CN201508396U - 带电体距离自动监测及操作安全保障装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带电体距离自动监测及操作安全保障装置，属于电力系统领域，包括前端感应探头、信息采集模块、无线数据传输模块和信息处理、显示、报警、控制模块，该装置在施工时能显示吊臂端部与周边带电体距离，一旦吊臂小于安全距离，装置会发出报警信号，同时能断开起重机操作电磁阀的电源，自动停止起重作业，实现可靠的安全保护。

Description

带电体距离自动监测及操作安全保障装置

技术领域

本实用新型涉及一种带电体距离自动监测及操作安全保障装置，属于电力系统领域。

背景技术

安全是电力生产永恒的主题，没有安全，就不能实现电网的稳定运行和供电的可靠性。

汉供电公司变电检修公司是在武汉电网从事变电站设备检修、技改的专业单位，经常在变电站内进行设备检修或技改施工，保持与带电体的安全距离尤为重要。目前，变电站内吊车作业都是靠目测估算吊臂与高压线的安全距离，这种测距方式通常会引起较大的误差，是现场工作的危险源。系统内、外在使用吊车作业中，因吊车吊臂与高压线安全距离不够，引起放电的事故时有发生，对人身、设备、电网安全造成威胁。

高压验电装置目前在国内外已得到广泛应用，产品有佩戴式，手持式。它提供给电气、电力、消防人员在接近高电压时，获得预警提示，以保障人身安全，该产品具有自我测试检验功能，可感知330KV以内的交流电压，此类装置只具有单一验电功能，不能显示安全距离。

随着我国基础设施建设迅速发展，各种大型起重设备使用日益增加，起重机在作业中误碰高压线的事故占有相当大的比例。本发明中的高压带电线体测距装置，是为防止起重设备误碰事故的发生，消除作业环境中的潜在危险，而目前使用的各种起重设备均未见此类防触电安全保障系统。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种带电体距离自动监测及操作安全保障装置，该装置在施工时能显示吊臂端部与周边带电体距离，一旦吊臂小于安全距离，装置会发出报警信号，同时能断开起重机操作电磁阀的电源，自动停止起重作业，实现可靠的安全保护。

本实用新型的技术方案是：带电体距离自动监测及操作安全保障装置，包括前端感应探头、信息采集模块、无线数据传输模块和信息处理、显示、报警、控制模块，其连接关系为：前端感应探头、信息采集模块、无线数据传输模块和信息处理、显示、报警、控制模块依次连接，其特征在于：前端感应探头采用平行板型传感探头，无线数据传输模块采用PTR8000，信息处理、显示、报警、控制模块采用VTK系列智能型彩色液晶显示器VTK_UserManual V2.32。

本实用新型的有益效果是：

1.根据基本物理原理U＝Ed，用最简单的结构(两块极板)最普通运放实现电场测量；

2.利用VTK_UserManual V2.32智能显示器，以三种颜色形象地、动态地实现测距自动监测；

3.用PTR8000进行无线数据传输，使现场安装方便。

附图说明

图1是本实用新型装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

1.前端感应探头部分

传感器是电场与电压转换的器件，传感探头将感应到的电场以电压形式输出，经衰减、整流、滤波电路后送信息采集模块，本实用新型采用平行板型传感探头。

两个平行金属极板，当板间存在电场时，两板电压U＝E·d·cosθ，E是电场强度，d是两板间的距离，θ是E与平板法线的夹角。电场一定时改变d可调节两板极上的电压。极板的面积可调节信号能量。

平行板型传感探头对法线方向的电场强度E最敏感。即有一定的方向性。所以在本项目，采用了平行板型传感探头，加上了严格的屏蔽措施。

前置放大电路是典型的电场检测电路，运算放大器选择的是LM324，采用单电源、同相输入方式，利用二极管的单方向导电特性完成整流。

LM324系列器件是带有真差动输入的四运算放大器，可采用单电源，工作电压可在3伏到32伏的范围，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一，许多应用场合中不需外部偏置元件。

信号送单片机进行A/D转换前，对它进行了滤波。π型电源滤波电路具有结构简单、滤波效果好、可靠性高等特点，广泛应用于各种电源滤波场合，是一种十分实用的电源滤波电路，所以在基本电路后加上π形滤波电路，从而得到更精确的结果。

在实际情况中，高压场源的大小不同且电压值的范围广，当电压值过大时，可能产生饱和现象，因此要进行衰减措施。

2.信息采集、数据发送部分

信息采集模块选择SoC的典型代表C8051F020为核心，该模块不用扩展就能接收8路信号，完成A/D转换。数字化处理后，将各路数据送无线数据传输模块并控制其完成发送。

无线数据传输模块采用PTR8000，该模块可完成一点对多点数据发送。

PTR8000的优点：

(1)430/868/915Mhz高性能嵌入式无线模块，多频道多频段，1.9-3.6V低电压工作，待机功耗2uA；

(2)超小体积，内置环行天线，性能稳定且不受外界影响，对电源不敏感；

(3)最大发射功率+10dBm，高抗干扰GFSK调制，可跳频，数据速率50kbps独特的载波监测输出，地址匹配输出数据就绪输出；

(4)内置完整的通信协议和CRC只需通过SPI即可完成所有的无线收发传输，无线通信如同SPI通信一样方便。

系统的该部分的电路对探头、前置放大电路输出的信号进行数字化即A/D转换，在C8051F020片内模拟开关的作用下不需任何扩展就可实现八路模拟信号的采集转换(12位200ksps的八通道ADC)足以满足本系统的多点探测的要求；同时用C8051F020 I/O口经软件模拟实现SPI接口，驱动PTR8000完成采样数据的发送。

3.显示、报警、制动部分

系统的该部分采用C8051F020作为主控单元完成三大功能：

(1)作为PTR8000的控制器，完成无线数据接收。

(2)驱动液晶显示器，该部分实现电压——距离的非线性映射。

原理如下：

选择四个电压值U₀＜U₁＜U₂＜U₃对应L₀/L₁/L₂/L₃

对应一个矩形，并将其分为三段(U₀＜U₁)对应的段为绿颜色，(U₁＜U₂)对应的段为黄颜色，(U₂＜U₃)对应的段为红颜色。

U₀为起点；U₃为报警点；红、黄、绿三段组成的矩形对应整个距离量程。矩形的傍边用距离标定刻度。(非线性标定)这样颜色和数据一起，形象直观的显示了作业体的突出点到场源的距离。

本项目选用VTK系列智能型彩色液晶显示器VTK_UserManual V2.32。

VTK系列智能型显示器通常称为串口型或智能型，采用32位RSIC-CPU设计开发的一款高性能、低功耗、易使用的真彩色显示器，可以直接和具有串行接口的CPU(如51单片机、AVR、PIC、DSP、ARM、工控机等)连接。产品规格齐全，支持最大分辨率1024×768、64K色的TFT真彩显示屏，支持画线、画波形、画矩形、画圆、画椭圆等图形操作，支持触摸屏、键盘和鼠标，内置实时时钟，用户只需要简单的串行接口，便可以用命令方式，完成上述各种操作。

(3)报警、制动

报警：本系统选择中夏电子仪器厂的BJ-3型报警器，工作电压DC 12V，当任何一路采用电压超过设定值时C8051F020通过I/O口启动报警器。

制动：C8051F020提供了四个I/O口作为继电器的驱动输入端，控制器C8051F020把检测到的多路信号归为四个方位，上、前、左、右根据信号的所属方位，启动相应的电磁阀对起重设备进行制动。

Claims (1)

1.带电体距离自动监测及操作安全保障装置，包括前端感应探头、信息采集模块、无线数据传输模块和信息处理、显示、报警、控制模块，其连接关系为：前端感应探头、信息采集模块、无线数据传输模块和信息处理、显示、报警、控制模块依次连接，其特征在于：前端感应探头采用平行板型传感探头，无线数据传输模块采用PTR8000，信息处理、显示、报警、控制模块采用VTK系列智能型彩色液晶显示器VTK_UserManual V2.32。

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