CN104007362A - 杆塔输电线路故障指示器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压输电线路接地故障指示定位装置，特别涉及一种杆塔输电线路故障指示器，属于电力工具技术领域，包括底座，底座上设置电流互感器和与电源相连接的控制电路板，控制电路板上焊接MCU处理器，电流互感器的二次电流输出端通过控制电路板上的整流滤波电路和放大电路连接MCU处理器的信号输入端，MCU处理器的信号输入端还连接光敏电阻，MCU处理器的控制输出端分别连接翻牌指示器和LED警示灯，底座上方设置半圆形外壳，半圆形外壳上设置显示窗口，显示窗口与底座上设置的翻牌指示器、LED警示灯和光敏电阻相对应。本发明结构简单，能够快速准确定位输电线路故障，降低故障的查找难度，减少巡视人员的工作量和劳动强度，确保供电稳定可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压输电线路接地故障指示定位装置，特别涉及一种杆塔输电线路故障指示器，属于电力工具技术领域。
背景技术
高压输电线路的安全可靠运行关系到整个电力系统的安全稳定，因此对输电线路安全运行的重视程度越来越高，无论从管理上还是从技术上都要求输电线路发生故障时能够快速准确的定位消除，确保供电的稳定可靠。
现在输电线路故障查找还是以故障测距系统测算的故障范围为依据，然而由于测距系统整定值不合理、线路技术数据不准确、故障类型的不同等因素导致故障测距系统给出的数值存在较大误差，增加了故障查找的范围。另外故障测距系统只能确定故障范围，故障现场缺少一种能够直观指示的装置提示故障发生位置，故障查找时需要巡视人员凭经验判断，对于一些瞬时性、痕迹不明显的故障很难发现故障点，经常需要经验丰富的巡视人员多次交叉巡视才能找到故障位置，为快速故障定位和处理带来很大不便。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种结构简单，能够快速准确定位输电线路故障，降低故障的查找难度，减少巡视人员的工作量和劳动强度，确保供电稳定可靠的杆塔输电线路故障指示器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
所述的杆塔输电线路故障指示器，包括底座，底座上设置电流互感器和与电源相连接的控制电路板，控制电路板上焊接MCU处理器，电流互感器的二次电流输出端通过控制电路板上的整流滤波电路和放大电路连接MCU处理器的信号输入端，MCU处理器的信号输入端还连接光敏电阻，MCU处理器的控制输出端分别连接翻牌指示器和LED警示灯，底座上方设置半圆形外壳，半圆形外壳上设置显示窗口，显示窗口与底座上设置的翻牌指示器、LED警示灯和光敏电阻相对应。
所述的杆塔输电线路故障指示器可以广泛的应用于所有的架空输电线路杆塔的接地故障指示定位，能够缩短故障的查找时间，实现快速定位，减少了巡视人员的工作量和劳动强度，对整个电力系统的安全稳定和经济运行有这重要的意义，所述的整流滤波电路和放大电路采用精密的全波整流电路和峰值检测电路，有效的将交流信号转换为直流信号，并进行放大，只需要一路3.3V电源信号输入即可完成，功耗低。MCU处理器进行信号采集和控制输出，MCU处理器采用美国德州仪器(TI)的一种16位超低功耗、具有精简指令集(RISC)的混合信号处理器(MixedSignal Processor)MSP430系列单片机。
所述的底座上设置手动复位按钮和测试按钮，手动复位按钮和测试按钮分别通过控制电路板上的复位电路和测试电路连接MCU处理器。故障排除后可以通过手动复位，操作方便，测试按钮用于生产时的测试。若不进行手动复位或发生误动作情况下，装置可进行自动复位，自动复位可以通过MCU处理器控制实现，自动复位的时间可根据需要设定，自动复位可以减少人员的维护劳动强度，避免误动作带来的影响。
优选的，电源采用纽扣电池。体积小，功耗低，安装更换方便。
优选的，半圆形外壳内侧设置屏蔽层。减小电磁干扰的影响。
优选的，MCU处理器采用MSP430。处理能力强，运算速度快，功耗低。
优选的，MCU处理器还连接无线射频通信模块。将故障信息实时发送到运维单位的检测系统和移动终端上，与电网GIS地理信息系统对接，实现故障杆塔位置的实时监测和快速定位。
所述的杆塔输电线路故障指示器的检测方法，包括以下步骤：
(1)将电流分流导线通过底座下部的两个圆孔穿入电流互感器中间，将电流分流导线并联在杆塔接地通道上；
(2)当高压输电线路发生经杆塔接地的短路故障时，通过并联在杆塔上的电流分流导线对故障电流进行分流，通过电流互感器感应一个微弱的电流信号；
(3)微弱的电流信号首先转变为交流电压信号，交流电压信号通过电容进行滤波，滤波后的交流电压信号经过全波整流电路进行整流，将交流电压信号转换成直流电压信号，直流电压信号通过峰值检测电路和放大电路连接MCU处理器的信号输入端，全波整流电路、峰值检测电路和放大电路连接电源；
(4)MCU处理器检测到直流电压信号后进行分析处理，然后驱动翻牌指示器的电机正反驱动电路驱动翻牌指示器进行翻牌动作，指示线路故障，电机正反驱动电路连接电源；
(5)MCU处理器的信号输入端和控制输出端还连接光敏电阻和LED警示灯，当电流互感器(11)感应到电流信号且光敏电阻检测到光线较弱时，光敏电阻将信号传送给MCU处理器，MCU处理器控制LED警示灯亮，光敏电阻和LED警示灯连接电源；
(6)线路故障指示后，工作人员根据线路故障指示进行检修，检修完毕后，通过底座上的手动复位按钮进行复位，或者通过MCU处理器根据设定的时间控制实现自动复位，手动复位按钮通过复位电路连接MCU处理器，复位电路连接电源。
所述的电源采用两个3V的纽扣电池，两个3V的纽扣电池串联后通过电源转换芯片转换成3.3V电源输出，3.3V电源通过电容滤波后接入MCU处理器。
本发明所具有的有益效果是：
所述的杆塔输电线路故障指示器安装在输电杆塔塔身上，当接地故障电流经塔身泄漏到大地时会检测到故障电流流过，并进行报警，提示故障杆塔位置，为故障查找提供了现场判断依据，实现了输电线路故障的快速、精确定位，降低了故障查找难度，减少了巡视人员的工作量和劳动强度，为故障快速处理赢得时间，对整个电力系统的安全稳定和经济运行有着十分重要的意义。
本发明安装在杆塔接地通道上，安装施工方便，对线路不构成安全隐患，能够灵敏地指示出该基杆塔是否发生接地故障，并能够自动恢复正常状态，待机功耗小，维护费用低，适用于长期运行，方便了维护人员迅速准确地判断出接地故障点，缩短了故障定位时间，为输电线路的安全运行提供了有力地保证。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明内部结构示意图；
图3为本发明的MCU处理器连接示意图；
图4为本发明的整流滤波放大电路图；
图5为本发明的电源转换电路图；
图6为本发明的电机驱动示意图；
图7为本发明的光敏电阻电路连接图；
图8为本发明的LED警示灯的电路连接图；
图9为本发明的手动复位按钮的电路连接图；
图10为本发明的原理框图；
图11为本发明实施例2的结构示意图；
其中，1、半圆形外壳；2、底座；3、翻牌指示器；4、手动复位按钮；5、测试按钮；6、LED警示灯；7、显示窗口；8、电源；9、光敏电阻；10、控制电路板；11、电流互感器；12、电流分流导线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
如图1-图10所示，本发明所述的杆塔输电线路故障指示器包括圆形的底座2，底座2上设置电流互感器11和控制电路板10，控制电路板10上焊接MCU处理器，电流互感器11的二次电流输出端通过控制电路板10上的整流滤波电路和放大电路连接MCU处理器的信号输入端，MCU处理器的信号输入端还连接光敏电阻9，MCU处理器的控制输出端通过电机正反转驱动电路连接翻牌指示器3，MCU处理器的控制输出端还连接LED警示灯6，底座2上方设置半圆形外壳1，半圆形外壳1将上述部件罩在内部，半圆形外壳1上设置显示窗口7，显示窗口7与底座2上设置的翻牌指示器3、LED警示灯6和光敏电阻9相对应，光敏电阻9、LED警示灯6、电机正反转驱动电路、整流滤波电路和放大电路均连接电源，电源采用两个3V的纽扣电池，两个3V的纽扣电池串联后通过电源转换芯片转换成3.3V电源输出，3.3V电源通过电容滤波后接入MCU处理器。底座2上设置手动复位按钮4和测试按钮5，手动复位按钮4和测试按钮5分别通过控制电路板10上的复位电路和测试电路连接MCU处理器。半圆形外壳1内侧设置屏蔽层，MCU处理器采用MSP430。
杆塔输电线路故障指示器的检测方法，包括以下步骤：
(1)将电流分流导线12通过底座2下部的两个圆孔穿入电流互感器11中间，将电流分流导线12并联在杆塔上；
(2)当高压输电线路发生经杆塔接地的短路故障时，通过并联在杆塔上的电流分流导线12对流经杆塔的故障电流进行分流，通过电流互感器11感应一个微弱的电流信号；
(3)微弱的电流信号首先转变为交流电压信号，交流电压信号通过电容进行滤波，滤波后的交流电压信号经过全波整流电路进行整流，将交流电压信号转换成直流电压信号，直流电压信号通过峰值检测电路和放大电路连接MCU处理器的信号输入端，全波整流电路、峰值检测电路和放大电路连接电源；
(4)MCU处理器检测到直流电压信号后进行分析处理，然后驱动翻牌指示器3的电机正反驱动电路驱动翻牌指示器3进行翻牌动作，指示线路故障，电机正反驱动电路连接电源；
(5)MCU处理器的信号输入端和控制输出端还连接光敏电阻和LED警示灯，当电流互感器(11)感应到电流信号且光敏电阻检测到光线较弱时，光敏电阻将信号传送给MCU处理器，MCU处理器控制LED警示灯亮，光敏电阻和LED警示灯连接电源；
(6)线路故障指示后，工作人员根据线路故障指示进行检修，检修完毕后，通过底座2上的手动复位按钮4进行复位，或者通过MCU处理器根据设定的时间控制实现自动复位，手动复位按钮4通过复位电路连接MCU处理器，复位电路连接电源。
实施例1：
如图1、图2、图10所示，本发明所述的杆塔输电线路故障指示器的底座上安装电流互感器11和控制电路板10，控制电路板10上设置MCU处理器和与MCU处理器相连接的电源转换电路模块，滤波整流放大电路模块，翻牌指示器电机正反转驱动电路模块，光敏电阻电路连接模块，LED警示灯电路连接模块和复位电路模块，电流传感器11通过滤波整流放大电路模块连接MCU处理器，MCU处理器通过驱动电机正反转电路使翻牌指示器动作，当光线比较暗时，为了防止翻牌指示器指示不明显，通过MCU处理器控制LED警示灯亮，光线信号通过光敏电阻进行检测，电源在使用时通过电源转换芯片将6V的电压转换为3.3V，降低功耗。
具体的电路连接如下所述：
如图3-图4所示，电流互感器11的二次电流输出端并联电阻R27、可变电阻R26和电容C6，通过电阻R27和可变电阻R26将检测到的电流信号转换成电压信号，然后通过电容C6进行滤波，滤波后的电压信号通过电阻R24连接运算放大器U3A的反向输入端，同时通过电阻R20连接运算放大器U3B的反向输入端，运算放大器U3A的输出端通过二极管D2连接运算放大器U3A的反向输入端，运算放大器U3A的输出端通过二极管D3和可变电阻R25连接运算放大器U3A的反向输入端，运算放大器U3A的输出端通过二极管D3和电阻R28连接运算放大器U3B的反向输入端，运算放大器U3B的输出端通过电容C5连接运算放大器U3B的反向输入端，同时运算放大器U3B的输出端通过可变电阻R23连接运算放大器U3B的反向输入端，运算放大器U3B的输出端连接MCU处理器的P1.0端口；运算放大器U3B的正向输入端连接MCU处理器的P1.1端口，运算放大器U3A和运算放大器U3B连接3.3V电源。
MCU处理器接收到电流互感器11的电信号后进行分析和处理，MCU处理器通过电机正反转驱动电路驱动翻牌指示器进行翻牌动作，电机正反转驱动电路为常规驱动电路，如图6所示，电机正反转驱动电路分别连接MCU处理器的P1.5，P2.0，P2.1，P2.2端口。
如图7所示，光敏电阻R21一端接地，另一端串联电阻R15后连接3.3V电源，光敏电阻R21和电阻R15的公共端连接MCU处理器的P1.6端口，光敏电阻将光的强弱信号转换成电信号，将电信号传送给MCU处理器，MCU处理器接收到电信号后进行分析和处理，并控制LED警示灯的亮和灭。
如图8所示，LED警示灯串联电阻R17、电阻R16和开关S2后接地，电阻R17和电阻R16的公共端连接3.3V电源，电阻R16和开关S2的公共端连接MCU处理器的P2.3端口。
如图9所示，手动复位按钮S1两端并联电容C3，同时还与电阻R18和电容C4的串联支路并联，手动复位按钮S1和电容C3的一个公共端通过电阻R14连接3.3V电源，另一个公共端接地；电阻R18和电容C4的公共端连接MCU处理器的RST端口。
本发明所采用的电源为两个串联的3V纽扣电池，如图5所示，两个纽扣电池串联后正极连接电源转换模块的输入端，负极接地，电源转换模块的输入端还通过电容C2接地，电源转换模块的GND端接地，电源转换模块的PG端通过电阻R3连接电源转换模块的3.3V输出端，电源转换模块的3.3V输出端还通过电容C1接地，3.3V电源输出端通过电容C7滤波后连接MCU处理器。
实施例2：
如图11所示，在实施例1的基础上，在MCU处理器上连接无线射频通信模块。无线射频通信模块通过GSM模块作为输出执行机构，通过MCU处理器的内置程序控制信号的发射杆塔的位置信息，如线路名称，电压等级和杆塔号等，位置信息可以提前设置在MCU处理器的内置程序中。输电线路正常运行无电流流过时，装置处于休眠状态，功耗低，当发生接地故障有电流流过杆塔时，本装置执行实施例1的动作，即翻牌指示器动作，LED警示灯根据光敏电阻对光线的检测情况进行指示，同时MCU处理器还控制无线射频通信模块发送杆塔位置信息到远端接收系统或移动终端上，与电网GIS地理信息系统对接，实现故障杆塔位置的实时监测和快速定位。
本发明在发生接地短路故障时运维人员无需赶到现场巡视检查即可根据远传信号知道故障点杆塔位置，直接赶赴故障位置进行抢修消除，省去了输电线路故障查找的时间，大大缩短了故障消除时间，减少了停电损失和人工查找成本。
Claims (8)
1.一种杆塔输电线路故障指示器，其特征在于：包括底座(2)，底座(2)上设置电流互感器(11)和与电源(8)相连接的控制电路板(10)，控制电路板(10)上焊接MCU处理器，电流互感器(11)的二次电流输出端通过控制电路板(10)上的整流滤波电路和放大电路连接MCU处理器的信号输入端，MCU处理器的信号输入端还连接光敏电阻(9)，MCU处理器的控制输出端分别连接翻牌指示器(3)和LED警示灯(6)，底座(2)上方设置半圆形外壳(1)，半圆形外壳(1)上设置显示窗口(7)，显示窗口(7)与底座(2)上设置的翻牌指示器(3)、LED警示灯(6)和光敏电阻(9)相对应。
2.根据权利要求1所述的杆塔输电线路故障指示器，其特征在于：所述的底座(2)上设置手动复位按钮(4)和测试按钮(5)，手动复位按钮(4)和测试按钮(5)分别通过控制电路板(10)上的复位电路和测试电路连接MCU处理器。
3.根据权利要求1所述的杆塔输电线路故障指示器，其特征在于：所述的电源(8)采用纽扣电池。
4.根据权利要求1所述的杆塔输电线路故障指示器，其特征在于：所述的半圆形外壳(1)内侧设置屏蔽层。
5.根据权利要求1所述的杆塔输电线路故障指示器，其特征在于：所述的MCU处理器采用MSP430。
6.根据权利要求1所述的杆塔输电线路故障指示器，其特征在于：所述的MCU处理器还连接无线射频通信模块。
7.一种杆塔输电线路故障指示器的检测方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将电流分流导线(12)通过底座(2)下部的两个圆孔穿入电流互感器(11)中间，将电流分流导线(12)并联在杆塔上；
(2)当高压输电线路接地故障电流流过杆塔时，通过并联在杆塔上的电流分流导线(12)进行分流，通过电流互感器(11)感应一个微弱的电流信号；
(3)微弱的电流信号首先转变为交流电压信号，交流电压信号通过电容进行滤波，滤波后的交流电压信号经过全波整流电路进行整流，将交流电压信号转换成直流电压信号，直流电压信号通过峰值检测电路和放大电路连接MCU处理器的信号输入端，全波整流电路、峰值检测电路和放大电路连接电源；
(4)MCU处理器检测到直流电压信号后进行分析处理，然后驱动翻牌指示器(3)的电机正反驱动电路驱动翻牌指示器(3)进行翻牌动作，指示线路故障，电机正反驱动电路连接电源；
(5)MCU处理器的信号输入端和控制输出端还连接光敏电阻和LED警示灯，当电流互感器(11)感应到电流信号且光敏电阻检测到光线较弱时，光敏电阻将信号传送给MCU处理器，MCU处理器控制LED警示灯亮，光敏电阻和LED警示灯连接电源；
(6)线路故障指示后，工作人员根据线路故障指示进行检修，检修完毕后，通过底座(2)上的手动复位按钮(4)进行复位，或者通过MCU处理器根据设定的时间控制实现自动复位，手动复位按钮(4)通过复位电路连接MCU处理器，复位电路连接电源。
8.根据权利要求7所述的杆塔输电线路故障指示器的检测方法，其特征在于：所述的电源采用两个3V的纽扣电池，两个3V的纽扣电池串联后通过电源转换芯片转换成3.3V电源输出，3.3V电源通过电容滤波后接入MCU处理器。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |