CN114325237A - 一种配电网临时接地线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配电网临时接地线监测系统，包括手持式验电棒和临时接地线监测仪；手持式验电棒包括绝缘棒及金属探头试验夹；金属探头试验夹通过金属导线与临时接地线监测仪连接之后再与地线相连；临时接地线监测仪中触控开关响应用户操作实现闭断状态控制，信号源在触控开关闭合时向夹持相线发送固定频率的电压信号，报警单元接收报警信号进行报警，中央处理单元对夹持相线反馈的电流信号的接收情况进行判断，以监测电流环路存在与否，且监测有后，认定夹持相线远端有接地，形成报警信号下发。实施本发明，结构简单，操作方便且省时省力，能在合闸送电前对线路进行接地验证，防止带地线合闸恶性误操作事故发生。

Description

一种配电网临时接地线监测系统

技术领域

本发明涉及配电网监测技术领域，尤其涉及一种配电网临时接地线监测系统。

背景技术

挂接地线是电力系统中检修、改造工作中至关重要的一环。目前，在检修挂接地线的作业过程中，主要依靠的是操作票制度和现场作业人员对操作规程的执行程度。考虑到10kV配电网线路数量非常多、覆盖面广，并且检修位置不固定，因此低压配电网发生接地线漏拆除事件的概率要远大过有接地点在线监测系统的高压输电网。

目前，《电业安全工作规程(电力线路部分)》中提出了保证在电力线路上工作的安全技术措施，包括停电、验电、接地、使用个人保安线和悬挂标示牌和装设遮栏(围栏)。“验电”是使用电压等级相等经检验合格的验电笔对停电检修设备进行验明确无电压后，确保不带电接地，防止恶性操作的技术措施。

然而，在现有的合闸送电之前靠工作班组向调度汇报相关安全情况，再由调度向值班运行人员发布命令进行合闸送电，但是缺少了合闸送电前判断10kV配网输电线路绝缘是否良好的必要技术手段。

因此，为了防止带地线合闸恶性误操作事故的发生，有必要在合闸送电前增加与“验电”相对应的“验地”的技术措施，以确认线路确无接地后才能进行合闸送电。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种配电网临时接地线监测系统，结构简单，操作方便且省时省力，能在合闸送电前对线路进行接地验证，用以防止带地线合闸恶性误操作事故的发生。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种配电网临时接地线监测系统，包括手持式验电棒和临时接地线监测仪；其中，

所述手持式验电棒包括绝缘棒，以及安装所述绝缘棒上并用于夹持于开关柜内输电线路三相之中任一相接线掌上的金属探头试验夹；所述金属探头试验夹上连接有一金属导线，并通过所述金属导线与所述临时接地线监测仪的一端相连之后，再经所述临时接地线监测仪的另一端与地线相连；

所述临时接地线监测仪包括触控开关、信号源、报警单元和中央处理单元；其中，

所述触控开关的一端与所述金属探头试验夹相连，用于响应用户操作，以实现闭合和断开两种状态的控制；

所述信号源的一端与所述触控开关的另一端相连，另一端与地线相连，用于在所述触控开关处于闭合状态时，向所述手持式验电棒上金属探头试验夹所夹持的相线发送固定频率的电压信号；

所述中央处理单元的一端连接于所述信号源与所述触控开关之间的连线上，另一端与所述报警单元相连，用于在所述触控开关处于闭合状态，且所述信号源向所述金属探头试验夹所夹持的相线发送固定频率的电压信号时，对所夹持相线反馈的电流信号进行监测，以判断所夹持相线电流环路是否存在，并待判定出有电流环路存在，则认定所夹持相线远端有接地，进一步形成报警信号下发给所述报警单元；

所述报警单元，用于在接收到所述中央处理单元下发的报警信号时，进行报警。

其中，所述中央处理单元包括电流环路监测回路和DSP芯片；其中，

所述电流环路监测回路的一端所述触控开关相连，另一端与所述DSP芯片相连，用于在所述触控开关处于闭合状态，且所述信号源向所述金属探头试验夹所夹持的相线发送固定频率的电压信号时，对所夹持相线反馈的电流信号进行实时监测，并将监测到的电流信号进行预处理后，发送给所述DSP芯片；

所述DSP芯片与所述报警单元相连，用于在判定出有所述电流环路监测回路预处理后的电流信号时，认定所夹持相线远端有接地，并形成所述报警信号下发给所述报警单元。

其中，所述电流环路监测回路包括依序连接的前置放大电路、带通滤波电路、二级放大电路和低通滤波电路；其中，

所述前置放大电路，用于将监测到的电流信号进行前置放大处理；

所述带通滤波电路，用于将前置放大处理后的电流信号进行带通滤波处理；

所述二级放大电路，用于将带通滤波处理后的电流信号进行二次放大处理；

所述低通滤波电路，用于将二次放大处理后的电流信号进行低通滤波处理。

其中，所述二级放大电路上还设有信号增益控制电路；其中，

所述增益控制电路，用于调节所述二级放大电路的增益倍数。

其中，所述临时接地线监测仪还包括用户指令输入单元和信号源可调回路；其中，

所述用户指令输入单元与所述DSP芯片相连，用于接收用户对所述信号源的电压信号大小进行调整的操作指令并响应，使所述DSP芯片能根据所响应的操作结果形成电压调节指令；

所述信号源可调回路设置于所述信号源与所述触控开关之间，并与所述DSP芯片相连，用于接收所述DSP芯片下发的电压调节指令，并根据所述电压调节指令，对所述信号源输给所述触控开关的电压信号大小进行调节。

其中，所述信号源可调回路包括全桥逆变电路和LC滤波电路；其中，

所述全桥逆变电路与所述DSP芯片、所述信号源及所述LC滤波电路均相连，用于根据所述DSP芯片下发的电压调节指令，将所述信号源的直流电压信号逆变为高频交流方波信号，并调节该高频交流方波信号的电压大小之后，送入所述LC滤波电路；

所述LC滤波电路与所述触控开关相连，用于将调节后的高频交流方波信号转换为标准正弦波并输给所述触控开关。

其中，所述临时接地线监测仪还包括显示单元；其中，

所述显示单元与所述DSP芯片相连，用于显示所述信号源的电压信号以及所述电流环路监测回路预处理后的电流信号。

其中，所述触控开关为物理实体开关或虚拟开关。

其中，所述报警单元为指示灯或/及蜂鸣器。

其中，所述临时接地线监测仪通过预设的接地夹与地线相连。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、本发明基于手持式验电棒上金属探头试验夹夹持输电线路相线，并通过闭合临时接地线监测仪上的触控开关，让该临时接地线监测仪上的信号源向夹持相线发送固定频率的电压信号之后，监测该夹持相线是否有反馈的电流信号来认定该夹持相线远端是否接地的原理，可以依次实现输电线路中三相线路的接地验证，从而能在合闸送电前完成对线路的接地验证，防止带地线合闸恶性误操作事故的发生；

2、本发明中手持式验电棒和临时接地线监测仪均采用模块化结构设计，使得整个系统的结构简单，且操作省时省力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提供的一种配电网临时接地线监测系统的连接示意图；

图2为图1中临时接地线监测仪的一结构框架图；

图3为图2中电流环路监测回路的逻辑工作原理图；

图4为图1中临时接地线监测仪的另一结构框架图；

图5为图4中信号源可调回路的逻辑工作原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种配电网临时接地线监测系统，包括手持式验电棒1和临时接地线监测仪2；其中，

手持式验电棒1包括绝缘棒11，以及安装绝缘棒11上并用于夹持于开关柜内输电线路三相之中任一相接线掌(未图示)上的金属探头试验夹12；金属探头试验夹12为弹性夹，其上连接有一金属导线3，并通过该金属导线3与临时接地线监测仪2的一端相连之后，再经临时接地线监测仪2的另一端与地线相连；其中，临时接地线监测仪2可通过预设的接地夹与地线相连；

如图2所示，临时接地线监测仪2为采用模块化设计的一种结构，具体包括触控开关21、信号源22、报警单元23和中央处理单元24；其中，

触控开关21为物理实体开关(如按钮开关)或虚拟开关(如触控屏上的虚拟开关或链接)，其一端与金属探头试验夹11相连，用于响应用户操作，以实现闭合和断开两种状态的控制；

信号源22的一端与触控开关21的另一端相连，另一端通过接地夹与地线相连，用于在触控开关21处于闭合状态时，向手持式验电棒1上金属探头试验夹11所夹持的相线(如C相线)发送固定频率(如100Hz)的电压信号；

中央处理单元24的一端连接于信号源22与触控开关21之间的连线上，另一端与报警单元23相连，用于在触控开关21处于闭合状态，且信号源22向金属探头试验夹11所夹持的相线(如C相线)发送固定频率(如100Hz)的电压信号时，对所夹持相线(如C相线)反馈的电流信号进行监测，以判断所夹持相线电流环路(如C接地环路)是否存在，并待判定出有电流环路存在，则认定所夹持相线(如C相线)远端有接地，进一步形成报警信号下发给报警单元23；

报警单元23为指示灯或/及蜂鸣器，用于在接收到中央处理单元24下发的报警信号时，进行报警。

此时，中央处理单元24包括电流环路监测回路241和DSP芯片242；其中，

电流环路监测回路241的一端触控开关21相连，另一端与DSP芯片242相连，用于在触控开关21处于闭合状态，且信号源22向金属探头试验夹11所夹持的相线(如C相线)发送固定频率(如100Hz)时，对所夹持相线(如C相线)反馈的电流信号进行实时监测，并将监测到的电流信号进行预处理后，发送给DSP芯片242；其中，该电流环路监测回路241包括依序连接的前置放大电路2411、带通滤波电路2412、二级放大电路2413和低通滤波电路2414，其工作原理请参见图3所示。前置放大电路2411用于将监测到的电流信号进行前置放大处理；带通滤波电路2412用于将前置放大处理后的电流信号进行带通滤波处理；二级放大电路2413用于将带通滤波处理后的电流信号进行二次放大处理；低通滤波电路2414用于将二次放大处理后的电流信号进行低通滤波处理；二级放大电路2414上还设有信号增益控制电路2415，且该增益控制电路2415用于调节二级放大电路2414的增益倍数。

DSP芯片242与报警单元23相连，用于在判定出有电流环路监测回路241预处理后的电流信号时，认定所夹持相线(如C相线)远端有接地，并形成报警信号下发给报警单元23。其中，DSP芯片242不仅具有逻辑计算功能，还具有AD高速采样功能等。

此时，该临时接地线监测仪还包括显示单元25；其中，显示单元25为液晶显示屏，其与DSP芯片242相连，用于显示信号源22的电压信号以及电流环路监测回路241预处理后的电流信号。

如图4所示，临时接地线监测仪2还为采用模块化设计的另一种结构，具体包括触控开关21、信号源22、报警单元23、中央处理单元24和显示单元25；其中，

触控开关21为物理实体开关(如按钮开关)或虚拟开关(如触控屏上的虚拟开关或链接)，其一端与金属探头试验夹11相连，用于响应用户操作，以实现闭合和断开两种状态的控制；

信号源22的一端与触控开关21的另一端相连，另一端通过接地夹与地线相连，用于在触控开关21处于闭合状态时，向手持式验电棒1上金属探头试验夹11所夹持的相线(如C相线)发送固定频率(如100Hz)的电压信号；

中央处理单元24的一端连接于信号源22与触控开关21之间的连线上，另一端与报警单元23相连，用于在触控开关21处于闭合状态，且信号源22向金属探头试验夹11所夹持的相线(如C相线)发送固定频率(如100Hz)的电压信号时，对所夹持相线(如C相线)反馈的电流信号进行监测，以判断所夹持相线电流环路(如C接地环路)是否存在，并待判定出有电流环路存在，则认定所夹持相线(如C相线)远端有接地，进一步形成报警信号下发给报警单元23；

报警单元23为指示灯或/及蜂鸣器，用于在接收到中央处理单元24下发的报警信号时，进行报警；

显示单元25为液晶显示屏，其与中央处理单元242相连，用于显示信号源22的电压信号以及所夹持相线(如C相线)反馈的电流信号。

此时，中央处理单元24包括电流环路监测回路241和DSP芯片242；其中，

电流环路监测回路241的一端触控开关21相连，另一端与DSP芯片242相连，用于在触控开关21处于闭合状态，且信号源22向金属探头试验夹11所夹持的相线(如C相线)发送固定频率(如100Hz)时，对所夹持相线(如C相线)反馈的电流信号进行实时监测，并将监测到的电流信号进行预处理后，发送给DSP芯片242；其中，该电流环路监测回路241包括依序连接的前置放大电路2411、带通滤波电路2412、二级放大电路2413和低通滤波电路2414，其工作原理请参见上图3所示。前置放大电路2411用于将监测到的电流信号进行前置放大处理；带通滤波电路2412用于将前置放大处理后的电流信号进行带通滤波处理；二级放大电路2413用于将带通滤波处理后的电流信号进行二次放大处理；低通滤波电路2414用于将二次放大处理后的电流信号进行低通滤波处理；二级放大电路2414上还设有信号增益控制电路2415，且该增益控制电路2415用于调节二级放大电路2414的增益倍数。

DSP芯片242与报警单元23相连，用于在判定出有电流环路监测回路241预处理后的电流信号时，认定所夹持相线(如C相线)远端有接地，并形成报警信号下发给报警单元23。其中，DSP芯片242不仅具有逻辑计算功能，还具有AD高速采样功能等；同时，还将信号源22的电压信号以及电流环路监测回路241预处理后的电流信号推送给显示单元25进行实时显示。其中，DSP芯片242不仅具有逻辑计算功能，还具有AD高速采样功能等。

此时，该临时接地线监测仪还包括用户指令输入单元26和信号源可调回路27；其中，

用户指令输入单元26与DSP芯片242相连，用于接收用户对信号源22的电压信号大小进行调整的操作指令并响应，使DSP芯片242能根据所响应的操作结果形成电压调节指令；

信号源可调回路27设置于信号源22与触控开关21之间，并与DSP芯片242相连，用于接收DSP芯片242下发的电压调节指令，并根据该电压调节指令，对信号源22输给触控开关21的电压信号大小进行调节；其中，信号源可调回路27包括全桥逆变电路271和LC滤波电路272，其工作原理请参见图5所示；全桥逆变电路271与DSP芯片242、信号源22及LC滤波电路2432均相连，用于根据DSP芯片242下发的电压调节指令，将信号源22的直流电压信号逆变为高频交流方波信号，并调节该高频交流方波信号的电压大小之后，送入LC滤波电路272；LC滤波电路272与触控开关21相连，用于将调节后的高频交流方波信号转换为标准正弦波并输出给触控开关21。例如，将信号源22输入12V左右的直流电，经全桥逆变电路2431逆变为高频交流方波，然后经LC滤波电路2432得到10V有效值的标准正弦波。同时，该全桥逆变电路2431经过DSP芯片242实时输出调节，以得到大小合适的电压值，进而可调节监测环路内的电流大小。

可以理解的是，为了显示单元25能实时显示信号源可调回路27调节后的电压信号大小，该LC滤波电路272还与DSP芯片242相连，使得调节后的电压信号能由DSP芯片242转发给显示单元25进行显示。

本发明实施例中的一种配电网临时接地线监测系统的具体工作原理为：首先，将手持式验电棒1上的金属探头试验夹11夹住开关柜后输电线路三相之中某一相线的接线掌后，通过连接金属导线3完成临时接地线监测仪2与手持式验电棒1上的金属探头试验夹11之间的接线，以及通过接地夹完成临时接地线监测仪2与地线之间的接线；

其次，合上临时接地线监测仪2的触控开关21，此时假如夹持相线远端有接地线尚未拆除，由于临时接地线监测仪2和远端都有接地，会形成一个完整的电流环路。

接着，由临时接地线监测仪2上的信号源22向夹持相线发出固定频率的电压信号，一旦夹持相线的远端存在临时接地线时，整个回路会形成环流，临时接地线监测仪2上的显示单元25会显示环流大小，从而可以判断远方存在未拆除的接地线，同时临时接地线监测仪2上的报警单元23进行报警(如LED指示灯会点亮)，进而提醒运行人员。

以此类推，重复上述步骤，从而完成输电线路三个相线的接地验证，避免发生“带地线合闸送电”事故的发生。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、本发明基于手持式验电棒上金属探头试验夹夹持输电线路相线，并通过闭合临时接地线监测仪上的触控开关，让该临时接地线监测仪上的信号源向夹持相线发送固定频率的电压信号之后，监测该夹持相线是否有反馈的电流信号来认定该夹持相线远端是否接地的原理，可以依次实现输电线路中三相线路的接地验证，从而能在合闸送电前完成对线路的接地验证，防止带地线合闸恶性误操作事故的发生；

2、本发明中手持式验电棒和临时接地线监测仪均采用模块化结构设计，使得整个系统的结构简单，且操作省时省力。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种配电网临时接地线监测系统，其特征在于，包括手持式验电棒和临时接地线监测仪；其中，

所述手持式验电棒包括绝缘棒，以及安装所述绝缘棒上并用于夹持于开关柜内输电线路三相之中任一相接线掌上的金属探头试验夹；所述金属探头试验夹上连接有一金属导线，并通过所述金属导线与所述临时接地线监测仪的一端相连之后，再经所述临时接地线监测仪的另一端与地线相连；

所述临时接地线监测仪包括触控开关、信号源、报警单元和中央处理单元；其中，

所述触控开关的一端与所述金属探头试验夹相连，用于响应用户操作，以实现闭合和断开两种状态的控制；

所述信号源的一端与所述触控开关的另一端相连，另一端与地线相连，用于在所述触控开关处于闭合状态时，向所述手持式验电棒上金属探头试验夹所夹持的相线发送固定频率的电压信号；

所述中央处理单元的一端连接于所述信号源与所述触控开关之间的连线上，另一端与所述报警单元相连，用于在所述触控开关处于闭合状态，且所述信号源向所述金属探头试验夹所夹持的相线发送固定频率的电压信号时，对所夹持相线反馈的电流信号进行监测，以判断所夹持相线电流环路是否存在，并待判定出有电流环路存在，则认定所夹持相线远端有接地，进一步形成报警信号下发给所述报警单元；

所述报警单元，用于在接收到所述中央处理单元下发的报警信号时，进行报警。

2.如权利要求1所述的配电网临时接地线监测系统，其特征在于，所述中央处理单元包括电流环路监测回路和DSP芯片；其中，

所述电流环路监测回路的一端所述触控开关相连，另一端与所述DSP芯片相连，用于在所述触控开关处于闭合状态，且所述信号源向所述金属探头试验夹所夹持的相线发送固定频率的电压信号时，对所夹持相线反馈的电流信号进行实时监测，并将监测到的电流信号进行预处理后，发送给所述DSP芯片；

所述DSP芯片与所述报警单元相连，用于在判定出有所述电流环路监测回路预处理后的电流信号时，认定所夹持相线远端有接地，并形成所述报警信号下发给所述报警单元。

3.如权利要求2所述的配电网临时接地线监测系统，其特征在于，所述电流环路监测回路包括依序连接的前置放大电路、带通滤波电路、二级放大电路和低通滤波电路；其中，

所述前置放大电路，用于将监测到的电流信号进行前置放大处理；

所述带通滤波电路，用于将前置放大处理后的电流信号进行带通滤波处理；

所述二级放大电路，用于将带通滤波处理后的电流信号进行二次放大处理；

所述低通滤波电路，用于将二次放大处理后的电流信号进行低通滤波处理。

4.如权利要求3所述的配电网临时接地线监测系统，其特征在于，所述二级放大电路上还设有信号增益控制电路；其中，

所述增益控制电路，用于调节所述二级放大电路的增益倍数。

5.如权利要求2所述的配电网临时接地线监测系统，其特征在于，所述临时接地线监测仪还包括用户指令输入单元和信号源可调回路；其中，

所述用户指令输入单元与所述DSP芯片相连，用于接收用户对所述信号源的电压信号大小进行调整的操作指令并响应，使所述DSP芯片能根据所响应的操作结果形成电压调节指令；

所述信号源可调回路设置于所述信号源与所述触控开关之间，并与所述DSP芯片相连，用于接收所述DSP芯片下发的电压调节指令，并根据所述电压调节指令，对所述信号源输给所述触控开关的电压信号大小进行调节。

6.如权利要求5所述的配电网临时接地线监测系统，其特征在于，所述信号源可调回路包括全桥逆变电路和LC滤波电路；其中，

所述全桥逆变电路与所述DSP芯片、所述信号源及所述LC滤波电路均相连，用于根据所述DSP芯片下发的电压调节指令，将所述信号源的直流电压信号逆变为高频交流方波信号，并调节该高频交流方波信号的电压大小之后，送入所述LC滤波电路；

所述LC滤波电路与所述触控开关相连，用于将调节后的高频交流方波信号转换为标准正弦波并输给所述触控开关。

7.如权利要求2所述的配电网临时接地线监测系统，其特征在于，所述临时接地线监测仪还包括显示单元；其中，

所述显示单元与所述DSP芯片相连，用于显示所述信号源的电压信号以及所述电流环路监测回路预处理后的电流信号。

8.如权利要求1所述的配电网临时接地线监测系统，其特征在于，所述触控开关为物理实体开关或虚拟开关。

9.如权利要求1所述的配电网临时接地线监测系统，其特征在于，所述报警单元为指示灯或/及蜂鸣器。

10.如权利要求1所述的配电网临时接地线监测系统，其特征在于，所述临时接地线监测仪通过预设的接地夹与地线相连。

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