800kV特高壓直流非接觸多通道測距式驗電器的製作方法

2023-06-01 08:36:51 2

專利名稱：800kV特高壓直流非接觸多通道測距式驗電器的製作方法
技術領域：
本發明屬於特高壓直流流輸變電設備安全工器具，具體涉及一種SOOkV特高壓直流非接觸多通道測距式驗電器。
背景技術：
運行檢修工作是掌握電網設備運行情況、及時發現和處理設備缺陷的重要手段。 《國家電網公司電力安全工作規程(電力線路部分)》明確規定在部分停電的電氣設備上 工作或停電線路工作地段裝接地線前，要先驗電，驗明設備或線路確無電壓。驗電器即是用 來檢測電力設備上是否存在電壓的常用工具之一，通過驗電器明確驗證被檢修設備上是否 確無電壓，再進行其他操作，以防出現帶電裝接地線(合接地刀閘)、誤碰有電設備等惡性 事故的發生。中國專利200910060796. 9「 IOOOkv特高壓交流非接觸式驗電方法及其驗電器」中，
驗電基準值由數據處理模塊以一定的頻率進行數據採集此工作位置的電場強度得到，報警 閾值由多次現場試驗，根據電場的變化趨勢合理選取得到，由於變電站和換流站內的帶電 設備多，帶電設備之間的幹擾較大，導致帶電設備周圍的合成場強複雜多變，驗電時可能會 有較大的幹擾，所以該專利中基準值和報警閾值的取得容易受到外界幹擾，準確性不高。

發明內容
本發明的目的是提供一種SOOkV特高壓直流非接觸多通道測距式驗電器，採用水 平通道和垂直通道雙通道採集的信號值來取得驗電基準值，採用測距的方式來取得報警閾 值，用於IOOOkV特高壓交流輸變電線路工程中，測量輸變電線路是否有電，起安全保護作用。為了達到上述目的，本發明的技術方案是800kV特高壓直流非接觸多通道測距 式驗電器，包括信號放大模塊、信號處理模塊、報警模塊、模數轉換及數據處理模塊和LCD 顯示模塊，信號處理模塊包括整流模塊和濾波模塊，其特徵在於還包括信號採集模塊、比 較控制模塊和測距模塊，信號採集模塊由定子和轉子構成，各模塊之間的位置關係是信號 採集模塊、信號方法模塊、整流模塊、濾波模塊、模數轉換及數據處理模塊依次連接，測距模 塊和模數轉換及數據處理模塊連接比較控制模塊，比較控制模塊連接報警模塊和LCD顯示 模塊，各模塊的功能是信號採集模塊用於採集特高壓的電壓信號，經信號放大模塊用於放 大採集到的信號，信號處理模塊處理放大後的信號；測距模塊測量工作位置與輸變電線路 距離，根據空間電場的場強曲線和變化趨勢得出相應的場強值做為驗電的報警閾值，然後 由雙通道採集得到的信號值作為基準值來進行驗電；模數轉換及數據處理模塊對信號處理 模塊傳來的信號進行數據處理後，聯動報警模塊、LCD顯示模塊做出相應的聲、光報警和實 時顯示。如上所述的SOOkV特高壓直流非接觸多通道測距式驗電器，其特徵在於模數轉 換及數據處理模由單片機和模數轉換晶片構成，單片機採用AT89S51，模數轉換晶片採用ADC0804。本發明的工作原理是根據測量點與輸電線路的距離確定輸電線路正常工作時測 量點的標準場強，即報警閾值，採用垂直與水平雙通道對現場信號進行採集，將採集到得信 號與報警閾值作比較，如果大於或者等於報警閾值，驗電器做出聲光報警，並且在LCD上顯 示驗電結果，能迅速對輸電線路帶電與否進行判斷，並且能迅速對帶電導線進行準確定位， 有效的提高了驗電器的驗電和定位準確度。本發明的有益效果是由於本發明是比較採集到的多通道信號與根據工作位置 與被測物體的距離值得出的報警信號，從而判斷輸變電線路是否帶電，有效地排除了鄰近 帶電設備的幹擾，解決了鄰近被測設備的帶電體對空間場強的幹擾導致驗電結果重複性不 好、準確度不高的難題。該發明滿足我國特高壓直流輸電線路工程作業安全防護要求，填補了我國在特高 壓輸變電設備安全工器具上的空白，適用於特高壓輸變電線路巡檢。



圖1為本發明實施例硬體系統方框圖。圖2為圖1中的信號採集模塊原理圖。圖3為圖1中的信號放大模塊原理圖。圖4為圖1中的信號處理模塊中整流電路原理圖。圖5為圖1中的模數轉換及數據處理模塊外圍電路圖。圖6為本發明實施軟體編程流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖和實施時例對本發明特高壓直流非接觸多通道測距式驗電器做進 一步說明圖1中標記說明1、6_信號採集模塊，2、7_信號放大模塊，3、8_整流模塊，4、9_濾 波模塊，5、10-模數轉換及數據處理模塊，11-測距模塊，12-比較控制模塊，13-報警模塊， 14-IXD顯示模塊。圖2中標記說明28_轉子，29-定子，30-接地電刷，31-同步信號發生器，32-電 機，33-前置放大器，34-電機控制電路。圖3中的標記15_差分輸入級，16-電壓放大級，17-輸出級，18-偏置電路。圖6中標記說明19_自檢是否通過，20-測距，21-檢測，22-比較，23-是否聲光 報警，24-有電，25-無電，26-循環檢測，27-停止驗電工作。圖1為本發明實施例硬體系統方框圖，本發明提供的特高壓直流非接觸多通道測 距式驗電器，測距模塊11測出測量點距輸變電線路的距離，根據測出的距離以及空間電場 的場強曲線和變化趨勢得到標準場強值，驗電器正常工作時水平和垂直兩個通道同時對信 號進行採集，採集到的信號在LCD上顯示，並且與標準場強值作比較，準確的對輸電線路帶 電與否進行定位，然後聯動報警模塊13作出相應聲、光報警信號和LCD顯示模塊14顯示。如圖2所示，信號採集模塊1、6採用交變感應法感應原理來採集信號，交變感應法 主要用於直流場的測量，它由定子29 (感應片)和轉子28 (屏蔽片)構成，當轉子旋轉時，定子周期性地暴露於外部電場E中，或被屏蔽片所遮擋，使E = 0，這樣周而復始，便產生交 變輸出信號。如圖3所示，信號放大模塊2採用了對差分信號進行放大的運算放大電路以抑制 共模幹擾信號；圖3中輸入級一般是由BJT、JFET或M0SFET組成的差分式放大電路，利用它 的對稱特性可以提高整個電路的共模抑制比，它的兩個輸入端構成整個電路的反相輸入端 和同相輸入端。電壓放大級16的主要作用是提高電壓增益，它可由一級或多級放大電路組 成。輸出級17—般由電壓跟隨器或互補電壓跟隨器所組成，以降低輸出電阻，提高帶負載 能力。偏置電路18是為各級提供合適的工作電流。此外還有一些輔助環節，如電平移動電 路、過載保護電路以及高頻補償環節等。信號處理模塊是將交流信號轉換成直流信號，整個模塊由前級二階濾波器、整流 電路和後級二階濾波器構成，前級濾波器用於削減高頻幹擾信號，後級濾波器用於紋波的 過濾；如圖4所示，整流電路由兩片運算放大器和外圍的電阻、二極體組成前一個運算放 大器與相應電阻、二極體構成一個等比例放大電路；第二個運算放大器與前置信號組成一 個加法電路，可以通過改變R14的值來改變整流電路的放大倍數。R8、R9、RIO、Rll、R12、 R13、R14 的電阻值分別是10K、10K、10K、20K、10K、10K、20K。如圖5所示，模數轉換及數據處理模塊由單片機和模數轉換晶片構成，作用是將 直流模擬信號轉換成數位訊號，經數字濾波和數據計算智能處理後，根據得到的數據判斷 是否越限後向報警模塊和LCD顯示模塊發出動作指令；報警模塊包括蜂鳴器發聲報警和指 示燈報警，LCD顯示模塊可顯示檢測到的雙通道數據和測距儀的距離值，根據接收到的指令 進行相關動作。單片機AT89S51主要實現以下功能(a)控制接收雷射測距儀的數據；(b)控制ADC0804完成模數轉換；(c)進行數據處理；(d)控制蜂鳴器和報警指示燈；(e)控制LCD顯示器；因此，涉及到的AT89S51的外圍接口設計如下(a) P0 口作為與IXD的數據埠 ；(b)Pl. 0、P1. 1和PL 2用於控制LCD顯示模塊；(c)P2 口作為與ADC0804的數據埠 ；(d)P1.3、P1.4、P3. 6 和 P3. 7 口作為與 ADC0804 的控制埠 ；(e)Pl. 5和P1. 6分別用於控制自檢模式和工作模式的切換；(f)Pl. 7控制蜂鳴器和發光二極體。驗電器一旦開機等待按鍵按下進入自檢環節，如果自檢開關沒有按下，則不進行 下面的程序，按鍵按下後即對電源部分進行自檢，採用LCD顯示電量是否充足來實現。當 電源部分無法正常工作，則顯示電量不足；如果在電源部分工作正常，則進入自檢環節，上 述自檢過程涉及到整個驗電器的各個功能模塊，通過測量自檢輸出信號的大小即可判斷電 路是否工作正常；自檢後等待雷射測距儀測距，當雷射測距儀送入數據時，單片機會產生中 斷，將送來的數據存儲並顯示；之後進入工作模式，信號經過信號採集模塊，信號放大模塊、 信號處理模塊後，輸入ADC0804中，由ADC0804將模擬信號轉化成數位訊號，送入單片機。單片機收到數據並存儲到指定單元；隨後進行數據處理，將存儲的距離值對換成相應的標準 場強值作為報警閾值，將ADC0804送來的數據轉換成相應的場強值作為基準值並在LCD上 顯示其值大小；然後將兩個值進行比較，如果基準值大於或等於報警閾值，則說明被測物體 帶電，進行聲光報警並在LCD上顯示帶電，否則將繼續進行檢測。圖6為本發明實施例軟體編程流程圖，其特徵在於特高壓直流非接觸多通道測 距式驗電器驗電方法主要分為自檢19、測距20、檢測21、比較22、聲光報警23五個階段，程 序主要考慮協調各個模塊的兼容性以及合理的資源分配；然後對各個部分的控制要合理， 協調；再考慮數據處理模塊，使其擁有通用的數據處理功能。本發明實施驗電的基準值是可變的，進入工作位置，按下復位鍵，自檢通過後，即 進行電場測量工作，以一定的頻率(lOKHz)進行水平通道與垂直通道的數據採集，記錄此 工作位置的電場強度，作為驗電的基準值並在LCD上顯示。根據與測距的距離值相對應的 報警閾值來判斷被測設備是否帶電。 本發明實施例的操作規程(1)在使用特高壓直流非接觸多通道測距式驗電器之前，必須對驗電器進行檢查。 若發現驗電器存在裂紋、各部件安裝不緊固、等現象不得使用。(2)只有通過了自檢的驗電器才能用於驗電操作。驗電器自檢是否通過可根據以 下現象進行判斷(a)打開電源開關，電源指示燈(綠燈)亮。若不亮，則說明驗電器出了故障，應停 止驗電工作。(b)按下電源自檢按鈕，然後再按下自檢按鈕進行自檢，如果正常，LCD上會顯示 水平通道與垂直通道的基準值，如果不顯示或IXD顯示亂碼，說明驗電器有故障，應停止使 用；電池電量的充足與否也由IXD顯示，如果電量充足，則顯示self-check pass，如果電池 電量不足，則顯示自檢未通過，應停止使用。(3)對特高壓直流輸電線路進行驗電，操作步驟為(a)操作人員位於被測相導線的正下方，打開驗電器電源開關。(b)待驗電器通過自檢階段進入等待雷射測距工作狀態後，將雷射測距儀用三角 架固定好，對準被測導線按測距鍵，鬆開後1秒內，在LCD上會顯示導線與工作位置的距離。(c)然後按下工作鍵進入工作狀態，驗電器的水平通道與垂直通道的檢測值會在 IXD上顯示。(d)然後等待單片機自動對數據進行處理，比較。整個過程大約在1秒內完成。(e)如果基準值大於或等於報警閾值，則單片機報警，說明被測導線帶電；否則說 明被測導線不帶電，可對下一導線進行檢測。
權利要求
800kV特高壓直流非接觸多通道測距式驗電器，包括信號放大模塊、信號處理模塊、報警模塊、模數轉換及數據處理模塊和LCD顯示模塊，信號處理模塊包括整流模塊和濾波模塊，其特徵在於還包括信號採集模塊、比較控制模塊和測距模塊，信號採集模塊由定子和轉子構成，各模塊之間的位置關係是信號採集模塊、信號方法模塊、整流模塊、濾波模塊、模數轉換及數據處理模塊依次連接，測距模塊和模數轉換及數據處理模塊連接比較控制模塊，比較控制模塊連接報警模塊和LCD顯示模塊。
2.如權利要求1所述的SOOkV特高壓直流非接觸多通道測距式驗電器，其特徵在於 模數轉換及數據處理模由單片機和模數轉換晶片構成，單片機採用AT89S51，模數轉換晶片 採用 ADC0804。
全文摘要
本發明提供了一種800kV特高壓直流非接觸多通道測距式驗電器，包括信號放大模塊、信號處理模塊、報警模塊、模數轉換及數據處理模塊、LCD顯示模塊，信號處理模塊包括整流模塊和濾波模塊，還包括信號採集模塊、比較控制模塊和測距模塊，信號採集模塊由定子和轉子構成，本發明的驗電基準值是現場工作位置的電場值，有效地提高了驗電器的使用範圍和準確度；本發明根據工作位置與被測導線的距離值以及空間電場的場強曲線和變化趨勢對應得到的場強值作為報警閾值來驗電，通過報警的聲、光信號反映被測導線帶電與否，有效地排除了鄰近帶電設備的幹擾，解決了鄰近被測設備的帶電體對空間場強的幹擾導致驗電結果重複性不好、準確度不高的難題。
文檔編號G01R19/25GK101819227SQ20101012061
公開日2010年9月1日 申請日期2010年3月10日 優先權日2010年3月10日
發明者吳巾克, 季肖彤, 張麗華, 文志科, 易輝, 焦坦, 胡霽, 董萬光, 邵瑰瑋, 閔絢, 陳怡 申請人:國網電力科學研究院