CN111077411A - 一种从高压线路下方地面显示接地点的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从高压线路下方地面显示接地点的方法及装置，适用于无接地线的杆塔，属于电力系统巡检技术领域。技术方案是：靠近杆塔的地面（2）下面埋设电极一（5）和电极二（6），信号处理器（4）由运算模块和接地故障指示模块组成，电极一（5）和电极二（6）的输出端分别连接隔离变压器T1的两个输入端；接地故障指示模块由翻牌指示电路和夜间启动光闪电路依次连接组成。本发明通过检测高压输电线路接地引线电流与地面电位差，确定是否为接地点，然后发出相应信号，可用于一切无接地线的高压输电线路，方便快捷查找接地点。
Description
技术领域
本发明涉及一种从高压线路下方地面显示接地点的方法及装置，适用于无接地线的杆塔，属于电力系统巡检技术领域。
背景技术
目前，35kV、10kV高压输电线路以接地事故居多，雷雨季节是接地事故频发的高峰。某条输电线路如果发生接地故障，如无避雷器开关等辅助设备也只有是绝缘子。架空线路绝缘子由于外力机械损伤破坏,过电压，龟裂，脱釉，自然老化严重积污（粉尘污染污秽）等原因，会使绝缘子发生闪络放电或击穿，导致接地而造成大面积停电。此类事故多发生在10kV 35kV线路上。绝缘子造成接地事故，如果绝缘子有明显击穿点的，在查找接地时可以用高倍望远镜看到，无人直升机查寻也能发现，确定是接地点后直接更换新绝缘子即可。但是，绝缘子有明显击穿点的只占40%左右，有60%绝缘子内部碎裂后外观不十分明显，无法从外观直接观察到，高倍望远镜和无人直升机都不能发现，只能依靠人工登杆作业，仔细观察或用仪器实际测量绝缘子好与坏。已有技术存在的问题是：一线工人查找输电线路接地点是最为艰辛的工作，实际工作中，主要靠目测找接地点；有人设计了故障指示器，但其工作原理是检测线路接地后的 5次谐波，误动作多，不可靠，实际应用效果不佳。高压线路的杆塔分为有接地线和无接地线两种，对于有接地线的杆塔，本申请人的发明专利201510792698.X、“一种避雷器接地指示器及避雷器接地指示方法”已经解决了上述问题。但是，对于无接地线的杆塔，已有技术没有有效的解决办法。
发明内容
本发明目的是提供一种从高压线路下方地面显示接地点的方法及装置，适用于无接地线的杆塔，通过检测高压输电线路接地引线电流与地面电位差，确定是否为接地点，然后发出相应信号，可用于一切无接地线的高压输电线路，方便快捷查找接地点，解决背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：
一种从高压线路下方地面显示接地点的装置，在杆塔的上部设有太阳能电池板，在杆塔的下部设有报警显示器和翻色板指示器，靠近杆塔的地面下面埋设电极一和电极二，杆塔、电极一和电极二在一条直线上，电极一位于杆塔和电极二之间，电极一紧靠杆塔，电极一与电极二之间相距1米，电极一中心线、电极二中心线和杆塔中心线相互平行，三条中心线位于与地面垂直的同一平面内；所述信号处理器由运算模块和接地故障指示模块组成，所述运算模块包括：隔离变压器T1、交流限幅电路、限流保护电路和放大电路依次连接组成，电极一和电极二的输出端分别连接隔离变压器T1的两个输入端；所述接地故障指示模块由翻牌指示电路和夜间启动光闪电路依次连接组成，翻牌指示电路由场效应管Q4、三极管Q3、继电器K1、翻色板电机M和翻转限位S1依次连接构成，放大电路的输出端连接场效应管Q4，翻色板电机M驱动连接翻色板指示器，翻转限位S1位于翻色板指示器上；夜间启动光闪电路由通断震荡电路、三极管Q1、发光管LED1-6和电压比较电路依次连接组成；发光管LED1-6为报警显示器，翻色板指示器由翻色板电机M、翻转限位S1和色板组成，翻色板电机M的电机轴上设有色板，色板上具有两种颜色，翻色板电机M驱动色板转动，色板匹配翻转限位S1，限制色板转动角度。
所述太阳能电池板由太阳能板、锂电池组和稳压电路依次连接构成，太阳能板与锂电池组连接充电，锂电池组经稳压电路后输出电源，为信号处理器、报警显示器和翻色板指示器供电。
所述交流限幅电路由电阻R1和二极管D1 组成，所述限流保护电路由电阻R2和电阻 R3组成，所述放大电路由芯片U2组成，芯片U2为上海微晶科技公司产的VG54-123-M芯片。
隔离变压器T1隔离高电位以保障仪器及人员的安全；电阻R1和二极管D1 组成的交流限幅电路，使交流信号控制在3V以下，经电阻R2和电阻 R3组成限流保护电路后进入放大电路的芯片U2，此芯片是上海微晶科技公司产的VG54-123-M芯片，此芯片输入灵敏度高，典型值是VT=61mv，核心功能是对微小电流放大，用于判断放大电路是否输出高电平，当地线电流大于0.01A 且有大于5毫秒的延时，输出高电平。
所述比较电路由电压比较芯片U4、光敏二极管、电阻R6、电阻R7和电阻R8组成，白天阳光光线强，比较电路输出高电平，三极管Q2是不导通，报警显示器不工作。在夜间输出低电平，三极管Q2导通，所述通断震荡电路由555芯片U3、电容C11、电阻R4、电阻R5、二极管D2和二极管 D3 组成，555芯片U3输出3秒为低电平，输出2秒为高电平，控制三极管Q1的导通与关闭，使发光管LED1—6 光闪，便于巡检人员从远方发现。
电压比较芯片U4是 LM393、光敏二极管为GJI光敏二极管。
所述翻色板指示器、信号处理器和报警显示器设置在桶形的壳体内，上端开口设有护罩，壳体外壁上设有报警显示器；内底部设有信号处理器的电路板和隔离变压器T1，壳体上部设有翻色板电机M，翻色板电机M的电机轴垂直向上布置，电机轴上设有色板，色板具有红白两种颜色，色板位于护罩内，翻转限位S1设置在护罩上，限制色板转动角度，护罩上开有窗口。
一种从高压线路下方地面显示接地点的方法，采用上述装置对无接地线高压线路的杆塔上绝缘子是否被雷电击穿进行检测并显示，无接地线高压线路的杆塔上没有避雷器，只有绝缘子支撑高压导线经过；具体步骤如下：
当某绝缘子被击穿，出现接地故障时，接地电流沿杆塔导向大地；在杆塔的下方地面出现一个以杆塔为圆心的向周围扩散的跨步电压；埋于地面下面的电极一和电极二产生电压差信号，进入隔离变压器T1，隔离变压器T1隔离高电位以保障安全；输出信号经交流限幅电路，使交流信号控制在3V以下；经限流保护电路后进入放大电路，当电流大于0.01A 且有大于5毫秒的延时，输出高电平；其余输出低电平；
输出高电平使得场效应管Q4导通，接通太阳能电池板电源的负极；翻牌指示电路工作，首先三极管Q3导通继电器K1动作，翻色板电机M转动，色板由一种颜色转动到另一种颜色，便于白天巡查人员发现；色板转动到位后触动翻转限位S1，翻色板电机M停止转动；如果是白天，阳光光线强，电压比较电路输出高电平，报警显示器不工作；如果是夜间，电压比较电路输出低电平，报警显示器工作；发出光闪，便于巡检人员从远方发现。
本发明的有益效果是：适用于无接地线的杆塔，通过检测高压输电线路接地引线电流与地面电位差，确定是否为接地点，然后发出相应信号，可用于一切无接地线的高压输电线路，方便快捷查找接地点。
附图说明
图1 是本发明实施例结构示意图；
图2 是本发明实施例的壳体示意图；
图3是本发明实施例的壳体内部示意图；
图 4是本发明的系统框图；
图5是本发明实施例的具体图；
图6是本发明实施例的太阳能电池板示意图；
图7是本发明实施例的运算模块示意图；
图8是本发明实施例的翻牌指示电路和夜间启动光闪电路示意图；
图中：杆塔1、地面2、太阳能电池板3、信号处理器4、电极一5、电极二6、报警显示器7、翻色板指示器8、壳体9、电机轴10、护罩11、色板12、窗口13、太阳能板14。
具体实施方式
下面结合附图与实施例，对本发明技术方案作进一步详细的说明。
一种从高压线路下方地面显示接地点的装置，在杆塔1的上部设有太阳能电池板3，在杆塔1的下部设有报警显示器7和翻色板指示器8，靠近杆塔的地面2下面埋设电极一5和电极二6，杆塔、电极一5和电极二6在一条直线上，电极一5位于杆塔和电极二6之间，电极一5紧靠杆塔，电极一5与电极二6之间相距1米，电极一5中心线、电极二6中心线和杆塔1中心线相互平行，三条中心线位于与地面垂直的同一平面内；所述信号处理器4由运算模块和接地故障指示模块组成，所述运算模块包括：隔离变压器T1、交流限幅电路、限流保护电路和放大电路依次连接组成，电极一5和电极二6的输出端分别连接隔离变压器T1的两个输入端；所述接地故障指示模块由翻牌指示电路和夜间启动光闪电路依次连接组成，翻牌指示电路由场效应管Q4、三极管Q3、继电器K1、翻色板电机M和翻转限位S1依次连接构成，放大电路的输出端连接场效应管Q4，翻色板电机M驱动连接翻色板指示器8，翻转限位S1位于翻色板指示器8上；夜间启动光闪电路由通断震荡电路、三极管Q1、发光管LED1-6和电压比较电路依次连接组成；发光管LED1-6为报警显示器7，翻色板指示器8由翻色板电机M、翻转限位S1和色板12组成，翻色板电机M的电机轴10上设有色板12，色板上具有两种颜色，翻色板电机M驱动色板转动，色板匹配翻转限位S1，限制色板转动角度。
所述太阳能电池板3由太阳能板14、锂电池组BT1和稳压电路依次连接构成，太阳能板与锂电池组连接充电，锂电池组经稳压电路后输出电源，为信号处理器4、报警显示器7和翻色板指示器8供电。
所述交流限幅电路由电阻R1和二极管D1 组成，所述限流保护电路由电阻R2和电阻 R3组成，所述放大电路由芯片U2组成，芯片U2为上海微晶科技公司产的VG54-123-M芯片。
隔离变压器T1隔离高电位以保障仪器及人员的安全；电阻R1和二极管D1 组成的交流限幅电路，使交流信号控制在3V以下，经电阻R2和电阻 R3组成限流保护电路后进入放大电路的芯片U2，此芯片是上海微晶科技公司产的VG54-123-M芯片，此芯片输入灵敏度高，典型值是VT=61mv，核心功能是对微小电流放大，用于判断放大电路是否输出高电平，当地线电流大于0.01A 且有大于5毫秒的延时，输出高电平。
所述比较电路，由电压比较芯片U4、光敏二极管、电阻R6、电阻R7和电阻R8组成，白天阳光光线强，比较电路输出高电平，三极管Q2是不导通，报警显示器7不工作；在夜间输出低电平，三极管Q2导通，所述通断震荡电路由555芯片U3、电容C11、电阻R4、电阻R5、二极管D2和二极管 D3 组成，555芯片U3输出3秒为低电平，输出2秒为高电平，控制三极管Q1的导通与关闭，使发光管LED1—6 光闪，便于巡检人员从远方发现。
电压比较芯片U4是 LM393、光敏二极管为GJI光敏二极管。
所述翻色板指示器8、信号处理器4和报警显示器7设置在桶形的壳体9内，上端开口设有护罩11，壳体9外壁上设有报警显示器7；内底部设有信号处理器4的电路板和隔离变压器T1，壳体上部设有翻色板电机M，翻色板电机M的电机轴10垂直向上布置，电机轴10上设有色板12，色板12具有红白两种颜色，色板12位于护罩11内，翻转限位S1设置在护罩上，限制色板转动角度，护罩上开有窗口13。
一种从高压线路下方地面显示接地点的方法，采用上述装置对无接地线高压线路的杆塔上绝缘子是否被雷电击穿进行检测并显示，无接地线高压线路的杆塔上没有避雷器，只有绝缘子支撑高压导线经过；具体步骤如下：
当某绝缘子被击穿，出现接地故障时，接地电流沿杆塔导向大地；在杆塔1的下方地面出现一个以杆塔为圆心的向周围扩散的跨步电压；埋于地面2下面的电极一5和电极二6产生电压差信号，进入隔离变压器T1，隔离变压器T1隔离高电位以保障安全；输出信号经交流限幅电路，使交流信号控制在3V以下；经限流保护电路后进入放大电路，当电流大于0.01A且有大于5毫秒的延时，输出高电平；其余输出低电平；
输出高电平使得场效应管Q4导通，接通太阳能电池板3电源的负极；翻牌指示电路工作，首先三极管Q3导通继电器K1动作，翻色板电机M转动，色板由一种颜色转动到另一种颜色，便于白天巡查人员发现；色板转动到位后触动翻转限位S1，翻色板电机M停止转动；如果是白天，阳光光线强，电压比较电路输出高电平，报警显示器7不工作；如果是夜间，电压比较电路输出低电平，报警显示器7工作；发出光闪，便于巡检人员从远方发现。
在实施例中，当某处因绝缘子出现缺陷，出现接地故障时，接地电流一定会沿直杆导向大地。在电杆的下方地面出现一个以电杆为圆心的向周围扩散的电位（即跨步电压）。如果此时人靠近，十分危险，会因跨步电压触电。从侧面证明，安装两个电极，一个靠近电杆，另一个远离其一米，两个电极之间就有很强的电位差，就能取得接地信号。本发明整体框图见附图4，实施例框图见附图5。
太阳能电池板3为长效电源，原理图见附图6；微型12v20ma太阳能板取能，经二极管D1、电容C1后给15V铁锂电池组BT1充电，再经 7812V稳压电路为后续电路提供长效可靠工作电源。
运算模块原理图见附图7，电极一5、电极二6一远一近相隔1米安装在杆塔1下方地面2的土壤中，隔离变压器T1隔离高电位以保障仪器及人员的安全。电阻R1、二极管D1进行交流限幅，使交流信号控制在3V以下；经电阻R2、电阻R3限流保护后进入芯片U2，此芯片是上海微晶科技公司产的VG54-123-M芯片，输入灵敏度高，典型值是VT=61mv。核心功能是对微小电流放大，当地线电流大于0.01A 且有大于5毫秒的延时，输出高电平。
翻牌指示电路和夜间启动光闪电路原理图见附图8；当有接地信号输出后，U2芯片的7脚输出高电平。场效应管Q4导通，等于接通电源的负极，首先三极管Q3导通，继电器K1动作，翻色板电机M转动，色板12由白色转动到红色，触及翻转限位S1打开，翻色板电机M停止转动。电压比较芯片U4是 LM393电压比较芯片，与光敏二极管GJI、电阻R6、电阻R7、电阻R8组成电压比较电路。
如果当时间是白天，阳光光线强，输出高电平，三极管Q2是不导通，报警显示器7白天不工作，翻色板电机M工作；如果在夜间，电压比较电路输出低电平，三极管Q2导通，555芯片U3和电容C11、电阻R4、电阻R5、二极管D2、二极管D3组成通断震荡电路，555芯片U3的3脚输出3秒为低电平、2秒为高电平，控制三极管Q1的导通与关闭，使发光管LED1—6 光闪，即报警显示器7发出光闪，便于巡检人员从远方发现。
在实施例中，太阳能板14为12v50mA的光伏板，与强磁铁通过环氧树脂浇注为一体， 便于直接粘附架构金具上面。电极一、电机二采用炭棒制成，导电率高却耐腐蚀，便于长期埋与地下。
本发明工作原理清晰，安装便捷，更便于时时检测设备的好坏，输电线路发生接地后，能在接地点的下方地面有显示，不需要攀爬到杆塔上查看，为准确快速找到事故点、恢复送电打下基础。
Claims (5)
1.一种从高压线路下方地面显示接地点的装置，其特征在于：在杆塔（1）的上部设有太阳能电池板（3），在杆塔（1）的下部设有报警显示器（7）和翻色板指示器（8），靠近杆塔的地面（2）下面埋设电极一（5）和电极二（6），杆塔、电极一（5）和电极二（6）在一条直线上，电极一（5）位于杆塔和电极二（6）之间，电极一（5）紧靠杆塔，电极一（5）与电极二（6）之间相距1米，电极一（5）中心线、电极二（6）中心线和杆塔（1）中心线相互平行，三条中心线位于与地面垂直的同一平面内；所述信号处理器（4）由运算模块和接地故障指示模块组成，所述运算模块包括：隔离变压器T1、交流限幅电路、限流保护电路和放大电路依次连接组成，电极一（5）和电极二（6）的输出端分别连接隔离变压器T1的两个输入端；所述接地故障指示模块由翻牌指示电路和夜间启动光闪电路依次连接组成，翻牌指示电路由场效应管Q4、三极管Q3、继电器K1、翻色板电机M和翻转限位S1依次连接构成，放大电路的输出端连接场效应管Q4，翻色板电机M驱动连接翻色板指示器（8），翻转限位S1位于翻色板指示器（8）上；夜间启动光闪电路由通断震荡电路、三极管Q1、发光管LED1-6和电压比较电路依次连接组成；发光管LED1-6为报警显示器（7），翻色板指示器（8）由翻色板电机M、翻转限位S1和色板（12）组成，翻色板电机M的电机轴（10）上设有色板（12），色板上具有两种颜色，翻色板电机M驱动色板转动，色板匹配翻转限位S1，限制色板转动角度。
2.根据权利要求1所述的一种从高压线路下方地面显示接地点的装置，其特征在于：所述太阳能电池板（3）由太阳能板（14）、锂电池组BT1和稳压电路依次连接构成，太阳能板与锂电池组连接充电，锂电池组经稳压电路后输出电源，为信号处理器（4）、报警显示器（7）和翻色板指示器（8）供电。
3.根据权利要求1或2所述的一种从高压线路下方地面显示接地点的装置，其特征在于：所述比较电路由电压比较芯片U4、光敏二极管、电阻R6、电阻R7和电阻R8组成，白天阳光光线强，比较电路输出高电平，三极管Q2是不导通，报警显示器（7）不工作；在夜间输出低电平，三极管Q2导通，所述通断震荡电路由555芯片U3、电容C11、电阻R4、电阻R5、二极管 D2和二极管 D3 组成，555芯片U3输出3秒为低电平，输出2秒为高电平，控制三极管Q1的导通与关闭，使发光管LED1—6光闪，便于巡检人员从远方发现。
4.根据权利要求1或2所述的一种从高压线路下方地面显示接地点的装置，其特征在于：所述翻色板指示器（8）、信号处理器（4）和报警显示器（7）设置在桶形的壳体（9）内，上端开口设有护罩（11），壳体（9）外壁上设有报警显示器（7）；内底部设有信号处理器（4）的电路板和隔离变压器T1，壳体上部设有翻色板电机M，翻色板电机M的电机轴（10）垂直向上布置，电机轴（10）上设有色板（12），色板（12）具有红白两种颜色，色板（12）位于护罩（11）内，翻转限位S1设置在护罩上，限制色板转动角度，护罩上开有窗口（13）。
5.一种从高压线路下方地面显示接地点的方法，采用权利要求1-4任意一项所述的装置对无接地线高压线路的杆塔上绝缘子是否被雷电击穿进行检测并显示，无接地线高压线路的杆塔上没有避雷器，只有绝缘子支撑高压导线经过；具体步骤如下：
当某绝缘子被击穿，出现接地故障时，接地电流沿杆塔导向大地；在杆塔（1）的下方地面出现一个以杆塔为圆心的向周围扩散的跨步电压；埋于地面（2）下面的电极一（5）和电极二（6）产生电压差信号，进入隔离变压器T1，隔离变压器T1隔离高电位以保障安全；输出信号经交流限幅电路，使交流信号控制在3V以下；经限流保护电路后进入放大电路，当电流大于0.01A 且有大于5毫秒的延时，输出高电平；其余输出低电平；
输出高电平使得场效应管Q4导通，接通太阳能电池板（3）电源的负极；翻牌指示电路工作，首先三极管Q3导通 继电器K1动作，翻色板电机M转动，色板由一种颜色转动到另一种颜色，便于白天巡查人员发现；色板转动到位后触动翻转限位S1，翻色板电机M停止转动；如果是白天，阳光光线强，电压比较电路输出高电平，报警显示器（7）不工作；如果是夜间，电压比较电路输出低电平，报警显示器（7）工作；发出光闪，便于巡检人员从远方发现。
Priority Applications (1)
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| CN202010013243.4A CN111077411A (zh) | 2020-01-07 | 2020-01-07 | 一种从高压线路下方地面显示接地点的方法及装置 |
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| CN202010013243.4A CN111077411A (zh) | 2020-01-07 | 2020-01-07 | 一种从高压线路下方地面显示接地点的方法及装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113937523A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-01-14 | 中国直升机设计研究所 | 一种无人直升机电气线路互联系统的接地方法和装置 |
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2020
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113937523A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-01-14 | 中国直升机设计研究所 | 一种无人直升机电气线路互联系统的接地方法和装置 |
| CN113937523B (zh) * | 2021-11-19 | 2023-06-06 | 中国直升机设计研究所 | 一种无人直升机电气线路互联系统的接地方法和装置 |
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