CN203216981U - 基于avr单片机的智能高压带电显示闭锁装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于AVR单片机的智能高压带电显示闭锁装置，主要解决了解决现有技术中存在的高压带电显示装置对电网带电与否进行判定时存在误判，且输出结果不够严谨可靠的问题。该基于AVR单片机的智能高压带电显示闭锁装置，包括中央处理器，均与中央处理器的相连的波形变换电路、传感器检测电路、放大调理电路、验电继电器、报警装置和传感器信号模拟电路，以及输入端连接有传感器、输出端与放大调理电路和传感器检测电路均相连的信号输入电路，所述信号输入电路的输入端与中央处理器和传感器信号模拟电路均相连。通过上述方案，本实用新型达到了对电网是否带电进行较为准确判定，输出结果严谨可靠的目的，具有很高的实用价值和推广价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高压带电显示闭锁装置，具体地说，是涉及一种基于AVR单片机的智能高压带电显示闭锁装置。
背景技术
电力行业中，在对35KV以上的变电站线路侧进行接地刀闸闭合操作时，如果操作前不对相关线路是否带电进行检测，就可能发生安全事故，为防止安全事故的发生，在闭合接地刀闸前，对线路进行带电与否检测，就显得尤为重要。为了防止误入带电间隔以及带电误合接地刀闸（挂接地线）等事故发生，如果把对线路的验电纳入微机五防的操作流程中，在闭合接地刀闸前，先经过高压带电显示装置对线路进行验电，就可有效增加操作的安全性，避免安全事故的发生。
国家电网公司在2005年颁布的《十八项电网重大反事故措施》4.2.5中规定：“配电装置有倒送电源时，间隔网门应装有带电显示装置的强制闭锁。” 后又在2006年颁发的《防止电气误操作安全管理规定》4.1.10中有明确规定：“对使用常规闭锁技术无法满足防止电气误操作要求的设备（如联络线、封闭式电气设备等），宜采取加装带电显示装置等技术措施达到防止电气误操作要求。对采用间接验电的带电显示装置，在技术条件具备时应与防误装置联接，以实现接地操作时的强制性闭锁功能”。由此可知，高压带电显示装置为确保电网安全的重要设备。
高压带电显示装置的发展，经历了如下几个阶段：
90年代中期以前，高压带电显示装置主要基于电容分压原理采用陶瓷电容为芯棒。这种高压带电显示装置需要和母线接触，仅适用于户内35kV以下的系统，若在110KV以上高电压等级线路运用，绝缘变得很困难，反而会造成更多的安全隐患；
90年代末期，随着电子技术的发展，出现了感应式高压带电显示装置，这种装置的原理是在交流带电体周围的交变电场中设置一个电极，由于静电电容的作用，将出现感应电荷，然后根据此感应电荷进行相应的电路设计，放大交流信号，整流后与基准比较，来检测带电体是否带电或带电体电位的高低，这种装置的显著特点是不和母线接触，在安全距离外安装，能够广泛运用于35kV以上的电压等级。
虽然，目前国内主流的感应式高压带电显示装置已被广泛运用，但仍存在以下三个有争议的核心问题：
目前主流厂家的产品无法做到准确的相位区分和比较，特别在110KV电压等级的GIS中，三相母线距离非常近，现有产品实际不能区分A、B、C三相，只要任何一相母线带电，现有产品都会显示三相均带电，造成误判；
目前主流厂家的产品无法处理传感器回路线路断线的问题，当母线带电但传感器回路线路断线时，现有产品会显示母线无电，从而客观上造成了极大的安全隐患；
目前主流厂家的产品不能实时自检，即使手动强制自检，也只能做到对一个幅度大于实际输入信号的交通信号进行自检，在没有自检或自检不全面的情况下就输出结果是不严谨的，也是不可靠的，存在着重大的安全隐患。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于AVR单片机的智能高压带电显示闭锁装置，主要解决现有技术中存在的高压带电显示装置对电网带电与否进行判定时存在误判，且输出结果不够严谨可靠的问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
基于AVR单片机的智能高压带电显示闭锁装置，包括中央处理器，均与中央处理器的输入端相连的波形变换电路、传感器检测电路和放大调理电路，均与中央处理器的输出端相连的验电继电器、报警装置和传感器信号模拟电路，以及输入端连接有对高压带电线路上的电信号进行感应的传感器、输出端与放大调理电路和传感器检测电路均相连的信号输入电路，所述信号输入电路的输入端与中央处理器和传感器信号模拟电路均相连，所述放大调理电路的输出端与波形变换电路相连。
为了确保本实用新型的正常运行，所述中央处理器的输出端连接有故障继电器。
考虑到实际需求，所述中央处理器连接有远程通信模块。
进一步地，所述中央处理器连接有AC/DC稳压电路。
具体地说，所述报警装置包括均与中央处理器的输出端相连的蜂鸣器、语音器和指示灯。
为了便于使用，所述中央处理器的输入端连接有按键输入模块。
作为优选，所述按键输入模块为键盘；所述传感器为静电电容传感器；中央处理器采用ATMEGA16作为处理芯片。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
（1）本实用新型采用静电电容传感器对高压带电线路上的电信号进行拾取，并将拾取的电信号进行放大调理等处理后传输至中央处理器进行处理，且传感器信号模拟电路会还原处理传感器数据，并将还原的数据与自检数据进行比较，最终确定线路是否带电，不但有效解决了现有技术中存在的问题，而且还提高了产品的灵敏度，功能十分齐全。
（2）本实用新型设置有报警装置，在判定线路上存在电荷时会通过报警装置进行危险提醒，以最大程度地确保用户安全，设计十分人性化，符合实际需求。
（3）本实用新型选用ATMEGA16作为中央处理器的核心处理芯片，ATMEGA16单片机是ATMEL生产的高性能、低功耗8位AVR单片机，其具有性价较高，且功能齐全的优势，能够充分满足本实用新型的功能需求。
（4）本实用新型成本较低、运行稳定、检测较为准确，且高度智能化，适合大规模推广应用。
附图说明
图1为本实用新型的系统框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
为了解决现有技术中存在的高压带电显示装置对电网带电与否进行判定时存在误判，且输出结果不够严谨可靠的问题，如图1所示，本实用新型公开了一种基于AVR单片机的智能高压带电显示闭锁装置，包括：
中央处理器：整个装置的核心处理器，对采集到的电信号进行接收和处理，判定线路带电与否，并在判定线路带电时控制报警装置进行报警；
本实用新型的中央处理器主要包括ATMEGA16单片机（ATMEL生产的高性能、低功耗的8位AVR单片机）、复位电路、外接端口和晶振构成的单片机最小系统，由于该单片机最小系统为行业通用的，因而在此不作更多说明。
AC/DC稳压电路：对电源模块的供电电压进行稳压，本实用新型中选用LM7805芯片作为稳压芯片；
本实用新型中的电源优选由交流220V转直流12V电源模块引入，电源模块输出两路12V直流电，一路直接给验电继电器和故障继电器供电，另一路经三端线性稳压芯片LM7805得到5V直流电源，给放大调理电路、波形变换电路、传感器信号模拟电路、传感器检测电路、键盘、报警装置及远程通信模块供电。
信号输入电路：为自检提供输入信号；
传感器检测电路：通过检测电压信号的强弱判断被测电路是否带电；
放大调理电路：将信号输入电路传递而来的信号进行滤波、放大处理，并将处理后的信号传递至中央处理器；
波形变换电路：准确测量相位及频率，其与ATMEGA16单片机的中断引脚相连，其将正弦信号变换为方波信号，即将输入的正弦波信号与基准电压（电源电压的一半）做比较，当输入信号大于基准电压时输出低电平，否则输出高电平；
传感器信号模拟电路：增加本实用新型工作的可靠性，在工作时对接收到的传感信号进行模拟，并定时自检；
静电电容传感器：对高压带电线路上的电信号进行感应；
远程通信模块：向远程终端（如计算机）发送状态信息，本实用新型中优选其通过双向半双工RS485接口与中央处理器相连；
按键模块：在安装调试过程中进行参数修改，或用于检测本装置是否处于正常工作状态，本实用新型中优选键盘；
报警装置：在中央处理器判定电路中存在电量时进行报警，本实用新型中包括蜂鸣器、语音器和指示灯。
本实用新型还包括验电继电器和故障继电器，其中，传感器检测电路、键盘、蜂鸣器、语音器、指示灯、验电继电器、AC/DC稳压电路、故障继电器、远程通信模块、传感器信号模拟电路、放大调理电路、信号输入电路和波形变换电路均与中央处理器相连，且静电电容传感器、传感器信号模拟电路、放大调理电路和传感器检测电路均与信号输入电路相连，放大调理电路与波形变换电路相连。
本实用新型以ATMEGA16单片机为核心，静电电容传感器输出的信号为输入信号源，语音器和蜂鸣器为现场提示，指示灯（如发光二极管）为状态指示，以验电继电器和故障继电器的输出信号作为联动信号。工作时，静电电容传感器的输出信号经限压及放大调理电路的滤波放大处理后，一路被直接送入ATMEGA16单片机的AD输入端，另一路被送到波形变换电路变成方波后送入ATMEGA16单片机的外部中断输入端；传感器信号模拟电路模拟的的信号经滤波放大处理后，送入ATMEGA16单片机的AD输入端，ATMEGA16单片机通过读取到直流信号的AD值判断静电电容传感器是否处于正常工作状态，通过交流信号的AD值及脉冲宽度综合运算处理后得到被测线路是否带电；单片机输出的SPWM信号滤波后得到一个正弦波信号，通过相应转换这个信号可以进入放大调理电路、波形变换电路、传感器检测电路，对本装置进行自检。
本实用新型中，各器件、模块和电路均为现有硬件，在此便不作更多说明。
按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。
Claims (9)
1.基于AVR单片机的智能高压带电显示闭锁装置，其特征在于，包括中央处理器，均与中央处理器的输入端相连的波形变换电路、传感器检测电路和放大调理电路，均与中央处理器的输出端相连的验电继电器、报警装置和传感器信号模拟电路，以及输入端连接有对高压带电线路上的电信号进行感应的传感器、输出端与放大调理电路和传感器检测电路均相连的信号输入电路，所述信号输入电路的输入端与中央处理器和传感器信号模拟电路均相连，所述放大调理电路的输出端与波形变换电路相连。
2.根据权利要求1所述的基于AVR单片机的智能高压带电显示闭锁装置，其特征在于，所述中央处理器的输出端连接有故障继电器。
3.根据权利要求1所述的基于AVR单片机的智能高压带电显示闭锁装置，其特征在于，所述中央处理器连接有远程通信模块。
4.根据权利要求1所述的基于AVR单片机的智能高压带电显示闭锁装置，其特征在于，所述中央处理器连接有AC/DC稳压电路。
5.根据权利要求1所述的基于AVR单片机的智能高压带电显示闭锁装置，其特征在于，所述报警装置包括均与中央处理器的输出端相连的蜂鸣器、语音器和指示灯。
6.根据权利要求1所述的基于AVR单片机的智能高压带电显示闭锁装置，其特征在于，所述中央处理器的输入端连接有按键输入模块。
7.根据权利要求6所述的基于AVR单片机的智能高压带电显示闭锁装置，其特征在于，所述按键输入模块为键盘。
8.根据权利要求1~7任意一项所述的基于AVR单片机的智能高压带电显示闭锁装置，其特征在于，所述中央处理器采用ATMEGA16作为处理芯片。
9.根据权利要求8所述的基于AVR单片机的智能高压带电显示闭锁装置，其特征在于，所述传感器为静电电容传感器。
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Cited By (3)
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| CN107748290A (zh) * | 2017-12-05 | 2018-03-02 | 国网安徽省电力公司淮南供电公司 | 一种基于数字电路的核相判别装置及控制方法 |
| CN108196135A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-06-22 | 镇江华源晋昌电器有限公司 | 一种直流高压带电显示闭锁装置 |
| CN114895098A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-08-12 | 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院 | 数字融合型高压带电显示闭锁装置 |
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- 2013-05-08 CN CN 201320244643 patent/CN203216981U/zh not_active Expired - Lifetime
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