CN105548813A - 一种杆塔接地故障检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种杆塔接地故障检测装置及检测方法，其包括信号采集装置(1)、与信号采集装置(1)连接的施力结构(2)、与施力结构(2)另一端连接的夹持装置(3)、以及设置于夹持装置(3)上且与信号采集装置(1)电连接的检测块(4)，信号采集装置(1)为圆环形结构，且具有一开口(11)，并且所述信号采集装置(1)可在所述开口(11)处张开或闭合，本发明在需要检测杆塔时将开口张开，将其套在杆塔外围后将开口闭合，以对杆塔进行检测，可准确、高效地检测出接地故障发生的具体杆塔，有效地减少了停电时间。

Description

一种杆塔接地故障检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及一种杆塔接地故障检测装置，属于杆塔故障检测的技术领域。

背景技术

现有技术中的杆塔接地检测指的是对杆塔接地的漏电故障进行检测，即准确地找出杆塔接地出现漏电故障的具体位置，然后再对其进行维修。但是杆塔接地故障检测一直是电力部门的一大难题，现有技术中当发生杆塔接地时，通常利用电力人员通过人工的方式驻点排查，并将接地检测装置安装在输配电中心或杆塔上或附近的位置，但是这样的检测方法往往只能检测出有接地故障，但不能准确地确定接地故障发生的具体位置，并且由于检测装置固定，其安装、拆卸较繁琐复杂，不是很方便。当面对日益复杂的输配电网络，更加迫切需要在发生接地故障时，快速方便且准确的找出接地点，减少停电时间。

因此基于现有技术中的上述缺陷，急需要研究设计出一种杆塔接地故障检测装置，能够有效地解决准确确定接地故障发生的具体位置、减少停电时间的技术问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中杆塔接地故障检测装置不能准确检测出接地故障发生的具体位置、停电时间较长的技术问题，从而提供一种杆塔接地故障检测装置。进一步地，该故障检测装置操作方便快捷，可直接卡在可能发生故障点上；进一步地，该故障检测装置携带方便。更进一步地，该故障检测装置可带电操作，准确直观。

为此，本发明提供一种杆塔接地故障检测装置，其包括信号采集装置、与所述信号采集装置连接的施力结构、与所述施力结构另一端连接的夹持装置、以及设置于所述夹持装置上且与所述信号采集装置电连接的检测块，其中所述信号采集装置为圆环形结构，且具有一开口，并且所述信号采集装置可在所述开口处张开或闭合。

所述信号采集装置为电磁感应装置，包括感应线圈，紧贴于所述感应线圈圆周方向外侧设置的圆环形导磁不锈钢，紧贴于所述导磁不锈钢圆周方向外侧设置的圆环形弹簧钢，以及将所述感应线圈、导磁不锈钢和弹簧钢三者包裹于内部的圆环形硅橡胶保护层。

所述夹持装置包括钳形臂和与所述钳形臂位于所述信号采集装置相反一端连接的两根操作杆，所述操作杆带动所述钳形臂使得钳形臂可张开得更大或更小。

所述操作杆为由绝缘材料制成的令克棒。

所述施力结构包括第一滚轴和第二滚轴以及设置在第一、第二滚轴轴向两端的第一盖和第二盖，所述第一、第二滚轴和第一、第二盖之间形成容置空间，以容纳圆环形的信号采集装置从中穿过。

所述夹持装置包括钳形臂和与所述钳形臂位于所述信号采集装置相反一端连接的操作杆，还包括位于钳形臂远离所述操作杆一端端头上的钳形臂固定轴，所述钳形臂固定轴被固定在所述施力结构径向外侧的第一盖和第二盖之间。

所述检测块包括依次电连接的低通滤波电路、单片机、显示电路。

所述检测块还包括电连接到低通滤波电路上的电平抬升电路、分别电连接到单片机上的无线通讯电路和电源模块。

所述电源模块包括依次电连接的锂电池和电源变换器，所述电源变换器电连接到所述单片机。

一种杆塔接地故障检测方法，其特征在于包含前述的杆塔接地故障检测装置，通过夹持装置控制圆环形的信号采集装置张开，将信号采集装置卡套在杆塔上然后闭合，接着将采集到的信号发送至检测块，经过处理后将检测结果显示和/或发出无线通讯信号。

本发明提供的一种杆塔接地故障检测装置及检测方法具有如下有益效果：

1.本发明的一种杆塔接地故障检测装置，在需要检测杆塔时将信号采集装置的开口张开，将其套在杆塔外围后将开口闭合，以对杆塔进行检测，可准确、高效地检测出接地故障发生的具体杆塔，有效地减少了停电时间。

2.本发明的一种杆塔接地故障检测装置，可以独立工作，并且便于携带，有效地实现了便携的功能，有效地提高了检测的效率。

3.本发明的一种杆塔接地故障检测装置，能够有效达到驱动环形的信号采集装置张开或闭合的效果，并且使得信号采集装置端远离操作人员，可以很好地保护操作人员，有效地增强了操作的安全性。

4.本发明的一种杆塔接地故障检测装置，可以有效地容纳圆环形的信号采集装置从施力结构中穿过，并且通过第一滚轴和第二滚轴能够活动地对信号采集装置进行推动，最终有效地达到使得信号采集装置从开口处弹性张开及闭合的效果，实现了施力结构有效且省力的作用方式。

附图说明

图1是本发明的一种杆塔接地故障检测装置的整体结构示意图；

图2是图1中的A-A方向截面的剖面示意图；

图3是图2中的B部位的局部放大示意图；

图4是本发明的一种便携式杆塔接地故障检测装置的检测原理框图；

图5是本发明的低通滤波电路的详细电路图。

图中附图标记表示为：

1—信号采集装置，11—开口，12—感应线圈，13—导磁不锈钢，14—弹簧钢，15—硅橡胶保护层，2—施力结构，21—第一滚轴，22—第二滚轴，23—第一盖，24—第二盖，25—容置空间，3—夹持装置，31—钳形臂，32—操作杆，33—钳形臂固定轴，4—检测块，41—低通滤波电路，42—单片机，43—显示电路，44—电平抬升电路，45—无线通讯电路，46—锂电池，47—电源变换器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围。

如图1-2所示，本发明提供一种杆塔接地故障检测装置，其包括信号采集装置1、与所述信号采集装置1固定或活动连接的施力结构2、与所述施力结构2另一端固定或活动连接的夹持装置3、以及设置于所述夹持装置3上且与所述信号采集装置1电连接的检测块4，其中所述信号采集装置1为圆环形结构，且具有一开口11，所述开口11设置在所述信号采集装置1与所述检测块4连接端的远端(从图1上看为最上端)，并且所述信号采集装置1可在所述开口11处弹性张开或闭合。

通过将所述信号采集装置1加工设置为具有一开口11的圆环形结构，且将所述开口11设置在所述信号采集装置1与所述检测块4连接端的远端，可以通过夹持装置3操纵所述信号采集装置1在所述开口处张开或闭合，即在需要检测杆塔时将开口11处张开，将其套在杆塔外围后将开口11处闭合，以对杆塔进行检测，可准确、高效地检测出接地故障发生的具体杆塔，且使得检测手段更加方便快捷，有效地减少了停电时间。优选地，将信号采集装置1采用弹性材料制成。

同时通过将该检测装置设置为包括信号采集装置1、与所述信号采集装置活动连接的施力结构2、与所述施力结构2另一端固定连接的夹持装置3、以及固定于所述夹持装置3上且与所述信号采集装置1电连接的检测块4，使得该检测装置可以独立工作，并且便于携带，有效地实现了便携的功能，有效地提高了检测的效率。

进一步地，如图3所示，所述信号采集装置1为电磁感应装置，包括感应线圈12、圆环形导磁不锈钢13(这是根据杆塔的形状设计的)、圆环形弹簧钢14和硅橡胶保护层15，所述导磁不锈钢13为圆环形，感应线圈12紧密地缠绕在圆环形导磁不锈钢13的外表面，弹簧钢14设置于所述导磁不锈钢13圆周方向外侧，所述硅橡胶保护层15将所述感应线圈12、导磁不锈钢13和弹簧钢14三者包裹于内部。

优选地，线圈是用直径1.0mm的漆包线紧密的缠绕在圆环形导磁不锈钢13外表面上，弹簧钢14紧贴于所述导磁不锈钢13圆周方向外侧设置，开口11处不绕线圈12，圆环形导磁不锈钢13能相互紧密闭合，依靠弹簧钢14的弹力能使开口11处紧密闭合。所述硅橡胶保护层15也为圆环形。

通过将所述信号采集装置1选择为电磁感应装置，可以有效地对杆塔的电流信号进行采集，包括圆环形的导磁不锈钢13和缠绕于其外表面的感应线圈12，能够有效地对电流信号进行感应(产生电磁感应)，通过紧贴于所述导磁不锈钢13圆周方向外侧设置的圆环形弹簧钢14能够产生弹性张力将信号采集装置1在开口11处打开或闭合，打开时开口11两端的导磁不锈钢13均断开不接触，此时不产生电磁感应作用，而闭合时，开口11两端的导磁不锈钢13相接触，通过线圈12和导磁不锈钢13能够产生电磁感应作用，从而检测杆塔中是否有电流通过。

通过在感应线圈12、导磁不锈钢13和弹簧钢14三者外部设置将其包裹于内部的圆环形硅橡胶保护层15，可以有效地起到防止电流外漏、起到绝缘保护的作用。

进一步地，所述夹持装置3包括钳形臂31和与所述钳形臂31位于所述信号采集装置1开口11相反一端(从图1上看为钳形臂31的下端)连接的两根操作杆32，所述操作杆32带动所述钳形臂(31)使得钳形臂可张开得更大或更小。优选地将，钳形臂31为半椭圆状。优选地，操作杆32为加长操作杆。

通过将所述夹持装置3包括半椭圆状的钳形臂31和与所述钳形臂31位于所述信号采集装置1相反一端连接的两根加长操作杆32，可以通过所述操作杆32带动所述钳形臂31使得钳形臂31可张开得更大或更小，从而达到驱动环形的信号采集装置1张开或闭合的效果，并且通过设置操作杆32设置，使得信号采集装置1端远离操作人员，可以很好地保护操作人员，有效地增强了操作的安全性。优选地，将操作杆32设置为加长操作杆，可以进一步地保护操作人员。

进一步地，所述操作杆32为由绝缘材料制成的令克棒。通过将所述操作杆32选择为由绝缘材料制成的令克棒，进一步地起到了保护操作人员的作用，增强了操作的安全性能。优选地，所述操作杆32可带电操作，增强安全操作性能，可带电操作。

进一步地，如图3所示，所述施力结构2包括第一滚轴21和第二滚轴22以及设置在第一、第二滚轴21、22轴向两端的第一盖23和第二盖24，所述第一、第二滚轴21、22和第一、第二盖23、24之间形成容置空间25，以容纳圆环形的信号采集装置1从中穿过。

通过将所述施力结构2设置为包括第一滚轴21和第二滚轴22以及设置在第一、第二滚轴21、22轴向两端的第一盖23和第二盖24，所述第一、第二滚轴21、22和第一、第二盖23、24之间形成容置空间25，可以有效地容纳圆环形的信号采集装置1从中穿过，并且通过第一滚轴21和第二滚轴22能够活动地对信号采集装置1进行推动，最终有效地达到使得信号采集装置1从开口11处弹性张开及闭合的效果，实现了施力结构2有效且省力的作用方式。

进一步地，所述夹持装置3包括半椭圆状的钳形臂31和与所述钳形臂31位于所述信号采集装置1相反一端(从图1上看为钳形臂31的下端)连接的操作杆32，还包括位于钳形臂31远离所述操作杆32一端端头上的钳形臂固定轴33，所述钳形臂固定轴33被固定在所述施力结构2径向外侧的第一盖23和第二盖24之间。

通过在钳形臂31上远离所述操作杆32一端端头上设置钳形臂固定轴33，并使所述钳形臂固定轴33被固定在所述施力结构2径向外侧的第一盖23和第二盖24之间，能够有效地将施力结构2和钳形臂31通过钳形臂固定轴33固定连接到一起，使该二者可以一起运动，通过钳形臂31带动施力结构2运动，最终带动信号采集装置1张开或闭合运动。

进一步地，如图4-5所示，所述检测块4包括依次电连接的低通滤波电路41、单片机42、显示电路43。通过将所述检测块4包括依次电连接的低通滤波电路41、单片机42和显示电路43，能够有效地将信号采集装置1采集来的信号传输至低通滤波电路41，这里优选该低通滤波电路为4阶低通滤波采集电路，经低通滤波后再进到单片机处理器42，对该信号进行处理，判断是否存在电流，即发生故障，再将结果输送至显示电路显示出来，有效地实现了检测故障到处理检测信号，再到显示结果的目的。

进一步地，所述检测块4还包括电连接到低通滤波电路上的电平抬升电路44、分别电连接到单片机42上的无线通讯电路45和电源模块。因为经过低通滤波后的工频信号是交流的，相对于电路板的地是有上半周期和下半周期的，而下半周期相对电路板的地就是负信号，而单片机只能采集正信号，为了使工频信号全部为正信号，故将交流信号的中心电平进行抬升，使负半周期的信号移到原中心电平之上，而新的工频中心电平即为抬升电压，实现了整个交流信号相对电路板全部为正，从而加大了检测的精度。

优选地，单片机42将另一股输出信号(相对于显示信号)通过无线通讯电路的手段以无线通讯信号的形式输出(可以是声信号等预警信号)，以使得操作人员能够有效准确地获得该信号，以备及时采取相应的措施(维修等)，电源模块用以提供电源给单片机处理器42，以使得单片机处理器42能够正常的工作。

进一步地，所述电源模块包括依次电连接的锂电池46和电源变换器47，所述电源变换器47电连接到所述单片机42。锂电池46用以提供电源，所述电源变换器46电连接到所述单片机42用以将锂电池46提供的电流(直流或交流)转换成单片机42所能够使用而正常工作的直流电或交流电。

如图5所示，本发明提供了一种低通滤波电路的电路图，用以滤除感应线圈12检测到的除工频信号以外的其他信号。消除电网产生的5次谐波、7次谐波及空间产生的杂波对检测信号的信号的影响。本低通滤波电路采有有源滤波方式，多级滤波，可把工频以外的信号滤除更彻底，提高检测的准确性。信号通过闭合线圈送给低通滤波电路(RC电路和运算放大器构成，主要利用电容通高频阻低频的特性，运算放大器对信号起放大作用)，通过4级低通滤波，可有效滤除干扰信号。最终送给单片机进行处理的为滤除干净的工频信号

滤波的实现和完成：以第一级滤波电路为例，后都相同，线圈对信号进行采集，采集到后给了R1，C3用来改善幅频特性的，然后信号到了R2，C2，因电容通高频阻低频的特性，根据公式F＝1/2πRC，因需求通过的频率为工频50HZ，这样就能确定RC的值，高于50HZ的信号会通过C2导入大地，50HZ一下的信号被送给了运算放大器，进行信号放大，R4/R3为放大倍数，最终实现把工频放大，工频以外的信号滤除，进过多级处理，可使得到的工频信号更干净。

本发明还提供一种杆塔接地故障检测方法，其包含上述任一项所述的杆塔接地故障检测装置，其利用前述的杆塔接地故障检测装置，通过夹持装置3控制圆环形的信号采集装置1张开，将信号采集装置1卡套在杆塔上然后闭合，以形成一个闭合的回路，接着将采集到的信号发送至检测块4，经检测块4的单片机42过处理后将检测结果通过显示电路43显示出来，和/或并通过无线通讯电路45发出无线通讯信号以提示预警。具体地，当杆塔发生故障时，电流会接入到地下，通过该检测装置的线圈12时会产生磁场，将该磁场信号输送到低通滤波电路中，被过滤掉干扰波段之后再将信号输送至单片机42中进行处理，单片机处理器42会将杆塔发生故障的电流信号转换成两路输出信号，一路通过显示电路43显示出来(可以是闪烁的灯光等)，另一路通过无线通讯电路45进行预警，以提示操作人员该处杆塔出现故障，最终检测完毕。准确、方便而且高效。国内对杆塔接地故障的检测处于发展趋势，大多数处于检测故障点不准确，有误报漏报情况。本发明的检测装置采用开口式设计，直接卡在可能发生故障点上，准确率高，可带电操作，更准确，更直观。

本发明提供了全新的接地检测装置和检测方法，此检测装置检测故障准确度高、便于携带，优选地装有加长绝缘杆，安全可靠。弥补了现有技术中的接地检测装置不能准确检测出具体故障位置，不方便携带、安全性能不高等缺陷。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种杆塔接地故障检测装置，其包括信号采集装置(1)、与所述信号采集装置(1)连接的施力结构(2)、与所述施力结构(2)另一端连接的夹持装置(3)、以及与所述信号采集装置(1)电连接的检测块(4)，其特征在于：所述信号采集装置(1)为圆环形结构，且具有一开口(11)，并且所述信号采集装置(1)可在所述开口(11)处张开或闭合。

2.根据权利要求1所述的一种杆塔接地故障检测装置，其特征在于：所述信号采集装置(1)为电磁感应装置，包括感应线圈(12)、圆环形导磁不锈钢(13)、圆环形弹簧钢(14)和硅橡胶保护层(15)，所述导磁不锈钢(13)为圆环形，感应线圈(12)紧密地缠绕在圆环形导磁不锈钢(13)的外表面，弹簧钢(14)设置于所述导磁不锈钢(13)圆周方向外侧，所述硅橡胶保护层(15)将所述感应线圈(12)、导磁不锈钢(13)和弹簧钢(14)三者包裹于内部。

3.根据权利要求1或2所述的一种杆塔接地故障检测装置，其特征在于：所述夹持装置(3)包括钳形臂(31)和与所述钳形臂(31)位于所述信号采集装置(1)相反一端连接的两根操作杆(32)，所述操作杆(32)带动所述钳形臂(31)使得钳形臂可张开得更大或更小。

4.根据权利要求3所述的一种杆塔接地故障检测装置，其特征在于：所述操作杆(32)为由绝缘材料制成的令克棒。

5.根据权利要求1-4之一所述的一种杆塔接地故障检测装置，其特征在于：所述施力结构(2)包括第一滚轴(21)和第二滚轴(22)以及设置在第一、第二滚轴(21、22)轴向两端的第一盖(23)和第二盖(24)，所述第一、第二滚轴(21、22)和第一、第二盖(23、24)之间形成容置空间(25)，以容纳信号采集装置从中穿过。

6.根据权利要求1-5之一所述的一种杆塔接地故障检测装置，其特征在于：所述夹持装置(3)包括钳形臂(31)和与所述钳形臂(31)位于所述信号采集装置(1)相反一端连接的操作杆(32)，还包括位于钳形臂(31)远离所述操作杆(32)一端端头上的钳形臂固定轴(33)，所述钳形臂固定轴(33)被固定在所述施力结构(2)径向外侧的第一盖(23)和第二盖(24)之间。

7.根据权利要求1-6之一所述的一种杆塔接地故障检测装置，其特征在于：所述检测块(4)包括依次电连接的低通滤波电路(41)、单片机(42)、显示电路(43)和/或无线通讯电路(45)。

8.根据权利要求1-7之一所述的一种杆塔接地故障检测装置，其特征在于：所述检测块(4)还包括电连接到低通滤波电路上的电平抬升电路(44)、电连接到单片机(42)上的电源模块。

9.根据权利要求8所述的一种杆塔接地故障检测装置，其特征在于：所述电源模块包括依次电连接的锂电池(46)和电源变换器(47)，所述电源变换器(47)电连接到所述单片机(42)。

10.一种杆塔接地故障检测方法，其特征在于包含权利要求1-9中任一项所述的杆塔接地故障检测装置，通过夹持装置(3)控制圆环形的信号采集装置(1)张开，将信号采集装置(1)卡套在杆塔上然后闭合，接着将采集到的信号发送至检测块(4)。