CN105738681B - 电力线路带电指示装置和方法 - Google Patents

Abstract

电力线路带电指示装置和方法，涉及电子技术。本发明包括感应电源取能模块、AC/DC整流模块、LED模块、电池、电压比较模块、信号控制模块和无线发射模块；感应电源取能模块和AC/DC整流模块的输入端连接，AC/DC整流模块的一个输出端与LED模块连接，AC/DC整流模块的第二个输出端与电压比较模块的第一输入端连接，电压比较模块的第二输入端连接电池，电压比较模块的输出端通过信号控制模块连接无线发射模块。本发明克服现有装置必须到指示器下方观测，而可能出现错误判断的弊端，并提高系统自动化程度。

Description

电力线路带电指示装置和方法

技术领域

本发明涉及电子技术。

背景技术

电的危险在于它不可见，特别是当铁路牵引供电系统27.5kV线路(或接触网)发生故障后或者停电检修时，因为电力导线带电与否的不确定性和设备没有明显的警示方式，容易造成作业人员误触带电体或误合接地开关等操作，造成人身事故、设备损坏。

目前虽然有一些带电感应的警示系统，如专利号为201020665821.4的中国专利公开了一种以闪烁灯光来发出警示带电检测系统，但是只是通过闪光的单一方式发出警示，并不能向远程(如控制室或值班室)发送有电信号。这种缺陷迫使作业人员必须先人为观测警示灯，然后做出是否带电的判断。这种方式受限于天气条件，如户外阳光过于强烈时可能无法看清发光信号，同时对发光信号的判断和反馈需要的时间长，容易因为人员的误判断。另外，通过人为观察的方式无法将带电状态输出，配合系统其他设备完成自动闭锁或显示等功能，自动化程度低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种无需人工检测，能够自动、准确的远程和近程提示带电状况的27.5kV电力线路带电指示装置。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，电力线路带电指示装置，其特征在于，包括感应电源取能模块、AC/DC整流模块、LED模块、电池、电压比较模块、信号控制模块和无线发射模块；

感应电源取能模块和AC/DC整流模块的输入端连接，AC/DC整流模块的一个输出端与LED模块连接，AC/DC整流模块的第二个输出端与电压比较模块的第一输入端连接，电压比较模块的第二输入端连接电池，电压比较模块的输出端通过信号控制模块连接无线发射模块；

所述电压比较模块用于在各路输入中选择较高的一路作为选定电源，为信号控制模块和无线发射模块供电；

所述信号控制模块对选定的输入电源的电源特性进行鉴别后控制无线发射模块的发射信号。

所述信号控制模块包括脉冲宽度调制电路。所述选定电源的特性为标准直流电源或带波纹的直流电源。

所述信号控制模块包括电压比较电路，用于在电源电压和预设电压值之间进行比较。

或者，所述信号控制模块包括波纹鉴别电路。波纹鉴别电路用于识别电源输入是否带有交流电产生的波纹信号。

本发明还提供一种电力线路带电指示方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)通过感应取电的方式从27.5kV电力线路上获取电能，并对其作交直流转换，称为第一路电源，此电源特性为带波纹的直流电；

2)以电池作为第二路电源，此电源为标准直流电；

3)电压比较模块在第一路电源和第二路电源之间选择较高的一路作为选定电源并输出，为信号控制模块和无线发射模块供电；

4)信号控制模块鉴别选定电源的电源特性，控制无线发射模块发射“线路带电”或“线路失电”的无线信号；

5)接收端通过无线信号判断选定电源的特性，进而判断出电力网的带电情况。

本发明实现了牵引供电系统27.5kV导线带电后的灯光指示，更进一步实现了对导线有无电信号的无线传输，无线信号足以覆盖到铁路牵引供电系统变电站主控室(或值班室)，使得主控室值班人员可以直观了解线路带电情况；信号还可通过节点连入其他设备判断逻辑中(如闭锁装置、监测屏等)，克服现有装置必须到指示器下方观测，而可能出现错误判断的弊端，并提高系统自动化程度。

附图说明

图1是本发明的各部件的安装方式示意图。

图2是本发明的显示发射端的系统结构示意图。

图3是本发明的LED驱动模块原理图。

图4是本发明的基于磁场感应的电源取能原理图。

序号说明：

1等电位带电显示器，2无线信号发射器，3无线信号接收器，4室内带电指示装置，5感应电源取能模块，6AC/DC整流模块，7LED驱动，8LED指示灯，9电池，10电压比较模块，11信号控制模块，12无线发射模块，13铁芯，14线圈，15瞬变抑制二极管，16导线。

具体实施方式

参见图1—4。本实施方式提供基于无线传输的27.5kV无源型带电指示装置，分为四个功能部分：等电位带电显示器1、无线信号发射器2、无线电信号接收器3、室内带电指示装置4。其中，等电位带电显示器1和无线信号发射器2两个功能部分为一体化结构，以下称为显示发射端，安装在27.5kV线路上；无线电信号接收器3和室内带电指示装置4两个功能部分为一体化结构，以下称为显示接收端，安装在变电所主控室内。

显示发射端的系统结构如图2，包括取能模块5、整流桥6、LED驱动7、LED指示灯8、电池9、电压比较模块10、信号控制模块11和无线发射模块12。LED驱动7和LED指示灯8构成LED模块。

当显示发射端所安装的27.5kV线路带电时，取能模块5通过磁场和电场的感应取能，获得能量，经过整流桥6将感应的交流电流整流。整流后的电流分为两部分。第一部分经过LED驱动7供LED指示灯8发光闪烁。另一部分连接一个电压比较模块10。电压比较模块10有两个输入：来自整流桥6输出的感应电流，以及一个电池9供给的稳定电流。在显示发射端所安装的27.5kV线路带电时，整流桥6输出的电压更高，因此电压比较模块将选取来自整流桥6的电源输出，而关闭来自电池9的电源输出。电压比较模块10将电源供给信号控制模块11。此模块根据输入电源特性，动态控制无线发射模块12的发射频率。经过整流后的感应电流是带有纹波的，信号控制模块11采用脉冲宽度调制来对发射频率进行控制，且可判断线路带电。此时，无线发射模块12发射“线路带电”的信息。信号控制模块包括波纹鉴别电路。波纹鉴别电路用于识别电源输入是否带有交流电产生的波纹信号。

类似的，当显示发射端所安装的27.5kV线路不带电时，整流桥6无任何输出，因此LED驱动无任何电源输入，LED指示灯不亮。同时，电压比较模块将选取来自电池9的电源输出。电压比较模块10将电源供给信号控制模块11。信号控制模块11监测到电源输入为平稳的直流输入，判断为27.5kV线路不带电。信号控制模块11将降低无线发射模块12的发射频率，且发射内容为“线路无电”。由于显示发射端线路带电和不带电两种情况下，均会发出信号内容不同的无线电信号，因此本设计可有效区别设备带电、不带电和信号丢失的情况。

如图3所示，所述LED驱动7包括储能电容C、能量泄放管D、限流电阻R和LED灯，所述能量泄放管、限流电阻、LED灯和储能电容串联在一起，通过LED灯光闪烁来警示带电状态。所述能量泄放管为电压保护用的瞬变抑制二极管。

显示接收端安装在主控室或值班室。无线电信号接收器3将接收并处理无线信号发射器发出的设备带电信号，并在室内带电指示装置4中显示相应的设备带电状态，无线电信号接收器3和室内带电指示装置4由AC220V供电。

当27.5kV线路不带电时，放置在线路上的等电位带电显示器1的闪烁灯光熄灭。处于主控室的无线电信号接收器3将接收并处理无线信号发射器发出的“线路无电”信号，并在室内带电指示装置4显示相应的设备不带电状态。

当27.5kV线路带电时，放置在线路上的等电位带电显示器1的灯光闪烁。处于主控室的无线电信号接收器3将接收并处理无线信号发射器发出的设备带电信号，并在室内带电指示装置4显示相应的设备带电状态。

实施例一：

在图1中，等电位带电显示器1及无线信号发射器2直接放置在带电线路上。在主控室，安装一个相应的无线信号接收器3和室内带电指示装置4，接收器和带电指示装置由AC220V电源供电。通过接收从无线信号发射器2发送的信号，带电指示装置判断设备的带电状况，并以此向主控室提供带电信息。

实施例二：

如图3所示，仅列举一种LED驱动7的形式，LED驱动模块包括储能电容、能量泄放管、限流电阻和LED灯，能量泄放管、限流电阻、LED灯和储能电容串联在一起。所述能量泄放管采用瞬变抑制二极管。

由于线圈取能的能量微弱，直接用它来驱动发光器件LED灯的话，显示的亮度不高，可视度不好，起不到带电提示的作用，因此带电显示功能的实现采用蓄能点灯的方式，当由整流模块产生的电压低于储能电容C两端的电压时，储能电容C处于充电状态，此时能量泄放管D呈高阻抗，用作带电显示的发光LED灯不亮；当储能电容C两端的电压大于能量泄放管D的导通电压时，能量泄放管D导通，此时储能电容C通过由能量泄放管D，限流电阻R，以及LED灯构成的放电回路放电，从而LED灯点亮；当储能电容C两端的电压不足以维持能量泄放管导通D时，储能电容C结束放电，继而转入充电状态，准备下一次放电点亮LED灯。其具体工作过程如下：首先外界输入电流通过整流不断的对储能电容进行充电。当电容两端的电压到达40伏时能量释放管导通，储能电容的电荷通过LED释放发光。当储能电容两端的电压降低到1.7伏时，能量释放管关闭，电路进入下一个充电周期。

实施例三：

如图4所示，仅列举一种取能模块5的形式：基于磁场感应电源取能的形式。除此形式外，取能模块5还可以以基于电场取能或者其他取能形式存在。一种27.5kV带电显示装置的基于磁场感应电源取能部分，包括取能线圈14。取能线圈的一侧为导线16，其另一侧和整流器连接。取能线圈为包含铁芯13的感应线圈。

本实施例中，27.5kV带电显示装置利用磁感应原理，通过取能线圈和铁芯从高压母线或线路上感应取能,然后经过整流模块6供给LED驱动模块7。在确定线圈匝数和最小启动电流间的基本关系后，将线圈带后续电路和实际负载进行实测,最后确定线圈匝数为800匝，用漆包铜线均匀缠绕在铁心上。为了防止雷电冲击电流和瞬时故障大电流,线圈输出前并联了了一个瞬变抑制二极管15以限制感应线圈输出的冲击电压。

说明书已经详细说明了本发明的必要技术内容，普通技术人员完全可以依据说明书实施本发明，对于各模块内部的具体结构不再赘述。

Claims (2)

1.电力线路带电指示装置，其特征在于，包括感应电源取能模块(5)、AC/DC整流模块(6)、LED模块、电池(9)、电压比较模块(10)、信号控制模块(11)和无线发射模块(12)；

感应电源取能模块(5)和AC/DC整流模块(6)的输入端连接，AC/DC整流模块(6)的一个输出端与LED模块连接，AC/DC整流模块(6)的第二个输出端与电压比较模块(10)的第一输入端连接，电压比较模块(10)的第二输入端连接电池(9)，电压比较模块(10)的输出端通过信号控制模块(11)连接无线发射模块(12)；

所述电压比较模块(10)用于在各路输入中选择较高的一路作为选定电源，为信号控制模块(11)和无线发射模块(12)供电；

所述信号控制模块(11)对选定的输入电源的电源特性进行鉴别后控制无线发射模块的发射信号；所述选定电源的特性为标准直流电源或带波纹的直流电源。

2.电力线路带电指示方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)通过感应取电的方式从27.5kV电力线路上获取电能，并对其作交直流转换，称为第一路电源，此电源特性为带波纹的直流电；

2)以电池作为第二路电源，此电源为标准直流电；

3)电压比较模块在第一路电源和第二路电源之间选择较高的一路作为选定电源并输出，为信号控制模块和无线发射模块供电；

4)信号控制模块鉴别选定电源的电源特性，控制无线发射模块发射“线路带电”或“线路失电”的无线信号；

5)接收端通过无线信号判断选定电源的特性，进而判断出电力网的带电情况。