CN103344845A

CN103344845A - 智能型电场异常安全报警装置

Info

Publication number: CN103344845A
Application number: CN2013103076493A
Authority: CN
Inventors: 陈润晶; 田冰; 赵爱丽
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2013-10-09

Abstract

本发明涉及一种电场发生变化后能够及时提醒巡视人员撤离的智能型电场异常安全报警装置，主要应用于电力系统变电站关键部位及巡视通道的电场异常预警及人身安全防护。其结构为，电源装置通过稳压装置为其它部件提供电源；电磁传感器组将读取的空间内电磁场强度信号输送至信号放大装置，信号放大装置将接收的信号转换为微处理器可识别的电流值后传送给微处理器；微处理器根据空间内感应电势情况，驱动蜂鸣器或语音装置做出警示音。本发明安装在关键区域或巡视路线上，可随时提醒想进入故障地区范围内的人员及时规避风险,为电力系统运行、检修、试验、保护和维护人员提供了一种简便、有效、智能型的安全预警护具，杜绝或规避人身伤亡事故的发生。

Description

智能型电场异常安全报警装置

技术领域

本发明涉及一种电场发生变化后能够提醒巡视人员的安全防护装置，尤其涉及一种能及时提醒人员撤离的智能型电场异常安全报警装置，主要应用于电力系统变电站关键部位及巡视通道的电场异常预警及人身安全防护。

背景技术

电力系统需要人员对变电站内设备进行巡视检查、运行操作、检修维护、高压试验、保护校验和计量调试等工作。在巡视、检修、维护和试验过程中，运行中的电气设备会因为各种原因，如：遭受过电压冲击、系统短路、设备爆炸和母线接地等重大故障发生，故障后变电站内故障点周围地电位升高，超过安全标准允许的跨步电压和接触电压，如果人员误入上述区域会对造成伤害、甚至死亡等严重后果。依据国家电网公司发布的《电力安全工作规程》（变电部分）第2.2.4条要求：高压设备发生接地时，室内不准接近故障点4m以内，室外不准接近故障点8m以内，进入上述范围人员除了应穿绝缘靴，还应在接触设备的外壳和构架时，戴绝缘手套。但故障点范围和故障位置需靠在现场人员的眼看和耳听来判断, 目前还没有对变电站内电场异常变化提前发出预警功能的智能型报警装置，由于人的经验有限，加上眼看会受光线影响、耳听会受到周围噪声等因素影响而导致误判断，这会给变电站内人员的安全带来严重威胁，甚至发生不必要的人身伤亡事故。在变电站内工作的人员，周围带电的设备及线路很多，为了确保人身安全，需要时刻知道自己与易发生故障位置之间的距离是否超过标准允许值，但目前,还没有专门为防止因变电站内设备故障、短路接地、场强变化及时提醒的安全防护报警装置，由此可见，智能型电场异常安全报警装置是一种保护进入变电站内人员安全的重要防护装置之一。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种智能型电场异常安全报警装置，解决了现有技术中变电站内电场发生异常变化不能及时报警和提醒人员注意的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

包括电源装置、稳压装置、微处理器、电磁传感器组、信号放大装置及蜂鸣器或语音装置；电源装置通过稳压装置为其它部件提供电源；电磁传感器组将读取的空间内电磁场强度信号输送至信号放大装置，信号放大装置将接收的信号成比例的转换为微处理器可识别的电流值后传送给微处理器；微处理器根据空间内感应电势情况，驱动蜂鸣器或语音装置以此电势做线性的警示音。

所述的电源装置为太阳能电池及蓄电池，太阳能电池将采集的能量通过蓄电池存储。

所述的微处理器的输出端连接继电器,继电器常闭触点串联至太阳能电池与蓄电池之间，以控制蓄电池充满后关断蓄电池与太阳能电池之间连接，电压采样电路分别与蓄电池和微处理器连接，电压采样电路检测到蓄电池电压低至需充电电压时，微处理器控制继电器不动作，保证太阳能电池能将采集到的能量再次充给蓄电池。

所述的电磁传感器组为霍尔传感器或磁光效应的光纤电流传感器。

所述的电磁传感器组包括三组。

所述的微处理器通过有线或无线的方式与上位机连接。

本发明的优点效果如下：

由于采取上述方案，在实际工作中，变电站内母线发生短路及接地故障后，巡视、检修、试验和维护人员故障点附近危险区域之前，事先固定在关键部位或巡视路线的智能型电场异常安全报警装置可根据空间内电势大小不同发出“嘟-嘟-”声响或语音报警，以提醒人员不要接近故障点临近区域。该装置安装在关键区域或巡视路线上，还可随时提醒其他想进入故障地区范围内的人员及时规避风险,该发明可为电力系统运行、检修、试验、保护和维护人员提供了一种简便、有效、智能型的安全预警护具，从而杜绝或规避人身伤亡事故的发生。另外，该发明以轻巧的外形，紧凑的结构，密封性好，防雨、防尘，便于在室外或是巡视设备间隔任意处安装、调试；太阳能电池和蓄电池的应用后，因装置消耗功率极低，因此可以使装置长期不间断地工作。

附图说明

图1为本发明在变电站安装位置示意图。

图2为本发明的电气结构示意图。

图中，1－太阳能电池及蓄电池装置，2－稳压装置,3－微处理器, 4－电磁传感器组， 5－信号放大装置，6－蜂鸣器或语音装置， 7－继电器, 8－电压采样电路，9－上位机PC。

具体实施方式

下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步具体描述。

实施例

本发明的场地防护示意如图1所示。由图1可见:无论白天或是黑夜本装置都可以对其监测范围内的电磁场状况进行感知而发出与电势成线性关系的“嘟-嘟-”声响或发出其它语音以警示检修人员注意。

使用时，将该装置安装在关键区域或巡视必经线路周围，可安装地下、设备架构及巡视必经线路周围过道边上，按照电气安装图进行连接即可，该装置以轻巧的外形，紧凑的结构，密封性好，防雨、防尘，便于在室外或是巡视设备间隔任意处安装、调试；太阳能电池和蓄电池的应用后，因装置消耗功率极低，因此可以使装置长期不间断地工作。

本发明的电气结构示意图如图2所示。由图可见:本装置包括太阳能电池及蓄电池装置1，稳压装置2,微处理器3，电磁传感器组4，信号放大装置5, 蜂鸣器或语音装置6，继电器7，电压采样电路8,上位机（PC）9；本装置的主要电源来自太阳能电池及蓄电池装置1，同时输入的电能还需经过稳压装置2为装置各部件提供稳定的电源，微处理器3是整个装置的核心，所有的输入输出信号都要经过微处理器3的分析、处理，然后才能做出相应的动作。在微处理器3控制下，对空间电磁场有高灵敏度反应的传感器，如霍尔传感器或磁光效应的光纤电流传感器等，将读取的空间内电磁场强度信号输送至信号放大装置5，信号放大装置5将接收的信号处理后转换为成比例的电流信号，使微处理器3能够识别，处理器3分析处理的同时将信息传给上位机（PC）9。微处理器3根据三组传感器检测的最大值，能够定位出距离故障点最近的传感器，同时驱动蜂鸣器或语音装置6以最高频率做线性的“嘟-嘟-”声响，即发出语音报警，警示工作人员和故障点的距离是否超限，如果在正常范围内，本装置控制蜂鸣器或语音装置6不发出声音。微处理器3的输出端连接继电器7,继电器7常闭触点串联至太阳能电池与蓄电池之间，以控制蓄电池充满后关断蓄电池与太阳能电池之间连接，电压采样电路分别与蓄电池和微处理器连接，当电压采样电路8检测到蓄电池电压低至需充电电压时，微处理器3控制继电器7不动作，保证太阳能电池能将采集到的能量再次充给蓄电池，这样做的好处不但保证了蓄电池的使用寿命，不因过充过放，而降低其使用寿命的同时，又可以使装置以极低的功耗，长期不间断不更换的工作，在微处理器3的控制下，检测各传感器的信号比较，如此循环。独特的设计，减小了安装体积，降低了安装难度，降低用户的成本，在市场上更具竞争力。

本发明依据原理如下：

（一）一个N型半导体薄片,长度为L,宽度为S,厚度为d,在垂直于该半导体薄片平面的方向上,施加磁感应强度为B的磁场,若在长度方向通以电流Ic则运动电荷受到洛伦兹力的作用,正负电荷将分别沿垂直于磁场和电流的方向向导体两端移动,并在导体两端形成一个稳定的电动势U_H,这就是霍尔电动势（或称之为霍尔电压）,这种现象称为霍尔效应。霍尔电压的大小U_H=RIB/d=K_HI_CB,其中R为霍尔常数；K_H为霍尔元件的乘积灵敏度（K_H= R/d）。由霍尔电压公式可知：对于一个成型的霍尔传感器,乘积灵敏度K_H是一恒定值,则U_H∝I_CB,只要通过测量电路测出U_H的大小,在B和I_C两个参数中,已知一个,就可求出另一个,因而任何可转换成B或J的未知量均可利用霍尔元件来测量,任何转换成B和I乘积的未知量亦可进行测量。电参量的测量就是根据这一原理实现的。若控制电流I_C为常数，磁感应强度B与被测电流成正比，就可以做成霍尔电流传感器测电流，若磁感应强度B为常数，I_C与被测电压成正比，可制成电压传感器测电压，利用霍尔电压、电流传感器可测交流电的功率因数、电功率和交流电的频率。由U_H=KI_CB可知：若I_C为直流，产生磁场B的电流I_O为交流时，U_H为交流；若I_O亦为直流，则输出也为直流。当I_C为交流，I_O亦为直流时，输出与I_C同频率的交流且其幅值与被测直流I_O大小成正比，改变被测电流I_O的方向，输出电压U_H极性随之改变。故利用霍尔传感器，既可对直流量进行测量，亦可对交流量进行测量。

（二）光纤电流传感器利用磁光材料的法拉第效应，在光学各向同性的透明介质中，外加磁场H可以使在介质中沿磁场方向传播的平面偏振光的偏振面发生旋转，偏转角度通过检偏器可确定。因此用磁光晶体作材料，以法拉第旋光效应为原理设计的光纤电流传感器，在高电压下能较准确实现32 kA电流的测量。而且该器件结构简单、使用方便、响应时间短，尤其是它的绝缘性能好，体积小，成本低，并且频带宽，响应时间短，可同时用于测量直流、交流及脉冲大电流，因此可望成为高压下测量大电流的理想传感器。

从上面的分析得出，利用霍尔传感器及光纤电流传感器可以对高电压、大电流的参数的测量，利用磁光材料的法拉第效应和霍尔效应制成的传感器组可以对遭受雷电冲击、系统短路、设备烧损和线路断线等故障造成的电磁场异常变化进行检测，经过微处理器比较各传感器检测值大小，成比例的反应出各检测点的电压值，可以及时确定故障点位置，并直观发出“嘟-嘟-”声响或语音报警，提醒变电站内人员撤离危险区域，确保人员安全。

以上所举实施例仅用为方便说明，而非加以限制本发明，在不超出本思想构思的范畴下，本领域技术人员所做的各种简易变形与修改，均应含括于权利要求的范围中。

Claims

1.智能型电场异常安全报警装置，其特征在于包括电源装置、稳压装置、微处理器、电磁传感器组、信号放大装置及蜂鸣器或语音装置；电源装置通过稳压装置为其它部件提供电源；电磁传感器组将读取的空间内电磁场强度信号输送至信号放大装置，信号放大装置将接收的信号成比例的转换为微处理器可识别的电流值后传送给微处理器；微处理器根据空间内感应电势情况，驱动蜂鸣器或语音装置以此电势做线性的警示音。

2.根据权利要求1所述的智能型电场异常安全报警装置，其特征在于所述的电源装置为太阳能电池及蓄电池，太阳能电池将采集的能量通过蓄电池存储。

3.根据权利要求2所述的智能型电场异常安全报警装置，其特征在于所述的微处理器的输出端连接继电器,继电器常闭触点串联至太阳能电池与蓄电池之间，以控制蓄电池充满后关断蓄电池与太阳能电池之间连接，电压采样电路分别与蓄电池和微处理器连接，电压采样电路检测到蓄电池电压低至需充电电压时，微处理器控制继电器不动作，保证太阳能电池能将采集到的能量再次充给蓄电池。

4.根据权利要求1所述的智能型电场异常安全报警装置，其特征在于所述的电磁传感器组为霍尔传感器或磁光效应的光纤电流传感器。

5.根据权利要求1所述的智能型电场异常安全报警装置，其特征在于所述的电磁传感器组包括三组。

6.根据权利要求1所述的智能型电场异常安全报警装置，其特征在于所述的微处理器通过有线或无线的方式与上位机连接。