：当所述排流器关闭电流通路时，排流器的正负两端存在反向电压降，控制超级电容对经过限压限流处理后的所述反向电压降进行收集。
89.本实施例中，当杂散电流中直流波动信号与排流器排流方向相反时，排流器会关
闭电流通路，阻止该电流信号通过，并在排流器正负两端形成一个反向电压降，所述反向电压降经过限压限流后被收集到超级电容内进行存储。
90.参见图6，图6是本发明提供的杂散电流排流装置的又一种实施例的结构示意图，对于图2，本实施例的不同点在于，本实施例在图2的基础上增添了一个模块，如图6所示，增添的模块为能量收集模块601，具体如下：
91.所述能量收集模块包括第一收集单元和第二收集单元。
92.第一收集单元用于收集排流器正极的交流能量，并对所述交流能量进行处理，控制超级电容对处理后的所述交流能量进行收集。
93.本实施例中，本实施例中，对所述排流器正极的交流能量，通过电流互感器进行收集，通过一定的电流变比后，电流互感器的二次侧会产生一个感应电流，所述感应电流通过一个保护电路和整流后，输出直流能量，并将所述直流能量通过超级电容进行收集。
94.第二收集单元用于当所述排流器关闭电流通路时，排流器的正负两端存在反向电压降，控制超级电容对经过限压限流处理后的所述反向电压降进行收集。
95.本实施例中，本实施例中，当杂散电流中直流波动信号与排流器排流方向相反时，排流器会关闭电流通路，阻止该电流信号通过，并在排流器正负两端形成一个反向电压降，所述反向电压降经过限压限流后被收集到超级电容内进行存储。
96.实施例3在实施例1的基础上，通过收集排流器正极的交流能量，并对所述交流能量进行处理，控制超级电容对处理后的所述交流能量进行收集；当所述排流器关闭电流通路时，排流器的正负两端存在反向电压降，控制超级电容对经过限压限流处理后的所述反向电压降进行收集。与现有技术相比，实施例3提供的一种杂散电流排流器的排流方法及装置，实现了能量收集功能，减少了能量的浪费。
97.实施例4
98.参见图7，图7是本发明提供的杂散电流排流器的排流方法的再一种实施例的流程示意图，对于图1和图5，本实施例的不同点在于，本实施例在图1和图5的基础上增添了两个步骤，如图7所示，增添的步骤包括步骤701到步骤702，具体如下：
99.步骤701：控制所述超级电容将收集到的能量传输给充电电路，为可充电池的进行充电。
100.本实施例中，超级电容收集一定的能量经过电压调整电路后启动充电电路，通过充电电路向可充电池进行充电，所述充电电路为所述可充电池提供过流超压过放保护，本实施例中的充电电池能实现自供电且无需定时更换。
101.步骤702：所述可充电池用于为所述比较放大电路和所述场效应管提供工作电源。
102.本实施例中，所述可充电池用于为所述二极管和所述场效应管提供工作电源，所述可充电池的能源来自超级电容收集到的能量，同样能来自外部供电装置为可充电电池进行充电。
103.参见图8，图8是本发明提供的杂散电流排流装置的再一种实施例的结构示意图，对于图2和图6，本实施例的不同的点在于，本实施例在图2和图6的基础上增添了一个模块，如图8所示，增添的模块为电池模块801，具体如下：
104.所述电池模块包括充电单元和供电单元；
105.充电单元用于控制所述超级电容将收集到的能量经过电压调整电路后传输给充
电电路，为可充电池的进行充电。
106.本实施例中，超级电容收集一定的能量经过电压调整电路后启动充电电路，通过充电电路向可充电池进行充电，所述充电电路为所述可充电池提供过流超压过放保护，本实施例中的充电电池能实现自供电且无需定时更换。
107.供电单元包括可充电池，用于为所述二极管和所述场效应管提供工作电源。
108.本实施例中，所述可充电池用于为所述二极管和所述场效应管提供工作电源，所述可充电池的能源来自超级电容收集到的能量，同样能来自外部供电装置为可充电电池进行充电。
109.实施例4在实施例1和实施例3的基础上，通过控制所述超级电容将收集到的能量传输给充电电路，为可充电池的进行充电；所述可充电池用于为所述理想二极管模块提供工作电源。与现有技术相比，实施例4提供的一种杂散电流排流器的排流方法及装置，实现了杂散电流排流器自供电的功能。
110.综上，本发明提供的一种杂散电流排流器的排流方法及装置，通过检测排流器的正向电压降，将所述正向电压降与第一预设阈值作对比；当所述正向电压降大于所述第一预设阈值时，对所述正向电压降与所述第一预设阈值的误差进行处理，控制比较放大电路输出相应的驱动电压驱动场效应管导通；由于场效应管为电压控制器件，导通时存在大电流输出的情况，通过提高驱动电压的方式能达到低压降；由于增强型场效应管不加栅极电压时，场效应管无法导通，且栅极的电压只能为正向电压，因此当检测到排流器存在反向电压时，控制所述比较放大电路输出关闭电压，关闭场效应管通路。与现有技术相比，本发明提供的一种杂散电流排流器的排流方法及装置，不仅克服现有杂散电流排流器正向压降过大的问题，提高阴极保护效率；还实现了远程故障、防盗报警功能，提高了故障报警的准确性和可靠性，同时提供了能量收集功能，实现了杂散电流排流器自供电的功能。
111.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。