CN103698591A - 超高压或特高压输电线路的近场区验电装置及验电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高压或特高压输电线路的近场区验电装置，包括信号采集模块、信号处理模块、自检电路和报警模块，所述自检电路的输出端和信号采集模块的输入端连接，所述信号采集模块的输出端与信号处理模块的输入端连接，所述信号处理模块与报警模块连接。同时公开一种验电方法。通过在塔上采集线路附近电场信息，并与阈值进行比较，判断被验电线路是否带电。从而达到有效解决接触式验电器适用电压等级低、非接触式验电器无法完全适用于同塔双回线路验电的问题。

Description

超高压或特高压输电线路的近场区验电装置及验电方法

技术领域

本发明涉及高压电路检验装置领域，具体地，涉及一种超高压或特高压输电线路的近场区验电装置及验电方法。

背景技术

目前，我国输电线路基本采用接触式验电器进行验电，且已有相关标准（IEC61243－1《带电作业用验电器用于交流1kV及以上电压的电容型验电器》、DL740－2000《电容性验电器》）对接触式验电器的设计、制造、操作导则以及试验方法进行了规范。接触式验电器采用金属探针（钩）、信号处理及绝缘操作杆组成。其操作杆长度及对应电压等级如表一，

表一、接触式验电器操作杆长度及对应电压等级表：

。

为确保作业安全，适用于采用接触式验电方式的电压等级最高电压等级为500kV，其长度为7.2m。由于750kV及1000kV交流输电工程线路的杆塔高、塔头尺寸大、绝缘子串长、如果不分场合均使用接触式验电器进行验电，则由于相－地距离大，要求绝缘操作杆具有较长的长度（其长度至少超过8m），这样一方面操作杆的重量大，会极大地增加作业人员的劳动强度；另一方面较长的绝缘操作杆容易挠曲，不便于操作，再加上高空作业的因素，甚至有可能使验电操作无法实现。此外，超、特高压输电设备周围的空间场强更高，对验电器的抗干扰能力和可靠性相应地有更高的要求。因此750kV及1000kV交流输电线路无法使用接触式验电方式。

中国电力科学研究院成功研制出非接触式验电器（适用于1000kV交流特高压及以下、±800kV直流特高压及以下电压等级）。由于带电设备周围都有电场存在，该种类感应式非接触式验电器通过检测电场方式而研制。可在地面实现验电操作，极大的减轻了工作人员的劳动强度，并确保了检修作业安全。该类型验电器主要针对单回线路验电，对于多回线路由于地面电场分布复杂，及影响因素多，并不能完全适用。

综上所述，现有的接触式验电器仅适用于交流500kV及以下，750kV及1000kV交流输电线路无法使用接触式验电器。非接触式验电器适用于单回线路验电，对于双回及多回线路无法完全满足。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种超高压或特高压输电线路的近场区验电装置及验电方法，以实现有效解决接触式验电器适用电压等级低、非接触式验电器无法完全适用于同塔双回线路验电问题的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种超高压或特高压输电线路的近场区验电装置，包括信号采集模块、信号处理模块、自检电路和报警模块，所述自检电路的输出端和信号采集模块的输入端连接，所述信号采集模块的输出端与信号处理模块的输入端连接，所述信号处理模块与报警模块连接；

所述自检电路包括，三端可调节正电压稳压器U1、继电器U2和三极管Q1，所述三端可调节正电压稳压器U1的输入端和电容C10串联接地，且该三端可调节正电压稳压器U1的输入端上串联电阻R1，所述三端可调节正电压稳压器U1的输出端与继电器U2串联，继电器U2与三极管Q1的发射极串联，所述三极管Q1的基极串联电阻R4，该三极管Q1的集电极接地，且该三极管Q1的发射极与二极管D1串联，该二极管D1的阴极与电源串联。

根据本发明的优选实施例，所述三极管Q1为PNP三极管。

根据本发明的优选实施例，所述三端可调节正电压稳压器U1采用LM317芯片，所述信号处理模块采用单片机。

根据本发明的优选实施例，所述信号采集模块包括采集器和放大器U3，所述采集器包括两个铝层和一个环氧树脂层，所述环氧树脂层设置在两个铝层之间，且该两个铝层分别于放大器U3的反相输入端和放大器U3的同相输入端连接。

根据本发明的优选实施例，所述放大器U3采用AD620芯片。

根据本发明的优选实施例，所述铝层为半径R等于3cm，厚度为1mm的圆柱体，且所述环氧树脂层为半径R等于3cm，厚度为3mm的圆柱体。

同时本发明的技术方案还公开了一种验电方法，包括以下步骤，

步骤一、对验电装置的信号采集模块、信号处理模块以及报警模块的功能进行检测，按下自检开关后，自检电路对信号采集模块施加一个微电压信号，该微信号在信号处理模块中经过放大、滤波以及A/D转化后与标准值进行比较，并将比较结果输出至报警模块，若整个功能正常，近场区验电器报警模块发出声光报警指示；

步骤二、将上述自检正常的验电装置的手柄与绝缘绳上的挂钩相连接；

步骤三、将连接有验电装置的绝缘绳沿绝缘子串放下至绝缘绳标记处；

步骤四、 验电装置采集的电场信号经信号处理模块处理并与阈值进行比较，作出线路带电状态判断。

根据本发明的优选实施例，上述步骤一中自检电路中自检信号由三端可调节正电压稳压器U1产生，且继电器U2与单片机相连，该继电器受单片机控制，按下自检按键后单片机通过三极管Q1控制继电器，将自检信号输入至信号处理模块中的放大电路。

根据本发明的优选实施例，在上述步骤三中，如同塔双回线路一回带电、一回停电时，在带电及停电线路横担对称位置同时放下验电装置，分别在离导线2.5m、2m及1.5m位置连续测量三次，并对每个点的测量值取平均，确定不带电线路背景阈值以及带电状态阈值，阈值通过转化后以数字信号存入单片机。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明的技术方案通过在塔上（不接触线路）采集线路附近电场信息，并与阈值进行比较，判断被验电线路是否带电。从而达到有效解决接触式验电器适用电压等级低、非接触式验电器无法完全适用于同塔双回线路验电的问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例所述的自检电路的电子电路图；

图2为本发明实施例所述的采集模块的电子电路图；

图3为本发明实施例所述的采集器的结构示意图；

图4为为本发明实施例所述的验电方法的流程图；

图5为本发明实施例所述的验电装置的原理框图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-铝层；2-环氧树脂层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图5所示，一种超高压或特高压输电线路的近场区验电装置，包括信号采集模块、信号处理模块、自检电路和报警模块，自检电路的输出端和信号采集模块的输入端连接，信号采集模块的输出端与信号处理模块的输入端连接，信号处理模块与报警模块连接；

自检电路如图1所示，包括，三端可调节正电压稳压器U1、继电器U2和三极管Q1，三端可调节正电压稳压器U1的输入端和电容C10串联接地，且该三端可调节正电压稳压器U1的输入端上串联电阻R1，三端可调节正电压稳压器U1的输出端与继电器U2串联，继电器U2与三极管Q1的发射极串联，三极管Q1的基极串联电阻R4，该三极管Q1的集电极接地，且该三极管Q1的发射极与二极管D1串联，该二极管D1的阴极与电源串联。

其中，三极管Q1为PNP三极管。三端可调节正电压稳压器U1采用LM317芯片，信号处理模块采用单片机。信号采集模块如图2所示，包括采集器和放大器U3，所述采集器如图3所示，包括两个铝层和一个环氧树脂层，环氧树脂层设置在两个铝层之间，且该两个铝层分别于放大器U3的反相输入端和放大器U3的同相输入端连接。放大器U3采用AD620芯片。铝层为半径R等于3cm，厚度为1mm的圆柱体，且环氧树脂层为半径R等于3cm，厚度为3mm的圆柱体。

同时本发明的技术方案还公开了一种验电方法，包括以下步骤，

步骤一、对验电装置的信号采集模块、信号处理模块以及报警模块的功能进行检测，按下自检开关后，自检电路对信号采集模块施加一个微电压信号，该微信号在信号处理模块中经过放大、滤波以及A/D转化后与标准值进行比较，并将比较结果输出至报警模块，若整个功能正常，近场区验电器报警模块发出声光报警指示；

步骤二、将上述自检正常的验电装置的手柄与绝缘绳上的挂钩相连接；

步骤三、将连接有验电装置的绝缘绳沿绝缘子串放下至绝缘绳标记处；

步骤四、 验电装置采集的电场信号经信号处理模块处理并与阈值进行比较，作出线路带电状态判断。

其中，步骤一中自检电路中自检信号由三端可调节正电压稳压器U1产生，且继电器U2与单片机相连，该继电器受单片机控制，按下自检按键后单片机通过三极管Q1控制继电器，将自检信号输入至信号处理模块中的放大电路。

步骤三中，如同塔双回线路一回带电、一回停电时，在带电及停电线路横担对称位置同时放下验电装置，分别在离导线2.5m、2m及1.5m位置连续测量三次，并对每个点的测量值取平均，确定不带电线路背景阈值以及带电状态阈值，阈值通过转化后以数字信号存入单片机。通过理论计算及实际测量，该理论算法采用逐次镜像法。对每个点测量值取平均，并与理论计算相比较，确定不带电线路背景阈值以及带电状态阈值。阈值通过转化后以数字信号存入单片机，在验电过程中每采集10次电场信息取平均与该阈值进行比较，并将比较结果输入至报警电路。

特高压交流输电线路工频电磁场的分布规律，在正三角、水平排列方式下，离地1. 5 m 高度处，线路产生的工频电场随与线路中心的距离增大而先增大后减小，在边导线外不远处达到最大。地面非接触式验电器利用这一特点采用感应方式（采集地面空间电场信息）验电，可有效解决交/直流超、特高输电工程单回线路验电问题。而对于同塔双回线路，经常出现一回带电，一回停电情况，在停电测验电时可能会采集到带电测信号，因此若不选择好阈值，无法较好的确定被测线路带电状态。

本技术方案中的采集器，形成一个平板电容，在线路产生的工频电场中产生感应电压。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超高压或特高压输电线路的近场区验电装置，其特征在于，包括信号采集模块、信号处理模块、自检电路和报警模块，所述自检电路的输出端和信号采集模块的输入端连接，所述信号采集模块的输出端与信号处理模块的输入端连接，所述信号处理模块与报警模块连接；

所述自检电路包括，三端可调节正电压稳压器U1、继电器U2和三极管Q1，所述三端可调节正电压稳压器U1的输入端和电容C10串联接地，且该三端可调节正电压稳压器U1的输入端上串联电阻R1，所述三端可调节正电压稳压器U1的输出端与继电器U2串联，继电器U2与三极管Q1的发射极串联，所述三极管Q1的基极串联电阻R4，该三极管Q1的集电极接地，且该三极管Q1的发射极与二极管D1串联，该二极管D1的阴极与电源串联。

2.根据权利要求1所述的超高压或特高压输电线路的近场区验电装置，其特征在于，所述三极管Q1为PNP三极管。

3.根据权利要求1或2所述的超高压或特高压输电线路的近场区验电装置，其特征在于，所述三端可调节正电压稳压器U1采用LM317芯片，所述信号处理模块采用单片机。

4.根据权利要求3所述的超高压或特高压输电线路的近场区验电装置，其特征在于，所述信号采集模块包括采集器和放大器U3，所述采集器包括两个铝层和一个环氧树脂层，所述环氧树脂层设置在两个铝层之间，且该两个铝层分别于放大器U3的反相输入端和放大器U3的同相输入端连接。

5.根据权利要求4所述的超高压或特高压输电线路的近场区验电装置，其特征在于，所述放大器U3采用AD620芯片。

6.根据权利要求4或5所述的超高压或特高压输电线路的近场区验电装置，其特征在于，所述铝层为半径R等于3cm，厚度为1mm的圆柱体，且所述环氧树脂层为半径R等于3cm，厚度为3mm的圆柱体。

7.一种基于上述权利要求1至权利要求6所述的超高压或特高压输电线路的近场区验电装置的验电方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤一、对验电装置的信号采集模块、信号处理模块以及报警模块的功能进行检测，按下自检开关后，自检电路对信号采集模块施加一个微电压信号，该微信号在信号处理模块中经过放大、滤波以及A/D转化后与标准值进行比较，并将比较结果输出至报警模块，若整个功能正常，近场区验电器报警模块发出声光报警指示；

步骤二、将上述自检正常的验电装置的手柄与绝缘绳上的挂钩相连接；

步骤三、将连接有验电装置的绝缘绳沿绝缘子串放下至绝缘绳标记处；

步骤四、 验电装置采集的电场信号经信号处理模块处理并与阈值进行比较，作出线路带电状态判断。

8.根据权利要求7所述的验电方法，其特征在于，上述步骤一中自检电路中自检信号由三端可调节正电压稳压器U1产生，且继电器U2与单片机相连，该继电器受单片机控制，按下自检按键后单片机通过三极管Q1控制继电器，将自检信号输入至信号处理模块中的放大电路。

9.根据权利要求7或8所述的验电方法，其特征在于，在上述步骤三中，如同塔双回线路一回带电、一回停电时，在带电及停电线路横担对称位置同时放下验电装置，分别在离导线2.5m、2m及1.5m位置连续测量三次，并对每个点的测量值取平均，确定不带电线路背景阈值以及带电状态阈值，阈值通过转化后以数字信号存入单片机。

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