CN101819226A

CN101819226A - 1000kV特高压交流非接触多通道测距式验电器

Info

Publication number: CN101819226A
Application number: CN201010120581A
Authority: CN
Inventors: 邵瑰玮; 易辉; 张丽华; 胡霁; 陈怡�; 文志科; 闵绚; 董万光; 焦坦
Original assignee: State Grid Electric Power Research Institute
Current assignee: State Grid Electric Power Research Institute
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2030-03-10
Also published as: CN101819226B

Abstract

本发明提供了一种1000kV特高压交流非接触多通道测距式验电器，包括信号放大模块、信号处理模块、报警模块、模数转换及数据处理模块、LCD显示模块，信号处理模块包括整流模块和滤波模块、信号采集模块、比较控制模块和测距模块，信号采集模块由平行板电容和电阻R构成；本发明根据工作位置与被测导线的距离值以及空间电场的场强曲线和变化趋势对应得到的场强值作为报警阈值来验电，通过报警的声、光信号反映被测导线带电与否，有效地排除了邻近带电设备的干扰，解决了邻近被测设备的带电体对空间场强的干扰导致验电结果重复性不好、准确度不高的难题。

Description

1000kV特高压交流非接触多通道测距式验电器

技术领域

本发明属于1000kV特高压交流流输变电设备安全工器具，具体涉及一种1000kV特高压交流非接触多通道测距式验电器。

背景技术

运行检修工作是掌握电网设备运行情况、及时发现和处理设备缺陷的重要手段。《国家电网公司电力安全工作规程(电力线路部分)》明确规定：在部分停电的电气设备上工作或停电线路工作地段装接地线前，要先验电，验明设备或线路确无电压。验电器即是用来检测电力设备上是否存在电压的常用工具之一，通过验电器明确验证被检修设备上是否确无电压，再进行其他操作，以防出现带电装接地线(合接地刀闸)、误碰有电设备等恶性事故的发生。

中国专利200910060796.9“1000kv特高压交流非接触式验电方法及其验电器”中，验电基准值由数据处理模块以一定的频率进行数据采集此工作位置的电场强度得到，报警阈值由多次现场试验，根据电场的变化趋势合理选取得到，由于变电站和换流站内的带电设备多，带电设备之间的干扰较大，导致带电设备周围的合成场强复杂多变，验电时可能会有较大的干扰，所以该专利中基准值和报警阈值的取得容易受到外界干扰，准确性不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种1000kV特高压交流非接触多通道测距式验电器，采用水平通道和垂直通道双通道采集的信号值来取得验电基准值，采用测距的方式来取得报警阈值，用于1000kV特高压交流输变电线路工程中，测量输变电线路是否有电，起安全保护作用。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：1000kV特高压交流非接触多通道测距式验电器，包括信号放大模块、信号处理模块、报警模块、模数转换及数据处理模块和LCD显示模块，信号处理模块包括整流模块和滤波模块，其特征在于：还包括信号采集模块、比较控制模块和测距模块，信号采集模块由平行板电容和电阻R构成，各模块之间的位置关系是：信号采集模块、信号方法模块、整流模块、滤波模块、模数转换及数据处理模块依次连接，测距模块和模数转换及数据处理模块连接比较控制模块，比较控制模块连接报警模块和LCD显示模块，各模块的功能是：信号采集模块用于采集特高压的电压信号，经信号放大模块用于放大采集到的信号，信号处理模块处理放大后的信号；测距模块测量工作位置与输变电线路距离，根据空间电场的场强曲线和变化趋势得出相应的场强值做为验电的报警阈值，然后由双通道采集得到的信号值作为基准值来进行验电；模数转换及数据处理模块对信号处理模块传来的信号进行数据处理后，联动报警模块、LCD显示模块做出相应的声、光报警和实时显示。

如上所述的1000kV特高压交流非接触多通道测距式验电器，其特征在于：模数转换及数据处理模由单片机和模数转换芯片构成，单片机采用AT89S51，模数转换芯片采用ADC0804。

本发明的工作原理是：根据测量点与输电线路的距离确定输电线路正常工作时测量点的报警阈值，采用垂直于水平双通道对现场信号进行采集，将采集到得信号与报警阈值作比较，如果大于或者等于报警阈值，验电器做出声光报警，并且在LCD上显示验电结果，能迅速对输电线路带电与否进行判断，并且能迅速对带电导线进行准确定位。有效的提高了验电器的验电和定位准确度。

本发明的有益效果是：由于本发明是比较采集到的多通道信号与根据工作位置与被测物体的距离值得出的报警信号，从而判断输变电线路是否带电，有效地排除了邻近带电设备的干扰，解决了邻近被测设备的带电体对空间场强的干扰导致验电结果重复性不好、准确度不高的难题。

该发明满足我国1000kV特高压交流输电线路工程作业安全防护要求，填补了我国在1000kV特高压输变电设备安全工器具上的空白，适用于1000kV特高压输变电线路巡检。

附图说明

图1为本发明实施例硬件系统方框图。

图2为图1中的信号采集模块原理图。

图3为图1中的信号放大模块原理图。

图4为图1中的信号处理模块中整流电路原理图。

图5为图1中的模数转换及数据处理模块外围电路图。

图6为本发明实施软件编程流程图。

具体实施方案

以下结合附图和实施时例对本发明特高压交流非接触式验电方法及其验电器做进一步说明：

图1中标记说明：1、6-信号采集模块，2、7-信号放大模块，3、8-整流模块，4、9-滤波模块，5、10-模数转换及数据处理模块，11-测距模块，12-比较控制模块，13-报警模块，14-LCD显示模块

图3中的标记：15-差分输入级，16-电压放大级，17-输出级，18-偏置电路。

图6中标记说明：19-自检是否通过，20-测距，21-检测，22-比较，23-是否声光报警，24-有电，25-无电，26-循环检测，27-停止验电工作。

图1为本发明实施例硬件系统方框图，本发明提供的特高压交流非接触式验电器，测距模块11测出测量点距输电线的距离，根据测出的距离以及空间电场的场强曲线和变化趋势得到标准场强值，验电器正常工作时水平和垂直两个通道同时对信号进行采集，采集到的信号在LCD上显示，并且与标准场强值作比较，准确的对输电线路带电与否进行定位，然后联动报警模块13作出相应声、光报警信号和LCD显示模块14显示。

如图2所示，信号采集模块1是根据电磁感应原理采集电压信号进行设计的；通过测量电阻R两端的压降即可计算得到验电器所处空间环境的电场强度。

如图3所示，信号放大模块2采用了对差分信号进行放大的运算放大电路以抑制共模干扰信号；图3中输入级一般是由BJT、JFET或MOSFET组成的差分式放大电路，利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比，它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。电压放大级16的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成。输出级17一般由电压跟随器或互补电压跟随器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。偏置电路18是为各级提供合适的工作电流。此外还有一些辅助环节，如电平移动电路、过载保护电路以及高频补偿环节等。

信号处理模块是将交流信号转换成交流信号，整个模块由前级二阶滤波器、整流电路和后级二阶滤波器构成，前级滤波器用于削减高频干扰信号，后级滤波器用于纹波的过滤；如图4所示，整流电路由两片运算放大器和外围的电阻、二极管组成：前一个运算放大器与相应电阻、二极管构成一个等比例放大电路；第二个运算放大器与前置信号组成一个加法电路，可以通过改变R14的值来改变整流电路的放大倍数。R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14的电阻值分别是：10K、10K、10K、20K、10K、10K、20K。

如图5所示，模数转换及数据处理模块由单片机和模数转换芯片构成，作用是将交流模拟信号转换成数字信号，经数字滤波和数据计算智能处理后，根据得到的数据判断是否越限后向报警模块和LCD显示模块发出动作指令；报警模块包括蜂鸣器发声报警和指示灯报警，LCD显示模块可显示检测到的双通道数据和测距仪的距离值，根据接收到的指令进行相关动作。单片机AT89S51主要实现以下功能：

(a)控制接收激光测距仪的数据；

(b)控制ADC804完成模数转换；

(c)进行数据处理；

(d)控制蜂鸣器和报警指示灯；

(e)控制LCD显示器；

因此，涉及到的AT89S51的外围接口设计如下：

(a)P0口作为与LCD的数据端口；

(b)P1.0、P1.1和P1.2用于控制LCD显示模块；

(c)P2口作为与ADC0804的数据端口；

(d)P1.3、P1.4、P3.6和P3.7口作为与ADC0804的控制端口；

(e)P1.5和P1.6分别用于控制自检模式和工作模式的切换；

(f)P1.7控制蜂鸣器和发光二极管。

验电器一旦开机等待按键按下进入自检环节，如果自检开关没有按下，则不进行下面得程序，按键按下后即对电源部分进行自检，采用LCD显示电量是否充足来实现。当电源部分无法正常工作，则显示电量不足；如果在电源部分工作正常，则进入自检环节，上述自检过程涉及到整个验电器的各个功能模块，通过测量自检输出信号的大小即可判断电路是否工作正常；自检后等待激光测距仪测距，当激光测距仪送入数据时，单片机会产生中断，将送来的数据存储并显示；之后进入工作模式，信号经过信号采集模块，信号放大模块、信号处理模块后，输入ADC0804中，由ADC0804将模拟信号转化成数字信号，送入单片机。单片机收到数据并存储到指定单元；随后进行数据处理，将存储的距离值对换成相应的标准场强值作为报警阈值，将ADC0804送来的数据转换成相应的场强值作为基准值并在LCD上显示其值大小；然后将两个值进行比较，如果基准值大于或等于报警阈值，则说明被测物体带电，进行声光报警并在LCD上显示带电，否则将继续进行检测。

图6为本发明实施例软件编程流程图，其特征在于：特高压交流非接触式验电器验电方法主要分为自检19、测距20、检测21、比较22、声光报警23五个阶段，程序主要考虑协调各个模块的兼容性以及合理的资源分配；然后对各个部分的控制要合理，协调；再考虑数据处理模块，使其拥有通用的数据处理功能。

本发明实施验电的基准值是可变的，进入工作位置，按下复位键，自检通过后，即进行电场测量工作，以一定的频率(10KHz)进行水平通道与垂直通道的数据采集，记录此工作位置的电场强度，作为验电的基准值并在LCD上显示。根据与测距的距离值相对应的报警阈值来判断被测设备是否带电。

本发明实施例的操作规程：

(1)在使用特高压交流非接触多通道测距式验电器之前，必须对验电器进行检查。若发现验电器存在裂纹、各部件安装不紧固、等现象不得使用。

(2)只有通过了自检的验电器才能用于验电操作。验电器自检是否通过可根据以下现象进行判断：

(a)打开电源开关，电源指示灯(绿灯)亮。若不亮，则说明验电器出了故障，应停止验电工作。

(b)按下电源自检按钮，然后再按下自检按钮进行自检，如果正常，LCD上会显示水平通道与垂直通道的基准值，如果不显示或LCD显示乱码，说明验电器有故障，应停止使用；电池电量的充足与否也由LCD显示，如果电量充足，则显示self-check pass，如果电池电量不足，则显示自检未通过，应停止使用。

(3)对特高压交流输电线路进行验电，操作步骤为：

(a)操作人员位于被测相导线的正下方，打开验电器电源开关。

(b)待验电器通过自检阶段进入等待激光测距工作状态后，将激光测距仪用三角架固定好，对准被测导线按测距键，松开后1秒内，在LCD上会显示导线与工作位置的距离。

(c)然后按下工作键进入工作状态，验电器的水平通道与垂直通道的检测值会在LCD上显示。

(d)然后等待单片机自动对数据进行处理，比较。整个过程大约在1秒内完成。

(e)如果基准值大于或等于报警阈值，则单片机报警，说明被测导线带电；否则说明被测导线不带电，可对下一导线进行检测。

Claims

1.1000kV特高压交流非接触多通道测距式验电器，包括信号放大模块、信号处理模块、报警模块、模数转换及数据处理模块和LCD显示模块，信号处理模块包括整流模块和滤波模块，其特征在于：还包括信号采集模块、比较控制模块和测距模块，信号采集模块由平行板电容和电阻R构成，各模块之间的位置关系是：信号采集模块、信号方法模块、整流模块、滤波模块、模数转换及数据处理模块依次连接，测距模块和模数转换及数据处理模块连接比较控制模块，比较控制模块连接报警模块和LCD显示模块。

2.如权利要求1所述的1000kV特高压交流非接触多通道测距式验电器，其特征在于：模数转换及数据处理模由单片机和模数转换芯片构成，单片机采用AT89S51，模数转换芯片采用ADC0804。