CN110335442A - 一种安全距离测量仪及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力安全技术领域，具体涉及一种安全距离测量仪及其测量方法，该测量仪包括测量仪壳体，安装在测量仪壳体外侧上端的磁场检测模块、安装在测量仪壳体内部的电路部分，所述的电路部分包括CPU控制模块、接收并处理来自磁场检测模块的信息并与CPU控制模块连接的信号处理模块、与CPU控制模块连接的存储模块、为CPU控制模块及整个测量仪提供电量的电源模块、与CPU控制模块连接的语音控制模块及语音报警模块、与CPU控制模块连接用于屏显的显示模块、与CPU控制模块连接的对磁场进行距离测量的激光测距模块。该测量仪可随身携带，遇到安全距离不够时，会发出报警音，时时刻刻提醒工作人员安全距离。

Description

一种安全距离测量仪及其测量方法

技术领域

本发明属于电力安全技术领域，具体涉及一种安全距离测量仪及测量方法。

背景技术

在变电站施工时，根据不同的电压等级，有不同的安全距离，相同电压等级，根据不同的工作模式，还有不同安全距离。例如《电力安全工作规程》表3规定，作业人员工作中正常活动范围与设备带电部分的安全距离，10kV及以下，安全距离是0.38米；35kV安全距离是0.6米；220kV安全距离是3米；500kV安全距离是5米等，工作时，超过这个距离，属于安全范围。

在实际工作中，这些距离只能靠目测或者根据经验，比如10kV电压等级，工作中正常活动范围与设备带电部分的安全距离是0.38米，作业人员前面就是高压设备，怎么判断工作人员离高压设备带电部分距离是0.38米，又不能现场测量，只能根据感觉。有些工作人员对长度或者距离不是很敏感，有时把0.5米远的距离非认为是0.38米，明明属于安全范围，就认为不安全了，要工作就必须停电，否则，需要按照规程办理带电工作票进行带电作业或者停工，这种情况相对还好一点，虽然影响了工作，起码不会发生安全事故。

另一种情况，220kV电压等级设备，工作中正常活动范围与设备带电部分的安全距离，安全距离规程规定是3米，由于对距离没有一个准确概念，距离设备3米，总认为这个距离远大于3米，属于安全范围，实际距离也许只有2.8米，小于安全规程规定的安全距离，要发生电击等严重的人身和设备事故，严重影响电力系统的生产安全，将带来不可估量的损失。

公告号为CN102339519A的专利文献公开了一种电力安全距离语音提示系统，包括电磁场强度传感器单元、单片机处理单元、功放单元、供电单元及控制按钮单元；电磁场强度传感器单元是采用场效应管感应到交变的电压，单片机处理单元是采用模/数转换电路、单片智能电脑系统及定制语音芯片组成；通过交流电磁强度传感器感应出交变的电压、单片机的模/数转换电路的转换、单片智能电脑系统的计算判断处理，当磁场强度大于规定的数值时，系统便触发定制语音芯片内储存的内容，通过功放驱动喇叭放出语音。利用在高压电力线或高压带电体附近有电磁场强的分布，通过检测电磁场的强度就可以判断距离高压带电体的距离，不同等级的高压电磁场强度不同，可判断不同等级的安全距离并通过语音播放，提示操作者的安全生产，然而，对于安全距离的测量，该专利中并没有给出安全距离的测量方法，其测量结果还是磁场强度，不够直观。语音系统没有直接报出实际距离，作业人员现处于什么位置，也就是处于什么样的危险程度，心中没有底。电场受环境因素影响大，特别是湿度，现场测量的磁场强度和安全规程规定的安全距离并不是在同一条件下测量，其结果误差很大，可能直接影响工作人员安全。通过检测电磁场的强度就可以判断距离高压带电体的距离，具体怎么判断，并没有给出。另外系统设定：10KV≤2米、 35KV≤2.5米、110KV≤3.5米、220KV≤4米，以上都是每0.5米/一档设定；《电力安全工作规程》并没这样规定，这些数据来源无法考证，也没有给出在什么样的工作模式，比如案例介绍10kV安全距离小于2米，低于2米，就一直告警，工作人员根本无法工作。例如标准10kV高压柜宽度800mm，如果相邻高压柜不停电，本高压柜就无法检修，和规程相悖。

公告号为CN 106370083 A的专利文献公开了一种变电站安全距离测量装 置，包括安装在定型软管一端的标尺接头，两组伸缩标尺铰接在固设在标尺接头上的铰接板上，两组伸缩标尺分别对应 10kV、35kV 配电装置安全距离的 6 个尺寸，定性软管的另一端螺接伸缩管，伸缩管低端安装有耐磨护套，标尺接头设有 LED 灯， 开关设在伸缩管低端，该测距装置是通过两组伸缩标尺进行距离的测量，使用不方便，不能精准测量出安全距离的范围，不能满足例如在变电检修过程中检修人员与带电设备的安全距离的精准测量，有可能导致检修人员和电力设备发生触电事故。

基于这种情况，亟需发明一种精准测量的安全距离测量仪，时时刻刻准确提醒工作人员的安全，可大大降低安全事故的发生。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种安全距离测量仪，该测量仪可随身携带，进入高压电厂区时，当测量安全距离接近、相同或是小于设定安全距离时，会发出报语音报警提示，时时刻刻提醒工作人员安全距离，使用本发明提供的测量仪进行安全距离的测量方法，测量精准，既能保证工作人员安全，又提高了工作和测量效率。

本发明的技术方案是：

一种安全距离测量仪，包括测量仪壳体，测量仪壳体正面设置有显示屏、指示灯、声音和选择按键，还包括安装在测量仪壳体外侧上端的磁场检测模块、安装在测量仪壳体内部的电路部分，所述的电路部分包括CPU控制模块、接收并处理来自磁场检测模块的信息并与CPU控制模块连接的信号处理模块、与CPU控制模块连接的存储模块、为CPU控制模块及整个测量仪提供电量的电源模块、与CPU控制模块连接的语音控制模块及语音报警模块、与CPU控制模块连接用于屏显的显示模块、与CPU控制模块连接的对磁场进行距离测量的激光测距模块。

具体的，所述的磁场检测模块包括至少一个霍尔元件，霍尔元件由一个或者多个呈阵列形式排布。

具体的，所述的磁场检测模块包括至少一个测磁感应线圈，测磁感应线圈由单个线圈构成或者由多个线圈并联和/或者串联构成。

具体的，所述的信号处理模块包括霍尔元件激励源及将霍尔元件或者测磁感应线圈输出信号进行放大的信号放大器。

具体的，所述的激光测距模块包括设置在测量仪壳上的激光测距装置。

具体的，还包括用于电压模式转换的电压转化模块。

一种测量安全距离的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、单一高压电场区内，打开测量仪电源开关，根据工作现场电压等级，选择相应电压，根据工作任务选择工作模式并设定安全距离值；

S2、磁场检测模块工作进行磁场的测量，显示屏上实时显示测量距离及磁场强度，工作人员接近带电设备的过程中，测量结果接近或者达到设定安全距离值时发出语音告警提示；

S3、进入复合高压电厂区时，选择一处测量地点，确保激光光速能到达测量电力设备，启动激光测距模块进行安全距离的测量，显示屏上显示测量距离及磁场强度及激光测量模块测量的安全距离值，工作人员根据显示的两种安全距离值结果进行判断是否为安全距离，当激光测距模块测量的结果接近或者达到设定安全距离值时发出语音告警提示；

S4、使用完毕，关闭电源。

在电力设备运行期间，人与带电体、带电体与带电体、带电体与地面、带电体与其他设备之间所需保持的最小距离，称安全距离。只有当实际距离大于安全距离时，人体与设备才安全，所以保证规范的安全距离对于衡量和保证人身安全和电力设备正常运行具有不可缺少的意义。

在运行变电站点的日常工作中，运行人员受工作经验及工作能力等方面因素限制，在日常巡视、布置安全措施等工作中有误碰带电设备的安全隐患，电力系统内误入间隔误碰带电设备情况频发。比如在变电检修过程中，检修人员在部分间隔停电过程中面对相邻带电间隔仅依靠人工目测或者是现有技术使用的一些安全距离测量仪来判定安全距离难以精确，有可能导致检修人员和机械设备发生触电事故。而外来施工人员因工作状态不佳或对厂站不熟悉等原因，在日常巡视、布置安全措施、现场检修等工作中有误碰带电设备的安全隐患，电力系统内类似事故事件层出不穷。目前在电力安全距离测量装置技术领域内，普遍通过直接测量带电设备与施工人员之间的距离，都侧重于采用单一方案测量与电力设备之间的安全距离，比如使用磁场检测装置对电力设备产生的磁场进行测量以达到测量与其之间的距离，从而得出安全距离，另外还有使用标尺接头、无人机等一些测距装置进行直接或者是间接的测量，使用磁场检测装置测量安全距离的方案是通过检测电磁场的强度就可以判断距离高压带电体的距离，此种方案存在一定的局限性，因为单一电厂区只有一个产生磁场的电力设备，那个磁场是唯一的没有叠加，如果要是进入复合电力厂区时，电力线路中有多个电力设备，来自多个电力设备产生的磁场会进行不同程度的磁场的叠加，磁场的叠加就是在空间中有两个或两个以上的磁场，它们在一起相互影响就形成了一个新磁场，这个新磁场就是原来那几个磁场的叠加，通过磁场测量装置进行安全距离的测量时没人考虑磁场叠加的问题，可是这个问题对测量结果准确与否是存在一定影响的，所以导致了现有技术中存在的一些测量仪器不精准的现象；针对此问题激光测距方式可以解决，激光测距是利用激光对目标的距离进行准确测定的方式，其所使用的激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离，然而，单一的激光测距方式同样存在一定的弊端，因为激光测距方式需要首先选定测量地点，然后才进行测量，所以测量时比较繁琐，不能实时进行测量显示，对工作人员来说比较费时，不是特别需要不考虑使用激光测距的方式。

本发明的有益效果是：该测量仪包括测量仪壳体，测量仪壳体正面设置有显示屏、指示灯和选择按键，还包括安装在测量仪壳体外侧上端的磁场检测模块、安装在测量仪壳体内部的电路部分，所述的电路部分包括CPU控制模块、接收并处理来自磁场检测模块的信息并与CPU控制模块连接的信号处理模块、与CPU控制模块连接的存储模块、为CPU控制模块及整个测量仪提供电量的电源模块、与CPU控制模块连接的语音控制模块及语音报警模块、与CPU控制模块连接用于屏显的显示模块、与CPU控制模块连接的对磁场进行距离测量的激光测距模块。磁场检测模块是由霍尔元件或测磁感应线圈等构成，其测量根据是：工频高压带电设备周围会产生变化磁场，磁场强度与磁通密度成正比关系，空间磁场强度测量，实质是磁通密度的测量，通常利用电磁感应原理将磁场密度转变为电动势来测量，测量磁通密度时，将霍尔元件或测磁感应线圈与信息处理单元进行模数转换，然后将转化之后的数据信息传递给CPU控制模块，CPU

控制模块根据设定的换算关系和折算系数，计算出安全距离并在测量仪显示屏上直接显示为安全距离。

本发明提供的测距仪同时包括有激光测距模块，激光测距模块包括设置在测量仪壳上的激光测距装置，通过设置激光测距装置可以对带电设备进行实际距离测量，根据电力厂区磁场情况进行选择，出现多磁场的情况下通过激光测距模块进行重复距离测量以对测量的结果进行验证和比较分析，两种模块测量结果不相同时作出报警提示，两种测量结构相近或是相差比较大时，工作人员在显示的结果的基础上同时依据工作经验作出正确的判断，然后作出再次测量等操作再次验证，考虑到磁场叠加对测量精度的影响及激光测量的不方便性，本发明根据具体需要进行选择性的测量，同时可对一种测量方式的测量结果进行验证，可大大提高定位精度和工作效率，进一步提高工作人员的安全性。另外根据需要可以将信号通过无线网络把测量点位置信息输入计算机，配合相应软件进行安全距离的判断和存储。

《电力安全工作规程》规定的安全距离是在一定条件下测量的，如空气中湿度，温度、海拔、气压等。高压带电设备周围有电场，变化的电场产生变化的磁场，距离带电设备越近，磁场越强，把磁场强度和距离对应起来，对应关系存储在测量仪存储模块内，CPU控制模块根据现场测量磁场强度，直接转化

为测量距离，在显示屏上显示，到接近设定安全值时，通过语音报警模块提示使现场工作人员真实感受到自己与导电设备的安全距离，通过现场距离报警提示也会进一步提高人员工作能力，准确判断安全距离，避免发生安全事故，同时可对工作人员以经验判断的可靠性进行验证和提升。

本发明提供的测量仪可以随身携带，根据单一厂区和复合厂区等不同情况进行模式选择，克服了单一使用激光测距的不方便性的问题，解决了复合厂区磁场检测的不精准的问题，本发明可准确定位出电力设备的际距离，遇到安全距离不够时或者是两种测量结果不相同时，发出报警提示时时刻刻提醒工作人员是否处于安全距离，由于每位工作人员佩戴有安全距离测量仪就可以放心工作，既保证安全，又提高了效率。

附图说明

图1是本发明的原理结构框架图；

图2为实施例1提供的测量仪的外观示意图。

具体实施方式

下面通过实施例和附图对本发明提供的技术方案进行详细的论述。

实施例1

如图1所示为本实施例提供的测量仪的原理结构框架图，图2是该测量仪的外观结构示意图，包括测量仪壳体，测量仪壳体正面设置有显示屏、指示灯和选择按键，选择按键包括：音量、模式、电压及开/关等按钮，且这些按钮与其对应的工作模块相对应。所述测量仪液晶显示屏在测量是上面会显示电压等级，工作模式下面显示实测安全距离和磁场强度，最下面显示安全规程规定的安全距离。还包括安装在测量仪壳体外侧上端的磁场检测模块、安装在测量仪壳体内部的电路部分，所述的电路部分包括CPU控制模块、接收并处理来自磁场检测模块的信息并与CPU控制模块连接的信号处理模块、与CPU控制模块连接的存储模块、为CPU控制模块及整个测量仪提供电量的电源模块、与CPU控制模块连接的语音控制模块及语音报警模块、与CPU控制模块连接用于屏显的

显示模块、与CPU控制模块连接的对磁场进行距离测量的激光测距模块，还包括用于电压模式转换的电压转化模块。

本实施例提供的磁场检测模块包括一个霍尔元件，所述的信号处理模块包括霍尔元件激励源及将霍尔元件或者测磁感应线圈输出信号进行放大的信号放大器。所述的CPU控制模块包括比较模块，该比较模块将磁场检测模块测量数据与激光测距模块测量数据进行对比分析并作出正确提示。所述的激光测距模块包括设置在测量仪壳上的激光测距装置，根据测量需要霍尔元件可为多个并呈阵列形式排布。

所述磁场检测模块是通过霍尔元件来实现磁场的测量，工频高压带电设备周围产生变化磁场，磁场强度与磁通密度成正比关系，空间磁场强度测量，实质是磁通密度的测量，通常利用电磁感应原理将磁场密度转变为电动势来测量，测量磁通密度时，将霍尔元件与信息处理模块连接进行模数转换，转换之后的信息被传输到CPU控制模块，CPU控制模块根据测量仪内设定的换算关系和折算系数，在测量仪显示屏上直接显示为安全距离。另一方面包括有激光测距模

块，出现多磁场的情况下通过激光测距模块进行重复距离测量，激光测距模块包括设置在测量仪壳上的激光测距装置，通过设置激光测距装置可以对带电设备进行实际距离测量，通过激光测距模块进行重复距离测量以对测量的结果进行验证和比较分析，两种模块测量结果不相同时作出报警提示，两种测量结构相近或是相差比较大时，工作人员在显示的结果的基础上同时依据工作经验作出正确的判断，然后作出再次测量等操作再次验证，考虑到磁场叠加对测量精度的影响及激光测量的不方便性，本发明根据具体需要进行选择性的测量，同时可对一种测量方式的测量结果进行验证，可大大提高定位精度和工作效率，进一步提高工作人员的安全性。

所述存储模块是和CPU模块连接，存储模块内存储电场和磁场的转换关系或者折算系数，不同电压等级不同工作模式安全数值及告警值所述电源模块是设置在测量仪内部，供给整个装置电源，采用可循环利用的锂电池供电，减少环境污染。

所述语音控制模块和CPU控制模块连接，不同电压等级周围有不同电场强度，在安全距离测量仪内部存储各种工作场合的安全电压等级基数，例如10kV、110kV、220kV。500kV等，仪器上设置按钮，进入不同的电压等级场地，进行顺序转换，切换到对应的电压等级，还可以加入语音控制，例如，进入10kV工作场地，工作人员说出带有“10kV”字段的语音，安全仪内部语音识别系统进

行相应的判断，根据10kV规定安全场强确定安全距离。

所述语音报警模块是和CPU控制模块连接，遇到设定的告警电场强度（距离）时，自动发出语音告警：“已经入带电危险范围，请远离危险区”，提醒工作人员远离带电设备，同时自动播报与带电设备的安全距离，时刻提醒工作人员安全，避免发生安全事故。所述CPU控制模块与磁场检测模块连接，另一端连接有电源模块，在测量仪左面设有电压转换按钮，每按 “电压”按键一下，对应电压等级指示灯会亮。在测量仪上设有两种工作模式指示灯，第一种是设备不停电时的安全距离测量模式指示灯1，第二种是作业人员工作中正常活动范围与设备带电部分的安全距离测量模式指示灯2，按压“模式”按钮，通过电压转换单元进行转换，指示灯1和指示灯2进行转换，每种工作模式《电力安全

工作规程》有不同的规定。例如设备不停电时的安全距离，10kV及以下是0.7米，20kV、35kV是1米，66kV、110kV是1.5米，220kV是3米等。

不同电压等级周围有不同电场强度，同一电压等级离带电设备远近不同，场强也是不一样的。例如10kV及以下，第二种工作模式安全距离是0.38米，对应的电场强度是多大，安全距离的大小转换为便于检测的场强大小进行测量，语音播报时，场强的大小转化为安全距离，使工作人员对距离有准确的意识，当工作人员接近带电设备0.38米时，仪器进行严重告警，提醒工作人员原理带电设备。当听到安全告警音时，工作人员会格外小心，可以很大程度上减少安全事故的发生。由于有了安全距离测量仪，时时刻刻提醒安全距离，时间长了

工作人员对安全距离会有更精准判断。

使用本实施例提供的测量仪进行安全距离的测量步骤如下：

S1、单一高压电场区内，打开测量仪电源开关，根据工作现场电压等级，选择相应电压，根据工作任务选择工作模式并设定安全距离值；

S2、磁场检测模块工作进行磁场的测量，显示屏上实时显示测量距离及磁场强度，工作人员接近带电设备的过程中，测量结果接近或者达到设定安全距离值时发出语音告警提示；

S3、进入复合高压电厂区时，选择一处测量地点，确保激光光速能到达测量电力设备，启动激光测距模块进行安全距离的测量，显示屏上显示测量距离及磁场强度及激光测量模块测量的安全距离值，工作人员根据显示的两种安全距离值结果进行判断是否为安全距离，当激光测距模块测量的结果接近或者达到设定安全距离值时发出语音告警提示；

S4、使用完毕，关闭电源。

实施例2

本实施例与实施例1不同的是所述的磁场检测模块包括至少一个测磁感应线圈，所述的测磁感应线圈产生一个代表被测磁场强度的模拟信号，所述的信号处理模块对该信号进行处理，并将其传递给CPU控制模块，CPU控制模块将其变换为可识别的声音、数字等信号输出通过声音传播出来或者是显示瓶显示出来。测磁感应线圈可由单个线圈构成，也可由多个线圈并联和/或者串联构成。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种安全距离测量仪，包括测量仪壳体，测量仪壳体正面设置有显示屏、指示灯和选择按键，其特征在于，还包括安装在测量仪壳体外侧上端的磁场检测模块、安装在测量仪壳体内部的电路部分，所述的电路部分包括CPU控制模块、接收并处理来自磁场检测模块的信息并与CPU控制模块连接的信号处理模块、与CPU控制模块连接的存储模块、为CPU控制模块及整个测量仪提供电量的电源模块、与CPU控制模块连接的语音控制模块及语音报警模块、与CPU控制模块连接用于屏显的显示模块、与CPU控制模块连接的对磁场进行距离测量的激光测距模块。

2.根据权利要求1所述安全距离测量仪，其特征在于，所述的磁场检测模块包括至少一个霍尔元件，霍尔元件由一个或者多个呈阵列形式排布。

3.根据权利要求1所述安全距离测量仪，其特征在于，所述的磁场检测模块包括至少一个测磁感应线圈，测磁感应线圈由单个线圈构成或者由多个线圈并联和/或者串联构成。

4.根据权利要求2或者3所述安全距离测量仪，其特征在于，所述的信号处理模块包括霍尔元件激励源及将霍尔元件或者测磁感应线圈输出信号进行放大的信号放大器。

5.根据权利要求1所述安全距离测量仪，其特征在于，所述的激光测距模块包括设置在测量仪壳上的激光测距装置。

6.根据权利要求1所述安全距离测量仪，其特征在于，还包括用于电压模式转换的电压转化模块。

7.一种使用上述任意权利要求所述的安全距离测量仪测量安全距离的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、单一高压电场区内，打开测量仪电源开关，根据工作现场电压等级，选择相应电压，根据工作任务选择工作模式并设定安全距离值；

S2、磁场检测模块工作进行磁场的测量，显示屏上实时显示测量距离及磁场强度，工作人员接近带电设备的过程中，测量结果接近或者达到设定安全距离值时发出语音告警提示；

S3、进入复合高压电厂区时，选择一处测量地点，确保激光光速能到达测量电力设备，启动激光测距模块进行安全距离的测量，显示屏上显示测量距离及磁场强度及激光测量模块测量的安全距离值，工作人员根据显示的两种安全距离值结果进行判断是否为安全距离，当激光测距模块测量的结果接近或者达到设定安全距离值时发出语音告警提示；

S4、使用完毕，关闭电源。