一種10kV高壓線臨時接地線的檢測裝置製造方法
2023-10-29 02:34:27
一種10kV高壓線臨時接地線的檢測裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種10kV高壓線臨時接地線的檢測裝置，其主要包括：主控板和底板，主控板主要是數字處理模塊和存儲模塊；底板又包括電池管理和分配模塊、信號發生模塊、電流檢測模塊、電壓檢測模塊、顯示模塊和按鍵模塊，所述主控板與底板連接，底板與待檢測的高壓線和大地連接，本實用新型的10kV高壓線臨時接地線檢測裝置，通過對待檢測高壓線路注入中頻段某特定頻率電壓信號，然後對待檢測高壓線路的電流和電壓信號進行檢測，通過對該電壓和電流進行計算，從而準確判斷出是否有臨時接地線存在，從根本上杜絕了臨時接地線未拆除即合閘導致的危險事故發生的情況，本實用新型檢測精度高，模塊化的設計使之可靠性高，提高了穩定性，成品率提高，成本降低。
【專利說明】—種1kV高壓線臨時接地線的檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及高壓線檢測裝置【技術領域】，具體的說是一種為1kV高壓線是否存在臨時接地線的檢測裝置。
【背景技術】
[0002]在電力檢修作業過程中，裝、拆地線是一個極其重要的環節，帶地線合閘操作帶來的電網事故後果十分嚴重，極容易造成設備損壞、電網事故甚至人員傷亡。
[0003]目前，在配電網中，對線路的地線裝、拆作業一般是依靠工作票制度和對現場作業人員進行安全規程的執行程度，但在線路改造範圍廣、檢修工作點多和現場工作人員繁雜的情況下，這種僅依靠工作制度的約束和人的主觀意願的方式並不能從根本上杜絕事故的發生，所以由於人為原因導致漏拆接地線合閘送電，從而引起設備損壞、電網事故甚至人員傷亡的意外仍然時有發生。
實用新型內容
[0004]為減少不必要的傷害和事故，極其有必要針對由於人為因素忘拆高壓線路臨時接地線，從而導致高壓線路帶接地線合閘帶來的傷亡問題，提供一種高壓線路是否存在臨時接地線的檢測裝置，從而減少設備損壞、電網事故甚至人員傷亡的意外，若是裝置普及率高，可以做到杜絕此類事故發生。
[0005]一種1kV高壓線臨時接地線的檢測裝置，其特徵在於，包括主控板和底板；
[0006]所述主控板與底板連接；
[0007]所述底板與待檢測的高壓線和大地連接電壓單元、電流採樣電路分別連接至待測線路。
[0008]進一步，所述主控板包括數字處理模塊和存儲模塊。
[0009]進一步，所述底板包括信號發生模塊，電源管理模塊，電流檢測模塊，電壓檢測模塊，顯不模塊和按鍵模塊。
[0010]進一步，所述數字處理模塊具有至少一個輸入輸出接口，輸出電壓為3.3v,具有PWM輸出功能。
[0011]進一步，所述存儲模塊包含兩種晶片；所述的兩種晶片是SRAM和FLASH晶片；
[0012]進一步，所述信號發生模塊能將數字處理模塊產生的3.3v的PWM信號進行處理，PWM信號先進行放大，經過逆變開關管，將電池輸出的直流信號變換成特定頻率的交流信號，然後經過變壓器升壓，最後注入到1kV高壓線路中。
[0013]進一步，所述電源管理模塊對12v直流電池進行濾波，採用直流隔離電源模塊對電源進行隔離，電路中使用到的模擬12v電源、開關管中使用的12v電源、5v穩壓晶片使用的12v電源和採樣晶片的正負電源都是和輸入的12v電源進行隔離的，保證了信號的穩定性。
[0014]進一步，所述5v穩壓晶片採用了高精度的穩壓晶片，其5v電壓的穩定，保證了主控板中的主控晶片的穩定的運行，同時保證了輸出信號的穩定，特別是PWM信號的穩定和死區時間的控制穩定。
[0015]進一步，所述電流檢測模塊將高壓線的注入電流經過高壓電阻後流回大地，不會在儀器上留下安全隱患。經過高壓電阻的電流，通過儀器內置的電流互感器進行測量，無需外置的電流鉗。通過電流互感器得到的電流信號經過濾波放大等操作，進入主控板的ADC採樣接口，將獲得電流的數位訊號。
[0016]進一步，所述電壓檢測模塊將注入到高壓線路的電壓信號和發出到變壓器端的信號進行採集並對比，前者作為線路的電壓信號，後者為控制PWM波的反饋信號，都經過ADC採樣接口，在數字處理晶片中進行存貯，前者作為判斷線路是否存在臨時接地線的條件，後者作為為反饋控制信號進行誤差控制。
[0017]本實用新型的有益效果為:本實用新型檢測精度高，模塊化的設計使之可靠性高，提高了穩定性，成品率提高，成本降低，通過使用本實用新型，從而減少設備損壞、電網事故甚至人員傷亡的意外，若是裝置普及率高，可以做到杜絕此類事故發生。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型1kV高壓線臨時接地線的檢測裝置結構示意圖；
[0019]圖2為一個實施例1OkV高壓線臨時接地線的檢測裝置結構示意圖；
[0020]圖3為一個應用實例1kV高壓線臨時接地線的檢測裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本實用新型1kV高壓線臨時接地線的檢測裝置【具體實施方式】作詳細描述。
[0022]參見圖1所示，圖1為本實用新型1kV高壓線臨時接地線的檢測裝置結構示意圖，包括主控板和底板。
[0023]所述主控板與底板連接。
[0024]所述底板與待檢測的高壓線和大地連接電壓單元、電流採樣電路分別連接至待測線路。
[0025]該裝置通過對待檢測高壓線路注入中頻段某特定頻率電壓信號，然後對待檢測高壓線路的電流和電壓信號進行檢測，通過對該電壓和電流進行計算，從而準確判斷出是否有臨時接地線存在，從根本上杜絕了臨時接地線未拆除即合閘導致的危險事故發生的情況。該裝置檢測精度聞，1旲塊化的設計使之可罪性聞，提聞了穩定性，成品率提聞，成本降低。
[0026]參見圖2所示，圖2為1kV高壓線臨時接地線的檢測裝置結構示意圖。
[0027]在其中一個實施例中，主控板包括數字處理模塊和存儲模塊。其中數字處理模塊，處理速度高，能夠進行快速傅立葉變換，並且有多個輸入輸出1 口，輸出電壓為3.3v，具有8路PWM輸出功能，其PWM輸出功能，軟體編程可以設置PWM波輸出的死區時間，為開關管、電路板和儀器本身的安全提供了基礎。其中存儲模塊包含兩種晶片和三種功能，兩種晶片是SRAM和FLASH晶片，三種功能包括是存儲運行過程中必要的數據功能、存儲固化開機引導程序功能和存儲調試過程中的數據功能。
[0028]在其中一個實施例中，底板包括信號發生模塊，電源管理模塊，電流檢測模塊，電壓檢測模塊，顯示模塊和按鍵模塊。
[0029]所述信號發生模塊，能將數字處理模塊產生的3.3v的PWM信號進行處理，PWM信號先進行放大，經過逆變開關管，將電池輸出的直流信號變換成特定頻率的交流信號，最後注入到1kV高壓線路中。
[0030]所述電源管理模塊，對12v直流電池進行濾波，採用直流隔離電源模塊對電源進行隔離，電路中使用到的模擬12v電源、開關管中使用的12v電源、5v穩壓晶片使用的12v電源和採樣晶片的正負電源都是和輸入的12v電源進行隔離的，保證了信號的穩定性。所述的5v穩壓晶片，採用了高精度的穩壓晶片，其5v電壓的穩定，保證了主控板中的主控晶片的穩定的運行，同時保證了輸出信號的穩定，特別是PWM信號的穩定和死區時間的控制穩定。
[0031]所述電流檢測模塊，將高壓線的注入電流經過高壓電阻後流回大地，不會在儀器上留下安全隱患。經過高壓電阻的電流，通過儀器內置的電流互感器進行測量，無需外置的電流鉗。通過電流互感器得到的電流信號經過濾波放大等操作，進入主控板的ADC採樣接口，將獲得電流的數位訊號。
[0032]所述電壓檢測模塊，將注入到高壓線路的電壓信號和發出到變壓器端的信號進行採集並對比，前者作為線路的電壓信號，後者為控制PWM波的反饋信號，都經過ADC採樣接口，在數字處理晶片中進行存貯，前者作為判斷線路是否存在臨時接地線的條件，後者作為為反饋控制信號進行誤差控制。
[0033]所述顯示模塊，液晶顯示屏IXD所需的輸入電壓為3.3v，可以和主控板直接相連，輸入信號為UART接口，除所需的電源和地線外，僅需要兩根信號線，信號更加穩定，設計更加可靠合理。
[0034]所述按鍵模塊，其電路簡單，按鍵靈敏，按鍵面板美觀友好。
[0035]在其中一個實施例中，主控板的數字處理模塊所用的數字處理晶片包括DSP晶片、FPGA晶片、ARM晶片等。數字處理模塊可以為EP4CE6F17C8、TMS320F2812等的最小系統板，最小系統模塊化設計保證了控制模塊的穩定運行，採用兩塊電路板有效地隔離了模擬與高速數位訊號間的幹擾。
[0036]在其中一個實施例中，被採樣的電流信號、隔離電源信號、小電壓控制大電壓的光耦信號、高壓和低壓信號都需要採樣隔離技術，可以是增加線與線之間的距離，也可以進行電路板挖空，保證各個不同信號間不會互相干擾。
[0037]在其中一個實施例中，數字處理模塊自帶的ADC數模轉換器的精度和速度要求很高，即使自帶的處理速度和精度都很高，也需要在底板中進行濾波處理，可以採用由放大器構成的二階的帶通濾波器。
[0038]在其中一個實施例中，所述由4個可控開關管和4組PWM波組成的全橋逆變電路，將直流信號轉換為交流信號，先進行LC濾波處理，形成中頻段的正弦信號，然後經過變壓器升壓，最後注入到高壓線路中。
[0039]為了更清晰地描述本實用新型的1kV高壓線臨時接地線檢測裝置，下面闡述一個較佳實施例。
[0040]常見圖3所示，圖3為一個應用1kV高壓線臨時接地線的檢測裝置的結構示意圖。
[0041]電池01為12v電池，可以是12.6v的理聚合物充電電池，其輸出電壓在11.6v到12.4v之間，隨著電池的使用，電量在不斷地降低，電池的不穩定會導致晶片的不穩定工作，會給電路造成很大的影響，會造成模數轉換器的參考電壓和標準電壓不一致，導致測量到的電壓和實際電壓不符，所以需要必要的電源管理模塊02。
[0042]電源模塊02給數位訊號和模擬信號提供不同的電源，給充電電池提供充電的接口。模擬電源04和數字電源02要求的電源的電壓不一致，而且對其穩定性的要求也不一致。電源管理02使數字電源03和模擬電源04進行了隔離。使放大器14、光耦10和開關管11提供了相互隔離的電源。
[0043]模擬電源04提供的電源則更為複雜，模擬電源04為放大器14提供了工作電源，其電源有正負電源，所以選擇直流的隔離電源，並且有正負輸出的電源。而開關管和其他器件則需要隔離，對電源的要求不是特別高。可以選擇金昇陽電源模塊，例如選擇型號為MORNSUN A1205S-1W的電源模塊，得到從12v到正負5v的隔離電源。選擇型號為M0RNSUNB1205LS-1W的電源模塊，得到從12v到正5v的隔離電源。選擇型號為MORNSUN B1212LS-1W的電源模塊，得到從12v (電池電壓大多數時候為12.4v)到正12v的隔離電源。選擇型號為MORNSUN A1212S-1W的電源模塊，得到從12v(電池電壓大多數時候為12.4v)到正負12v的隔離電源。
[0044]數字電源03則要求提供穩定的5v電源，而且最好是數字電源03與模擬電源04進行分開隔離，而電池01得到的為12v電壓，數字電源要求提供5v電壓，所以不能採用非穩定輸出的電源模塊，要求高精度的穩壓隔離電源晶片，這樣可以選擇MORNSUN B1205LS-1W的電源模塊和LM2576-5電源晶片進行組合，先從12v得到5v電壓，然後得到穩定5v電壓，具有隔尚，穩壓，聞精度的優點。
[0045]數字處理晶片則要求兩種電壓，一是3.3v，一是1.8v。而且電壓只能低不能高，低了晶片不工作，高了燒毀晶片，所以採用高精度的專門的電源管理晶片，從而能夠同時得到穩定的3.3v和1.Sv兩種穩定的數字電壓。數字電源03不僅僅需要提供穩定可靠的數字電源，而且還要提供電源上電的時序，必須在3.3v上電以後，1.Sv才可以上電，所以必須是專門的晶片，可以選擇專用的電源晶片，如TPS767D318專用線性穩壓器。若採用的數字處理08晶片為TMS320F2812，則可以提供1.9v的電壓替代1.8v的電壓，可以選擇晶片TPS767D301雙路輸出低壓差電壓調整器。
[0046]存儲模塊05包括兩種晶片，一種是SRAM，一種是FLASH。SRAM為外擴RAM，可以選擇IS61ILV51216晶片或者IS64ILV51216，具有512K*16位的高速存儲器，採用3.3ν供電，所以供給數字處理08晶片的電壓可直接供存儲模塊05使用。FLASH晶片是在數字處理模塊08的內部存儲器不夠用時使用的，用來固化程序或者存儲數據，可以選擇SST39VF800晶片或者SST39VF160晶片。
[0047]按鍵模塊06的電路是最簡單的電路，作為人機友好交互的界面，按鍵設計美觀，電路簡單，例如六個按鍵的電路僅僅需要六根線與數字處理模塊08的1相連即可，並設置一個公共地和一個公共上拉電阻即可。
[0048]顯示模塊07的選擇要求比較高，需要選擇延時少，控制穩定的，信號線少的液晶顯示模塊，可以選擇0CMJ4X8C-8集成好的液晶模塊，該液晶顯示屏採用3.3v供電，功耗低，可以延長儀器的使用周期，節能環保。其控制信號僅需要兩根控制信號線，LCD_STD, LCD_SCLK線即可。
[0049]數字處理模塊08是控制的核心單元、算法的核心單元和信號處理的核心單元。其內置了模數轉換器ADC模塊和PWM波控制模塊，可以選擇TMS320F2812或者TMS320LF2407晶片，都內置了 8通路的14位高速模數轉換器和8路脈寬調製信號PWM波信號。該晶片對數字電源03的要求很高，一旦超過電壓，則燒毀晶片，產生不可復原的影響。數字處理模塊08要求能處理採樣過來的中頻段交流信號，能夠對信號進行軟體濾波和快速傅立葉分解。
[0050]放大器09的作用是將信號進行放大或者縮小，使其具有驅動光耦10的驅動能力。其供電的電源為正負12v或者正負15v電源。放大器09起到了放大的作用，放大器14起到了縮小信號的作用。可以選擇0PA4227或者LM339。
[0051]兩路電壓信號中的放大器(如放大器14)起到了縮小信號的作用。使得電壓信號在數字處理模塊08的數模轉換器的量程範圍內。一路電流信號，從電流互感器16得到的電流信號，經過放大器將信號進行放大，使得信號的精度提高，更好的適應數字處理模塊08的測量範圍。
[0052]光耦10為小信號控制大信號，小電壓控制大電壓信號，又使信號進行了隔離，數位訊號和模擬信號沒有電氣連接。其為高速光耦，必須嚴格控制開啟和關斷的時間，防止出現不安全因素。可以選擇TLP521-1高速光耦。
[0053]開關管11是進行逆變的過程，將12v直流信號轉換成可以控制的交流信號，交流信號的幅值和交流信號的頻率都是可以控制的，通過設置數位訊號處理模塊08的PWM輸出控制埠，即可控制交流信號。開關管的控制要特別的小心謹慎，稍微控制不好，將會造成電壓短路的情況發生，所以對電源模塊的要求也較高，得採用隔離電源並加保險絲保險的方式來設計電路。可以選擇2個AP9971⑶來組成全橋逆變電路，針對其驅動電路可以採用IR2110。IR2110為專用的高性能全橋開光管控制晶片。IR2110的輸入信號可以由數字處理模塊08輸出經過放大器LM339放大得到。兩個開關管則需要兩個IR2110和一個LM339來組成驅動電路。
[0054]經過開光管11後為交流信號，並通過濾波器15進行濾波處理，放大器14縮小電壓信號處理，濾波器13處理後，經過數字處理模塊08內置的數模轉換器，進行採樣計算，形成了反饋迴路，可以加入控制算法在數字處理模塊08中，對交流信號進行實時的調節。通過閉環的控制使輸出到待檢測線路中的交流信號更加可靠。
[0055]變壓器12將開關管12輸出的交流信號進行升壓，提高供到待測線路中的功率，高壓側接入待測線路中。可以選擇2倍關係的電漏變壓器。
[0056]作為一個優選實施例，當本裝置向待測線路中注入特定頻段(中頻段某值)的交流信號後，裝置通過檢測線路中的電壓和電流信號，並進行有效值和電流與電壓角度差值的計算，將得到的電壓和電流相除即得到線路中阻抗的大小，通過對阻抗的閾值判斷、電流值大小的判斷冗餘判據，即可判斷1kV高壓線路中是否存在臨時接地線。
[0057]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種1kV高壓線臨時接地線的檢測裝置，其特徵在於，包括主控板和底板；所述主控板與底板連接；所述底板與待檢測的高壓線和大地連接電壓單元、電流採樣電路分別連接至待測線路；所述主控板包括數字處理模塊和存儲模塊；所述底板包括信號發生模塊，電源管理模塊，電流檢測模塊，電壓檢測模塊，顯示模塊和按鍵模塊。
2.根據權利要求1所述的一種1kV高壓線臨時接地線的檢測裝置，其特徵在於，所述數字處理模塊具有至少一個輸入輸出接口，輸出電壓為3.3v,具有PWM輸出功能。
3.根據權利要求2所述的一種1kV高壓線臨時接地線的檢測裝置，其特徵在於，所述存儲模塊包含兩種晶片；所述的兩種晶片是SRAM和FLASH晶片。
4.根據權利要求3所述的一種1kV高壓線臨時接地線的檢測裝置，其特徵在於，所述信號發生模塊能將數字處理模塊產生的3.3v的PWM信號進行處理，PWM信號先進行放大，經過逆變開關管，將電池輸出的直流信號變換成特定頻率的交流信號，然後經過變壓器升壓，最後注入到1kV聞壓線路中。
5.根據權利要求3所述的一種1kV高壓線臨時接地線的檢測裝置，其特徵在於，所述電源管理模塊對12v直流電池進行濾波，採用直流隔離電源模塊對電源進行隔離，電路中使用到的模擬12v電源、開關管中使用的12v電源、5v穩壓晶片使用的12v電源和採樣晶片的正負電源都是和輸入的12v電源進行隔離的，保證了信號的穩定性。
6.根據權利要求5所述的一種1kV高壓線臨時接地線的檢測裝置，所述5v穩壓晶片採用了高精度的穩壓晶片，其5v電壓的穩定，保證了主控板中的主控晶片的穩定的運行，同時保證了輸出信號的穩定。
7.根據權利要求3所述的一種1kV高壓線臨時接地線的檢測裝置，其特徵在於，所述電流檢測模塊將高壓線的注入電流經過高壓電阻後流回大地，經過高壓電阻的電流，通過儀器內置的電流互感器進行測量，無需外置的電流鉗，通過電流互感器得到的電流信號經過濾波放大操作，進入主控板的ADC採樣接口，將獲得電流的數位訊號。
8.根據權利要求3所述的一種1kV高壓線臨時接地線的檢測裝置，其特徵在於，所述電壓檢測模塊將注入到高壓線路的電壓信號和發出到變壓器端的信號進行採集並對比，前者作為線路的電壓信號，後者為控制PWM波的反饋信號，都經過ADC採樣接口，在數字處理晶片中進行存貯，前者作為判斷線路是否存在臨時接地線的條件，後者作為為反饋控制信號進行誤差控制。
【文檔編號】G01R31/02GK203965554SQ201420210242
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年4月28日 優先權日:2014年4月28日
【發明者】李正佳, 餘濤, 殷林飛 申請人:蘇州華天國科電力科技有限公司