CN104716522B - 智能型临时接地线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能型临时接地线，属于电力设备技术领域，包括接地线（1）、接地线地钉（2）、短路线（3）、挂钩（4）和绝缘操作杆（5），在挂钩（4）内设置有中空的管状体（6），在绝缘操作杆（5）内设置有中空的腔体（7），在挂钩（4）的顶部设置信号采集装置，信号采集装置包括控制开关（8）和压力传感器（9），在腔体（7）内设置信号发送装置，在绝缘操作杆（5）外侧还设置控制器（12）；本发明能自动获取临时接地线挂设信号以及自动判断挂设是否可靠，可以避免人为疏漏误拆、误挂或漏拆接地线，从而提高了电力设备智能化管理水平，也就提高了电网稳定性。

Description

智能型临时接地线

技术领域

本发明属于电力设备技术领域，涉及一种接地线，尤其是涉及一种能自动获取接地线挂设信号，自动判断接地线挂设是否可靠的智能型临时接地线。

背景技术

在电力维修、检测过程中，为了防止突然送电或感应电压对维修人员的人身造成危害，一般都需要在线路上接引接地线，临时接地线是保护检修人员不可缺少的安全屏障，确保挂设、拆除临时接地线的正确性是电力系统安全可靠运行的一项重要工作，在维修、检测完毕后又需要及时进行拆除，否则又会造成电力系统设备严重损坏。

在本发明人于申请日为 2013年04月26日，申请号为201310147843.X的发明中公开了一种变电站接地线远方智能显示状态切换接地装置及使用方法，变电站接地线远方智能显示状态切换接地装置，包括支架，所述的支架上设置有带有接地栓孔的接地片和转换开关，转换开关手柄通过转轴与转盘相连接，转盘上设置有五防锁穿孔和接地线插槽，该发明提供的变电站接地线远方智能显示状态切换接地装置，实现了接地线挂拆状态的远方监控显示，可有效防范接地线因种种原因被遗忘漏拆，送电合闸前不能远方被监控发现，造成误操作恶性事故的情况，能提高变电设备运行状态的智能化监控水平，但上述的接地装置并不能进行远程定位功能和监测自身的装置是否挂设牢固、可靠的监测功能。

目前已经有一些厂家在车载GPS基础上开发了具备初级GPS定位功能的接地线，可以做到监控接地线所在位置，但上述的接地线都不具备自动获取挂设信号、挂设是否可靠的自动判断功能，因为一副临时接地线由三根接地棒和一组铜接地导线组成，任何一根接地线没有挂或没挂牢靠都不能算正确可靠接地线，容易造成系统设备严重损坏或造成人身伤害等事故。

另一方面，现有的基于车载GPS技术方案开发的智能接地线可以持续工作时间一般不超过5天，需要经常充电才可以保证正常使用，因此使用并不方便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术中不能在远方监控临时接地线是否挂设以及挂设的状态，提供一种能远方监控接地线所在位置，并能自动获取挂设信号，自动判断挂设是否可靠的智能型临时接地线。

本发明要解决的另一个技术问题是现有产品耗电量高的技术问题，提供一种更节能、使用时间更长的智能型临时接地线。

为了解决上述技术问题，本发明采用提供一种智能型临时接地线，包括接地线，在所述的接地线的一端连接接地线地钉，在所述的接地线的另一端连接短路线，所述的短路线与挂钩连接，所述的挂钩与绝缘操作杆连接，所述的挂钩设置有中空的管状体，所述的绝缘操作杆设置有中空的腔体，所述的管状体与所述的腔体连通，在所述的腔体内设置信号发送装置，在所述的挂钩的顶部设置信号采集装置，所述的信号采集装置包括控制开关和压力传感器，所述的控制开关和压力传感器分别由导线与发送装置连接，所述的导线设置在中空的管状体内，控制开关用于确认智能型临时接地线是否与电线接触，压力传感器用于确定智能型临时接地线挂设在电线上的重力，用于自动判断智能型临时接地线挂设是否可靠；在所述的绝缘操作杆外侧还设置控制器。

上述的智能型临时接地线，所述的信号发送装置包括单片机一和无线通信模块一，所述的单片机一与无线通信模块一连接，使用单片机一控制，使系统周期性唤醒给控制开关和压力传感器供电，可以大大降低产品耗电量，更节能，使电池使用时间更长。

上述的智能型临时接地线，所述的控制器包括单片机二、GPS模块、GPRS/GSM模块和无线通信模块二，所述的单片机二分别与GPS模块和GPRS/GSM模块连接，所述的GPS模块与GPS天线连接，所述的GPRS/GSM模块与GSM天线连接，所述的GPRS/GSM模块还与SIM卡连接，所述的控制器还设置充电管理模块，用于给电池充电。

上述的智能型临时接地线，在所述的挂钩内侧设置挂钩舌片，所述的挂钩舌片包括挂钩舌片一和挂钩舌片二，所述的挂钩舌片一和挂钩舌片二的一端分别固定在挂钩的两侧，所述的挂钩舌片一和挂钩舌片二的另一端固定在所述的挂钩的顶部，所述的控制开关设置在挂钩舌片一和挂钩舌片二上，挂钩舌片一和挂钩舌片二构成人字形，有利于在使用挂钩时，只要挂钩搭上电线，电线就能顺着舌片滑向挂钩顶部，经过控制开关，使开关接通，并使电线最终滑向挂钩舌片顶部的压力传感器，同时人字形的挂钩舌片，有利于挂钩与电线的良好接触和夹持力。

上述的智能型临时接地线，所述的控制开关设置为接近开关，接近开关不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而给单片机一提供控制指令，动作可靠，性能稳定。

上述的智能型临时接地线，在所述的挂钩的顶部设置通孔，所述的通孔与所述的中空的管状体连通，所述的压力传感器设置在通孔上，在所述的压力传感器与通孔之间设置密封部件，可以防止水份和杂物进入中空的管状体内，造成内部零部件损坏。

上述的智能型临时接地线，所述的压力传感器设置为半导体传感器，半导体压力传感器具有体积小、质量轻、准确度高、温度特性好，并且其功耗小、可靠性高等优点。

上述的智能型临时接地线，所述的挂钩上设置活动螺帽，所述的活动螺帽与所述的绝缘操作杆进行螺纹连接，所述的活动螺帽外侧设置密封套，密封套具有防水功能，可以防止水和杂物进入绝缘杆的腔体内，影响采集装置和发送装置的功能。

上述的智能型临时接地线，所述的绝缘操作杆的材料为环氧树脂，其绝缘效果好。

本发明的智能型临时接地线具有以下有益效果。

（1）通过设置信号采集装置，对每根临时接地线的挂钩都进行是否挂设和挂设状态进行信号采集，使用压力传感器实现对挂钩挂设可靠程度计算，不仅做到实时检测临时接地线是否挂设，还可做到是否可靠挂设的判断。

（2）使用近距离无线通信模块与控制器通信，无外露导线，更易于使用、更不容易损坏。

（3）整个系统的采集装置、发送装置和控制器都采用低功耗设计，提高了实用性。

（4）通过控制器把信号发送到后台监控中心，告知管理人员智能型临时接地线的使用情况，实现实时在线监测的智能型安全工具，做到了停电检修时配电线路上所有临时接地线数量和挂设情况全面监控，每组接地线的挂设、拆除，都可以监控中心监视界面上及时反映并给出报警提示，调度人员可以根据工作票，确认当前的接地线操作是否正常，避免人为疏漏误拆、误挂或漏拆接地线；从而提高了电力设备智能化管理水平，也就提高了电网稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为挂钩结构示意图。

图3为图1中挂钩部分放大示意图。

图4为挂钩与绝缘操作杆连接结构示意图。

图5本发明使用状态示意图。

图6为发送装置结构示意图。

图7为控制器内部结构示意图。

图8为控制器工作流程图。

附图标注说明：1-接地线、2-接地线地钉、3-短路线、4-挂钩、5-绝缘操作杆、6-管状体、7-腔体、8-控制开关、9-压力传感器、（10、11）-导线、12-控制器、13-单片机一、14-无线通信模块一、15-单片机二、16-GPS模块、17-GPRS/GSM模块、18-无线通信模块二、19-GPS天线、20-GSM天线、21-SIM卡、22-充电管理模块、23-挂钩舌片一、24-挂钩舌片二、25-通孔、26-密封部件、27-活动螺帽、28-防水套、29-电线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图5所示的智能型临时接地线，包括接地线1，在接地线1的一端连接接地线地钉2，在接地线1的另一端连接短路线3，该短路线3与挂钩4连接，挂钩4与绝缘操作杆5连接，该挂钩4设置有中空的管状体6，在绝缘操作杆5内有中空的腔体7，该管状体6与腔体7连通，在腔体7内设置信号发送装置，在挂钩4的顶部设置信号采集装置，该信号采集装置包括控制开关8和压力传感器9，所述的控制开关8和压力传感器9分别由导线10和导线11与发送装置连接，导线10和导线11设置在中空的管状体6内，控制开关8用于确认智能型临时接地线是否与电线29接触，压力传感器9用于确定智能型临时接地线挂设在电线29上的重力，通过单片机一13自动判断智能型临时接地线挂设是否可靠；在绝缘操作杆5外侧还设置控制器12，控制器12用于接收来自发送装置发送的信号，并把信号传送到后台管理软件。

如图6所示，该信号发送装置包括单片机一13和无线通信模块一14，所述的单片机一13与无线通信模块一14连接。该单片机一13和无线通信模块一14设置在绝缘操作杆5中的中空腔体7内，作为本发明的一种优选实施例，单片机一13采用低功耗的ATmegaXXPA系列单片机，最低功耗可达1ua，无线通信模块一14采用NRF24L01，最低功耗＜1ua；在单片机控制下，系统周期性唤醒给控制开关8和压力传感器9，并读取开关状态和压力传感器9值，读取结束后给控制开关8和压力传感器9断电，然后启动无线通信模块一14工作，将控制开关8的状态和压力传感器9的数值发送到控制器12，然后将无线通信模块一14设置为休眠模式，单片机一13也进入休眠模式。采取这种措施，就可以大大降低产品耗电量，更节能，使产品在一次充电后，能使用更长的时间，例如用一节1200mah锂亚硫酰胺电池，充满电后可以工作5年，这样就可以避免反复充电，也可以避免产品在使用过程中因为突然没电了，但工作人员并不了解而造成意外事故。

如图5、图7、图8所示，该智能型临时接地线包括控制器12，该控制器12安装在三根智能型临时接地线中其中任何一根绝缘操作杆5外侧，用于接收来自三个发送装置发送的信号，并把信号传送到后台管理软件；该控制器12包括单片机二15、GPS模块16、GPRS/GSM模块17和无线通信模块二18，所述的单片机二15分别与GPS模块16和GPRS/GSM模块17连接，GPS模块16与GPS天线19连接， GPRS/GSM模块17与GSM天线20连接； GPRS/GSM模块17还与SIM卡21连接，该控制器12还设置充电管理模块22，用于给电池充电；作为本发明的一种优选实施例，单片机二15采用ATmega324PA双串口单片机，一个串口与GSM/GPRS模块通信，实现GPRS数据实时传输；一个串口与GPS模块16通信，读取实时GPS位置数据；通过SPI接口与NRF24L01无线通信模块，接收来自三个挂钩4中信号采集装置采集的信号，并发送控制开关8和压力传感器9的信号。该控制器12采用低功耗设计，ATmega324PA最低功耗为1ua，平时处于休眠状态，GPS模块16在锁定当前位置后，ATmega324PA获取到位置信息，将其电源关闭，此时GPS模块16电流消耗为0，另外GSM/GPRS模块也处于休眠状态，其休眠电流小于150ua；一旦NRF24L01模块接收到数据，会触发ATmega324PA休眠中断，导致进入工作模式，然后启动GSM/GPRS 模块进入工作状态，与后台软件联网，将位置、开关信号、压力信号传送至后台软件；利用这种控制方法，使一块2000mah的锂离子化合物电池可以工作半年以上，该控制器12还设置充电管理模块22，并提供充电接口，可以在电能耗尽后对电池进行充电；控制器12的工作流程为：上电开始工作；无线模块初始化成功；GPS模块初始化成功；GSM/GPRS初始化成功；GPS锁定位置信息，记录位置，进入休眠状态；NRF24L01中断，校验成功；读取位置信息，开关状态信息、压力传感器信息，发送到后台监控软件；继续进入休眠状态。

如图1、图2、图3所示，在挂钩4内侧设置挂钩舌片，挂钩舌片包括挂钩舌片一23和挂钩舌片二24，挂钩舌片一23和挂钩舌片二24的一端分别固定在挂钩4的两侧，挂钩舌片一23和挂钩舌片二24的另一端固定在所述的挂钩4的顶部，控制开关8设置在挂钩舌片一23和挂钩舌片二24上。挂钩舌片一23和挂钩舌片二24构成人字形，有利于在使用挂钩4时，只要挂钩4搭上电线29，电线29就能顺着挂钩舌片滑向挂钩4顶部，在经过控制开关8时，使控制开关8接通，并使电线29最终滑向挂钩舌片顶部的压力传感器9，同时人字形的挂钩舌片，有利于挂钩4与电线29的良好接触和夹持力。作为本发明的进一步改进措施，该控制开关8设置为接近开关，接近开关是一种无触点开关，无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，它既有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而给计算机提供控制指令，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。因此在本发明中应用接近开关，接近开关的干簧管安装在挂钩舌片一23上，永磁磁铁安装在挂钩舌片二24上，当电线29滑到人字形挂钩舌片的接近开关的感应区域，接近开关就能无接触，无压力、无火花、迅速发出指令，并把指令传到单片机一13，进行相应的工作，使用接近开关实现挂钩4挂设与拆除的信号获取。

如图2、图3所示，在挂钩4的顶部设置通孔25，通孔25与中空的管状体6连通，压力传感器9设置在通孔25中，与压力传感器9连接的导线11设置在中空的管状体6内，并与绝缘操作杆5设置的腔体7中的信号发送装置连接，在压力传感器9与通孔25之间设置密封部件26，该密封部件26可以用橡胶垫圈进行密封或用密封胶水进行密封，可以防止水份和杂物进入中空的管状体6内，使单片机一13和无线通信模块一14的功能受到影响。作为本发明的进一步改进措施，该压力传感器9设置为半导体传感器，半导体传感器的特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好，并且其功耗小、可靠性高。使用半导体传感器实现挂钩4挂设可靠度计算，把半导体传感器固定于挂钩4的顶部，由于智能型临时接地线挂好后，智能型临时接地线接近垂直方向挂设，所以智能型临时接地线和连接在挂钩4上的铜导线的质量几乎全部由半导体传感器来承受，此时计算半导体传感器的压力，换算成质量，根据实验数据检测，可以设定2千克作为挂设是否可靠的临界值，如果大于2千克则认为挂设可靠，如果小于2千克则认为挂设不可靠，并把挂设信号传给单片机一13，这样就可以自动判断智能型临时接地线挂设是否可靠。

如图4所示，在挂钩4上设置活动螺帽27，活动螺帽27的一端设置在挂钩4的凹槽内，在绝缘操作杆5的腔体7外侧设置螺纹，活动螺帽27与绝缘操作杆5进行螺纹连接，这样利用活动螺帽27就可以把挂钩4与绝缘操作杆5进行固定连接在一起，在活动螺帽27外侧设置防水套28，这样防水套28可以把挂钩4与绝缘操作杆5之间的连接处进行密封，可以防止绝缘操作杆5内设置的腔体7有水或杂质进入，可以保护腔体7内的发送装置等器件；该绝缘操作杆5的材料设置为环氧树脂，利用环氧树脂作为材料，一方面起到很好的绝缘作用，另一方面环氧树脂制作好后，表面光滑，有利于绝缘操作杆5取放，并且可以制作成各种鲜艳的颜色，有利于引起工作人员的注意，防止在检修后被工作人员遗忘在工作场所。

本发明在使用时，应先接地，把接地线地钉2插入地面下，再把挂钩4挂在所检修的电线29上，这样使电线29、挂钩4、短路线3和接地线1以及接地线地钉2形成一个接地回路；拆接地线的顺序应该相反；装拆接地线都应该使用绝缘手套，工作人员不得直接接触接地线或未断电的电线；另一方面还要防止感应导电。当挂钩4挂在电线29上时，电线29经过接近开关，使接近开关感应，并起动接近开关，从而给单片机一13提供控制指令，单片机一13唤醒压力传感器9，并读取压力传感器9的数值，然后把压力传感器9的数值和接近开关的状态等信号通过无线通讯模块一14发送到控制器12，控制器12通过GPS模块16读取实时GPS位置数据，并把获取的GPS位置信息、开关状态信息、压力传感器的信息，并判断当前为挂设状态，然后使用GSM短信息将GPS位置信息、开关状态信号、压力信号发送到后台的短信服务器，后台软件的短信读取接口读取信息，提取接地线编号信息和GPS位置信息、开关状态，通知后台监控界面软件，监控软件根据位置在电力GIS地图上搜索附近的线路和杆塔，搜索到线路和杆塔后用语音和图形方式显示出来，实现后台软件对智能型临时接地线的监测。

本发明适用于电力日常输配电线路检修时所用到的所有临时挂接地线操作，实现对挂接地线信号、挂设可靠度信号和位置信号的自动获取，并以无线通信方式传到监控中心软件，监控中心软件通过计算位置信号判断出当前接地线线路和杆塔编号，做到临时接地线的实时可控追踪管理。

上面结合附图对本发明实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，对于本领域普通技术人员来说，还可以在不脱离本发明的前提下作若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种智能型临时接地线，包括接地线（1），在所述的接地线（1）的一端连接接地线地钉（2），在所述的接地线（1）的另一端连接短路线（3），所述的短路线（3）与挂钩（4）连接，所述的挂钩（4）与绝缘操作杆（5）连接，其特征在于：所述的挂钩（4）设置有中空的管状体（6），所述的绝缘操作杆（5）设置有中空的腔体（7），所述的管状体（6）与所述的腔体（7）连通，在所述的挂钩（4）的顶部设置信号采集装置，所述的信号采集装置包括控制开关（8）和压力传感器（9），在所述的腔体（7）内设置信号发送装置，所述的控制开关（8）和压力传感器（9）分别由导线（10、11）与发送装置连接，所述的导线（10、11）设置在中空的管状体（6）内，在所述的绝缘操作杆（5）外侧还设置控制器（12），所述的信号发送装置包括单片机一（13）和无线通信模块一（14），所述的单片机一（13）与无线通信模块一（14）连接，所述的控制器（12）包括单片机二（15）、GPS模块（16）、GPRS/GSM模块（17）和无线通信模块二（18），所述的单片机二（15）分别与GPS模块（16）和GPRS/GSM模块（17）连接，所述的GPS模块（16）与GPS天线（19）连接，所述的GPRS/GSM模块（17）与GSM天线（20）连接，所述的GPRS/GSM模块（17）还与SIM卡（21）连接，所述的控制器（12）还设置充电管理模块（22），在所述的挂钩（4）内侧设置挂钩舌片，所述的挂钩舌片包括挂钩舌片一（23）和挂钩舌片二（24），所述的挂钩舌片一（23）和挂钩舌片二（24）的一端分别固定在挂钩（4）的两侧，所述的挂钩舌片一（23）和挂钩舌片二（24）的另一端固定在所述的挂钩（4）的顶部，所述的控制开关（8）设置在挂钩舌片一（23）和挂钩舌片二（24）上，所述的控制开关（8）设置为接近开关。

2.根据权利要求1所述的智能型临时接地线，其特征在于：在所述的挂钩（4）的顶部设置通孔（25），所述的通孔（25）与所述的中空的管状体（6）连通，所述的压力传感器（9）设置在通孔（25）中，在所述的压力传感器(9)与通孔（25）之间设置密封部件（26）。

3.根据权利要求2所述的智能型临时接地线，其特征在于：所述的压力传感器（9）设置为半导体传感器。

4.根据权利要求1所述的智能型临时接地线，其特征在于：所述的挂钩（4）上设置活动螺帽（27），所述的活动螺帽（27）与所述的绝缘操作杆（5）进行螺纹连接，所述的活动螺帽（27）外侧设置防水套（28）。

5.根据权利要求1所述的智能型临时接地线，其特征在于：所述的绝缘操作杆（5）的材料设置为环氧树脂。