CN102636722B - 防带地线合闸检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防带地线合闸检测装置，包括：输出电压单元，用于输出设定频率的测试电压至待测线路；电流取样单元，用于对待测线路上的电流信号进行取样；数据分析单元，用于根据所述测试电压和电流信号判断待测线路的接地状态。本发明的技术，通过对待测线路加载设定的高频电压，对待测线路上的电流信号进行取样，根据待测线路电压和电流信号判断线路是否存在闭环回路，从而准确判断待测线路的接地状态，采用科学的检测手段，从根本上杜绝了事故的发生，具有测量精度高，抗干扰能力强，成本低等优点。

Description

防带地线合闸检测装置
技术领域
本发明涉及线路检测装置，特别是涉及一种防带地线合闸检测装置。
背景技术
在电力检修作业过程中，装、拆地线是一个极其重要的环节，带地线合闸操作带来的电网事故后果十分严重，极容易造成设备损坏、电网事故甚至人员伤亡。
目前，在配电网中，对线路的地线装、拆作业一般是依靠工作票制度和对现场作业人员进行安全规程的执行程度，但在线路改造范围广、检修工作点多和现场工作人员繁杂的情况下，这种仅依靠工作制度的约束和人的主观意愿的方式并不能从根本上杜绝事故的发生，所以由于人为原因导致漏拆接地线合闸送电，从而引起设备损坏、电网事故甚至人员伤亡的意外仍然时有发生。
发明内容
基于此，有必要针对由于人为原因导致漏拆接地线合闸，从而引起设备损坏、电网事故甚至人员伤亡的意外的问题，提供一种防带地线合闸检测装置。
一种防带地线合闸检测装置，包括：
输出电压单元，用于输出设定频率的测试电压至待测线路；
电流取样单元，用于对待测线路上的电流信号进行取样；
数据分析单元，用于根据所述测试电压和电流信号判断待测线路的接地状态。
上述防带地线合闸检测装置，通过对待测线路加载设定的高频电压，对待测线路上的电流信号进行取样，根据待测线路电压和电流信号判断线路是否存在闭环回路，从而准确判断待测线路的接地状态，采用科学的检测手段，从根本上杜绝了事故的发生，具有测量精度高，抗干扰能力强，成本低等优点。
附图说明
图1为本发明防带地线合闸检测装置的结构示意图；
图2为一个实施例的防带地线合闸检测装置的结构示意图；
图3为一个应用实例的防带地线合闸检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的防带地线合闸检测装置的具体实施方式作详细描述。
参见图1所示，图1是本发明的防带地线合闸检测装置的结构示意图，包括：
输出电压单元，用于输出设定频率的测试电压至待测线路；
电流取样单元，用于对待测线路上的电流信号进行取样；
数据分析单元，用于根据所述测试电压和电流信号判断待测线路的接地状态。
本发明的防带地线合闸检测装置，通过加载电压到待测线路中的其中一相，通过检测线路上的电流信号来判断是否存在闭环回路，从而准确地判断远方接地线状态。
参见图2所示，图2为一个实施例的防带地线合闸检测装置的结构示意图。
在一个实施例中，还包括显示单元，用于显示所述接地状态信息；通过显示单元可以直观地显示出接地状态及相应数据情况，优选地，可以采用液晶显示屏。
在一个实施例中，所述输出电压单元包括：电源模块、变频模块和加载模块，进一步地，还可以包括变压模块。
电源模块用于接入外部电源的电压，所接的外部电源包括直流或交流电源，考虑到野外检测的需要，可使用电池进行供电。
变频模块用于将输入的电压变成设定频率的测试电压，优选地，该模块包括全桥逆变电路和LC滤波(无源滤波)电路，通过全桥逆变电路将输入的电压变成直流方波电压，通过LC滤波电路对直流方波电压进行滤波获得标准正弦波的测试电压。
加载模块用于将测试电压加载到待测线路上，具体地，可以通过与待测测线路连接的方式，或者电压环线圈连接将测试电压加载到待测线路上。
变压模块用于将输入的电压的变成设定幅值的测试电压，优选地，该模块包括Boost(开关直流)升压电路，用于将输入的直流电压升压为设定幅值的测试电压，设计电压反馈来控制PWM信号的输出，可以保持输出电压的稳定，电压反馈也可以连接至数据分析单元用于数据分析；
一般情况下，接入低压电源(如电池)时，则通过Boost升压电路和全桥逆变电路获得设定频率的测试电压。
在一个实施例中，所述电流取样单元包括：采集模块、放大模块和滤波模块，进一步地，还可以包括增益控制模块。
采集模块用于从待测线路上采集电流信号，具体地，该模块可以采用电流互感器或电流钳采集电流信号。
放大模块用于对所采集的电流信号进行功率放大，优选地，该模块采用高精密、低功耗集成仪表放大器来放大电流信号。
滤波模块用于对对所采集的电流信号进行滤波，优选地，该模块包括二阶带通滤波器和二阶高通滤波器。
放大模块和滤波模块设计为设计多级放大方案，对电流信号进行逐级放大、逐级滤波的方式，采用多级滤波、逐级放大的方式，有效抑制干扰信号和噪声的影响，提高采样的精度和高信噪比。
增益控制模块用于根据取样的电流信号的强度控制放大模块的功率放大倍数，具体地，该模块通过改变放大模块的增益放大倍数来实现量程切换，可以根据检测电流信号的数量级设置相应的放大倍数，实现了自动切换量程，保证各个数量级的电流信号的测量线性度和精度。
在一个实施例中，所述数据分析单元包括：存储模块和判断模块；
存储模块用于存储判断数据，其中判断数据包括设定的测试电压及其对应的电流取值范围，即最小短路接地电流值和最大感应电容电流值，电流在输电线路未接地时应大于感应电容电流值的最大值，小于最小短路接地值；在接地时，输电线上的电流将远大于所设定的最大感应电容电流值，判断数据可以通过试验或理论计算的方式获得；判断模块用于判断采样得到的电流信号是否在电流取值范围内，若超出了电流取值范围，则判定待测线路为接地状态。
通过电压电流分析计算及对采样数据的智能判断，可以准确地判断出待测线路的接地状态。
优选地，数据分析单元包括DSP芯片，判断模块的主要功能通过DSP芯片的数据处理流程来实现，一方面，DSP芯片的判断模块根据该电压反馈与电流信号进行计算，另一方面，DSP芯片内置的PWM信号模块可以根据测试电压的电压反馈，产生并输出PWM信号至Boost升压电路和全桥逆变电路中的开关管，形成闭环控制系统，调整测试电压幅值和频率。
为了更清晰本发明的防带地线合闸检测装置，下面阐述一个应用实例。
参见图3所示，图3为一个应用实例的防带地线合闸检测装置的结构示意图。
输出电压单元01主要包括：依次连接电源模块11、Boost升压电路12、全桥逆变电路13、LC滤波电路14、电压环线圈15以及电压反馈电路16。
其中，电源模块11所接外部电源为电池，提供整个装置的工作电压，包括电源转换和稳压芯片111，可以采用有TPS733Q芯片、WRA0505CS-2W芯片或WRA0512CS-2W芯片；电池电量监测芯片112，可以采用BQ3060芯片。
通过电源转换和稳压芯片111提供电流取样所需的±12V电压、DSP芯片所需的3.3V电压以及Boost升压电路12所需的6V直流电压。
Boost升压电路12将6V电压抬升为18V直流电压，全桥逆变电路13进行频率变换为交流方波，经过LC滤波电路14后得到标准的正弦高频的测试电压，Boost升压电路12和全桥逆变电路13中的开关管均采用DIP8封装的双Mos管AP9971GD，全桥逆变电路13中的Mos管的驱动芯片采用高性能的全桥Mos管专用芯片IR2110，DSP芯片31中PWM模块312输出的控制信号控制Boost升压电路12和全桥逆变电路13的开关管导通情况从而控制输出电压的幅值和频率。
电压反馈电路16采集电压信号，经过运算放大器进行放大后，输入DSP芯片31中的A/D采样模块，再反馈至PWM模块312控制其输出控制信号，优选地，所述运算放大器采用OPA4227运算放大器。
电流取样单元02主要包括：电流钳21、前置放大电路22、二阶带通滤波器23、运算放大电路24、二阶高通滤波器25以及切换控制电路26；
其中，前置放大电路22采用INA118放大器，运算放大电路24采用OPA4227运算放大器。
切换控制电路26主要由SN74LVC4245芯片和CD4051芯片构成，通过DSP芯片31的IO控制口输出控制信号，经SN74LVC4245芯片控制CD4051芯片的模拟电子开关切换，以改变前置放大路22中的比例电阻值，从而改变电路的增益放大倍数。
数据分析单元03主要包括：DSP芯片31和存储模块32；其中，DSP芯片31包括A/D采样模块311、PWM模块312以及判断模块313，反馈电压和电流信号分别经过电压反馈电路16和电流取样单元02采集后直接送往A/D采样模块311进行数据采样转换，在DSP芯片31中对所采样的数据进行数字滤波后，通过即可计算计算反馈电压和电流信号的有效值，判断模块313根据中的数据对所计算的数据的有效值进行判断分析待测线路的接地线状态；优选地，DSP芯片31可以采用TMS320LF2407芯片，存储模块32可以采用AT24C16芯片。
人机交互单元04主要包括：显示屏41和键盘42；优选地，显示屏41为液晶显示屏，通过显示屏41显示和读取键盘的按键状态实现人机交互，显示测量结果或保存相关参数设置。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种防带地线合闸检测装置，其特征在于，包括：
输出电压单元，用于输出设定频率的测试电压至待测线路；
电流取样单元，用于对待测线路上的电流信号进行取样；
数据分析单元，用于根据所述测试电压和电流信号判断待测线路的接地状态；数据分析单元包括存储模块和判断模块；
存储模块用于存储判断数据，其中判断数据包括设定的测试电压及其对应的电流取值范围，包括最小短路接地电流值和最大感应电容电流值；判断模块用于判断采样得到的电流信号是否在电流取值范围内，若超出了电流取值范围，则判定待测线路为接地状态；其中，电流大于感应电容电流值的最大值，小于最小短路接地值时，输电线路未接地。
2.根据权利要求1所述的防带地线合闸检测装置，其特征在于，还包括显示单元，用于显示所述接地状态信息。
3.根据权利要求1所述的防带地线合闸检测装置，其特征在于，所述输出电压单元包括：
电源模块，用于接入外部电源的电压；
变频模块，用于将输入的电压变成设定频率的测试电压；
加载模块，用于将所述测试电压加载到待测线路上。
4.根据权利要求3所述的防带地线合闸检测装置，其特征在于，所述输出电压单元还包括变压模块，用于将输入的电压的变成设定幅值的测试电压。
5.根据权利要求3或4所述的防带地线合闸检测装置，其特征在于，所述变频模块包括：
全桥逆变电路，用于将输入的电压变成直流方波电压；
LC滤波电路，用于对所述直流方波电压进行滤波获得测试电压。
6.根据权利要求4所述的防带地线合闸检测装置，其特征在于，所述变压模块包括：
开关直流升压电路，用于将输入的直流电压升压为设定幅值的测试电压。
7.根据权利要求1所述的防带地线合闸检测装置，其特征在于，所述电流取样单元包括：
采集模块，用于从待测线路上采集电流信号；
放大模块，用于对所采集的电流信号进行功率放大；
滤波模块，用于对对所采集的电流信号进行滤波。
8.根据权利要求7所述的防带地线合闸检测装置，其特征在于，所述电流取样单元还包括：
增益控制模块，用于根据取样的电流信号的强度控制所述放大模块的功率放大倍数。
9.根据权利要求8所述的防带地线合闸检测装置，其特征在于，所述数据分析单元包括DSP芯片。
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