專利名稱：1000kV特高壓交流非接觸多通道測(cè)距式驗(yàn)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于IOOOkV特高壓交流流輸變電設(shè)備安全工器具，具體涉及一種 IOOOkV特高壓交流非接觸多通道測(cè)距式驗(yàn)電器。
技術(shù)背景運(yùn)行檢修工作是掌握電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行情況、及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備缺陷的重要手段。 《國(guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程(電力線路部分)》明確規(guī)定在部分停電的電氣設(shè)備上 工作或停電線路工作地段裝接地線前，要先驗(yàn)電，驗(yàn)明設(shè)備或線路確無(wú)電壓。驗(yàn)電器即是用 來(lái)檢測(cè)電力設(shè)備上是否存在電壓的常用工具之一，通過(guò)驗(yàn)電器明確驗(yàn)證被檢修設(shè)備上是否 確無(wú)電壓，再進(jìn)行其他操作，以防出現(xiàn)帶電裝接地線(合接地刀閘)、誤碰有電設(shè)備等惡性 事故的發(fā)生。中國(guó)專利200910060796. 9“ IOOOkv特高壓交流非接觸式驗(yàn)電方法及其驗(yàn)電器”中，
驗(yàn)電基準(zhǔn)值由數(shù)據(jù)處理模塊以一定的頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集此工作位置的電場(chǎng)強(qiáng)度得到，報(bào)警 閾值由多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，根據(jù)電場(chǎng)的變化趨勢(shì)合理選取得到，由于變電站和換流站內(nèi)的帶電 設(shè)備多，帶電設(shè)備之間的干擾較大，導(dǎo)致帶電設(shè)備周圍的合成場(chǎng)強(qiáng)復(fù)雜多變，驗(yàn)電時(shí)可能會(huì) 有較大的干擾，所以該專利中基準(zhǔn)值和報(bào)警閾值的取得容易受到外界干擾，準(zhǔn)確性不高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種IOOOkV特高壓交流非接觸多通道測(cè)距式驗(yàn)電器， 采用水平通道和垂直通道雙通道采集的信號(hào)值來(lái)取得驗(yàn)電基準(zhǔn)值，采用測(cè)距的方式來(lái)取得 報(bào)警閾值，用于IOOOkV特高壓交流輸變電線路工程中，測(cè)量輸變電線路是否有電，起安全 保護(hù)作用。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是1000kV特高壓交流非接觸多通 道測(cè)距式驗(yàn)電器，包括信號(hào)放大模塊、信號(hào)處理模塊、報(bào)警模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理模塊 和IXD顯示模塊，信號(hào)處理模塊包括整流模塊和濾波模塊，其特征在于還包括信號(hào)采集模 塊、比較控制模塊和測(cè)距模塊，信號(hào)采集模塊由平行板電容和電阻R構(gòu)成，各模塊之間的位 置關(guān)系是信號(hào)采集模塊、信號(hào)方法模塊、整流模塊、濾波模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理模塊依 次連接，測(cè)距模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理模塊連接比較控制模塊，比較控制模塊連接報(bào)警 模塊和LCD顯示模塊，各模塊的功能是信號(hào)采集模塊用于采集特高壓的電壓信號(hào)，經(jīng)信號(hào) 放大模塊用于放大采集到的信號(hào)，信號(hào)處理模塊處理放大后的信號(hào)；測(cè)距模塊測(cè)量工作位 置與輸變電線路距離，根據(jù)空間電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)曲線和變化趨勢(shì)得出相應(yīng)的場(chǎng)強(qiáng)值做為驗(yàn)電的 報(bào)警閾值，然后由雙通道采集得到的信號(hào)值作為基準(zhǔn)值來(lái)進(jìn)行驗(yàn)電；模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理 模塊對(duì)信號(hào)處理模塊傳來(lái)的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，聯(lián)動(dòng)報(bào)警模塊、LCD顯示模塊做出相應(yīng)的 聲、光報(bào)警和實(shí)時(shí)顯示。如上所述的IOOOkV特高壓交流非接觸多通道測(cè)距式驗(yàn)電器，其特征在于模數(shù)轉(zhuǎn) 換及數(shù)據(jù)處理模由單片機(jī)和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成，單片機(jī)采用AT89S51，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用ADC0804。本實(shí)用新型的工作原理是根據(jù)測(cè)量點(diǎn)與輸電線路的距離確定輸電線路正常工作 時(shí)測(cè)量點(diǎn)的報(bào)警閾值，采用垂直于水平雙通道對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行采集，將采集到得信號(hào)與報(bào) 警閾值作比較，如果大于或者等于報(bào)警閾值，驗(yàn)電器做出聲光報(bào)警，并且在LCD上顯示驗(yàn)電 結(jié)果，能迅速對(duì)輸電線路帶電與否進(jìn)行判斷，并且能迅速對(duì)帶電導(dǎo)線進(jìn)行準(zhǔn)確定位。有效的 提高了驗(yàn)電器的驗(yàn)電和定位準(zhǔn)確度。本實(shí)用新型的有益效果是由于本實(shí)用新型是比較采集到的多通道信號(hào)與根據(jù)工 作位置與被測(cè)物體的距離值得出的報(bào)警信號(hào)，從而判斷輸變電線路是否帶電，有效地排除 了鄰近帶電設(shè)備的干擾，解決了鄰近被測(cè)設(shè)備的帶電體對(duì)空間場(chǎng)強(qiáng)的干擾導(dǎo)致驗(yàn)電結(jié)果重 復(fù)性不好、準(zhǔn)確度不高的難題。該實(shí)用新型滿足我國(guó)IOOOkV特高壓交流輸電線路工程作業(yè)安全防護(hù)要求，填補(bǔ) 了我國(guó)在IOOOkV特高壓輸變電設(shè)備安全工器具上的空白，適用于IOOOkV特高壓輸變電線 路巡檢。
圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例硬件系統(tǒng)方框圖。圖2為圖1中的信號(hào)采集模塊原理圖。圖3為圖1中的信號(hào)放大模塊原理圖。圖4為圖1中的信號(hào)處理模塊中整流電路原理圖。圖5為圖1中的模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理模塊外圍電路圖。圖6為本實(shí)用新型實(shí)施軟件編程流程圖。
具體實(shí)施方案
以下結(jié)合附圖和實(shí)施時(shí)例對(duì)本實(shí)用新型特高壓交流非接觸式驗(yàn)電方法及其驗(yàn)電 器做進(jìn)一步說(shuō)明圖1中標(biāo)記說(shuō)明1、6_信號(hào)采集模塊，2、7_信號(hào)放大模塊，3、8_整流模塊，4、9_濾 波模塊，5、10-模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理模塊，11-測(cè)距模塊，12-比較控制模塊，13-報(bào)警模塊， 14-IXD顯示模塊圖3中的標(biāo)記15_差分輸入級(jí)，16-電壓放大級(jí)，17-輸出級(jí)，18-偏置電路。圖6中標(biāo)記說(shuō)明19_自檢是否通過(guò)，20-測(cè)距，21-檢測(cè)，22-比較，23-是否聲光 報(bào)警，24-有電，25-無(wú)電，26-循環(huán)檢測(cè)，27-停止驗(yàn)電工作。圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例硬件系統(tǒng)方框圖，本實(shí)用新型提供的特高壓交流非接觸 式驗(yàn)電器，測(cè)距模塊11測(cè)出測(cè)量點(diǎn)距輸電線的距離，根據(jù)測(cè)出的距離以及空間電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng) 曲線和變化趨勢(shì)得到標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)強(qiáng)值，驗(yàn)電器正常工作時(shí)水平和垂直兩個(gè)通道同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行 采集，采集到的信號(hào)在LCD上顯示，并且與標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)強(qiáng)值作比較，準(zhǔn)確的對(duì)輸電線路帶電與否 進(jìn)行定位，然后聯(lián)動(dòng)報(bào)警模塊13作出相應(yīng)聲、光報(bào)警信號(hào)和LCD顯示模塊14顯示。如圖2所示，信號(hào)采集模塊1是根據(jù)電磁感應(yīng)原理采集電壓信號(hào)進(jìn)行設(shè)計(jì)的；通過(guò) 測(cè)量電阻R兩端的壓降即可計(jì)算得到驗(yàn)電器所處空間環(huán)境的電場(chǎng)強(qiáng)度。如圖3所示，信號(hào)放大模塊2采用了對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行放大的運(yùn)算放大電路以抑制共模干擾信號(hào)；圖3中輸入級(jí)一般是由BJT、JFET或MOSFET組成的差分式放大電路，利用它 的對(duì)稱特性可以提高整個(gè)電路的共模抑制比，它的兩個(gè)輸入端構(gòu)成整個(gè)電路的反相輸入端 和同相輸入端。電壓放大級(jí)16的主要作用是提高電壓增益，它可由一級(jí)或多級(jí)放大電路組 成。輸出級(jí)17—般由電壓跟隨器或互補(bǔ)電壓跟隨器所組成，以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載 能力。偏置電路18是為各級(jí)提供合適的工作電流。此外還有一些輔助環(huán)節(jié)，如電平移動(dòng)電 路、過(guò)載保護(hù)電路以及高頻補(bǔ)償環(huán)節(jié)等。信號(hào)處理模塊是將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成交流信號(hào)，整個(gè)模塊由前級(jí)二階濾波器、整流 電路和后級(jí)二階濾波器構(gòu)成，前級(jí)濾波器用于削減高頻干擾信號(hào)，后級(jí)濾波器用于紋波的 過(guò)濾；如圖4所示，整流電路由兩片運(yùn)算放大器和外圍的電阻、二極管組成前一個(gè)運(yùn)算放 大器與相應(yīng)電阻、二極管構(gòu)成一個(gè)等比例放大電路；第二個(gè)運(yùn)算放大器與前置信號(hào)組成一 個(gè)加法電路，可以通過(guò)改變R14的值來(lái)改變整流電路的放大倍數(shù)。R8、R9、RIO、RlU R12、 R13、R14 的電阻值分別是10K、10K、10K、20K、10K、10K、20K。如圖5所示，模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理模塊由單片機(jī)和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成，作用是將 交流模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)計(jì)算智能處理后，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)判斷 是否越限后向報(bào)警模塊和LCD顯示模塊發(fā)出動(dòng)作指令；報(bào)警模塊包括蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警 和指 示燈報(bào)警，LCD顯示模塊可顯示檢測(cè)到的雙通道數(shù)據(jù)和測(cè)距儀的距離值，根據(jù)接收到的指令 進(jìn)行相關(guān)動(dòng)作。單片機(jī)AT89S51主要實(shí)現(xiàn)以下功能(a)控制接收激光測(cè)距儀的數(shù)據(jù)；(b)控制ADC804完成模數(shù)轉(zhuǎn)換；(c)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；(d)控制蜂鳴器和報(bào)警指示燈；(e)控制LCD顯示器；因此，涉及到的AT89S51的外圍接口設(shè)計(jì)如下(a) PO 口作為與LCD的數(shù)據(jù)端口 ；(b)Pl. 0、Ρ1· 1和Pl. 2用于控制LCD顯示模塊；(c)P2 口作為與ADC0804的數(shù)據(jù)端口 ；(d)P1.3、P1.4、P3. 6 和 P3. 7 口作為與 ADC0804 的控制端口 ；(e)Pl. 5和Pl. 6分別用于控制自檢模式和工作模式的切換；(f)Pl. 7控制蜂鳴器和發(fā)光二極管。驗(yàn)電器一旦開(kāi)機(jī)等待按鍵按下進(jìn)入自檢環(huán)節(jié)，如果自檢開(kāi)關(guān)沒(méi)有按下，則不進(jìn)行 下面得程序，按鍵按下后即對(duì)電源部分進(jìn)行自檢，采用LCD顯示電量是否充足來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng) 電源部分無(wú)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(jìn)入自檢環(huán)節(jié)，上 述自檢過(guò)程涉及到整個(gè)驗(yàn)電器的各個(gè)功能模塊，通過(guò)測(cè)量自檢輸出信號(hào)的大小即可判斷電 路是否工作正常；自檢后等待激光測(cè)距儀測(cè)距，當(dāng)激光測(cè)距儀送入數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)會(huì)產(chǎn)生中 斷，將送來(lái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并顯示；之后進(jìn)入工作模式，信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)采集模塊，信號(hào)放大模塊、 信號(hào)處理模塊后，輸入ADC0804中，由ADC0804將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，送入單片機(jī)。單 片機(jī)收到數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)到指定單元；隨后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將存儲(chǔ)的距離值對(duì)換成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) 場(chǎng)強(qiáng)值作為報(bào)警閾值，將ADC0804送來(lái)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的場(chǎng)強(qiáng)值作為基準(zhǔn)值并在LCD上 顯示其值大小；然后將兩個(gè)值進(jìn)行比較，如果基準(zhǔn)值大于或等于報(bào)警閾值，則說(shuō)明被測(cè)物體帶電，進(jìn)行聲光報(bào)警并在LCD上顯示帶電，否則將繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)。圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例軟件編程流程圖，其特征在于特高壓交流非接觸式驗(yàn) 電器驗(yàn)電方法主要分為自檢19、測(cè)距20、檢測(cè)21、比較22、聲光報(bào)警23五個(gè)階段，程序主 要考慮協(xié)調(diào)各個(gè)模塊的兼容性以及合理的資源分配；然后對(duì)各個(gè)部分的控制要合理，協(xié)調(diào)； 再考慮數(shù)據(jù)處理模塊，使其擁有通用的數(shù)據(jù)處理功能。本實(shí)用新型實(shí)施驗(yàn)電的基準(zhǔn)值是可變的，進(jìn)入工作位置，按下復(fù)位鍵，自檢通過(guò) 后，即進(jìn)行電場(chǎng)測(cè)量工作，以一定的頻率(IOKHz)進(jìn)行水平通道與垂直通道的數(shù)據(jù)采集，記 錄此工作位置的電場(chǎng)強(qiáng)度，作為驗(yàn)電的基準(zhǔn)值并在LCD上顯示。根據(jù)與測(cè)距的距離值相對(duì) 應(yīng)的報(bào)警閾值來(lái)判斷被測(cè)設(shè)備是否帶電。本實(shí)用新型實(shí)施例的操作規(guī)程(1)在使用特高壓交流非接觸多通道測(cè)距式驗(yàn)電器之前，必須對(duì)驗(yàn)電器進(jìn)行檢查。 若發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器存在裂紋、各部件安裝不緊固、等現(xiàn)象不得使用。(2)只有通過(guò)了自檢的驗(yàn)電器才能用于驗(yàn)電操作。驗(yàn)電器自檢是否通過(guò)可根據(jù)以 下現(xiàn)象進(jìn)行判斷(a)打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，電源指示燈(綠燈)亮。若不亮，則說(shuō)明驗(yàn)電器出了故障，應(yīng)停 止驗(yàn)電工作。(b)按下電源自檢按鈕，然后再按下自檢按鈕進(jìn)行自檢，如果正常，LCD上會(huì)顯示 水平通道與垂直通道的基準(zhǔn)值，如果不顯示或IXD顯示亂碼，說(shuō)明驗(yàn)電器有故障，應(yīng)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(guò)，應(yīng)停止使用。(3)對(duì)特高壓交流輸電線路進(jìn)行驗(yàn)電，操作步驟為(a)操作人員位于被測(cè)相導(dǎo)線的正下方，打開(kāi)驗(yàn)電器電源開(kāi)關(guān)。(b)待驗(yàn)電器通過(guò)自檢階段進(jìn)入等待激光測(cè)距工作狀態(tài)后，將激光測(cè)距儀用三角 架固定好，對(duì)準(zhǔn)被測(cè)導(dǎo)線按測(cè)距鍵，松開(kāi)后1秒內(nèi)，在LCD上會(huì)顯示導(dǎo)線與工作位置的距離。(c)然后按下工作鍵進(jìn)入工作狀態(tài)，驗(yàn)電器的水平通道與垂直通道的檢測(cè)值會(huì)在 LCD上顯示。(d)然后等待單片機(jī)自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，比較。整個(gè)過(guò)程大約在1秒內(nèi)完成。(e)如果基準(zhǔn)值大于或等于報(bào)警閾值，則單片機(jī)報(bào)警，說(shuō)明被測(cè)導(dǎo)線帶電；否則說(shuō) 明被測(cè)導(dǎo)線不帶電，可對(duì)下一導(dǎo)線進(jìn)行檢測(cè)。
權(quán)利要求1000kV特高壓交流非接觸多通道測(cè)距式驗(yàn)電器，包括信號(hào)放大模塊、信號(hào)處理模塊、報(bào)警模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理模塊和LCD顯示模塊，信號(hào)處理模塊包括整流模塊和濾波模塊，其特征在于還包括信號(hào)采集模塊、比較控制模塊和測(cè)距模塊，信號(hào)采集模塊由平行板電容和電阻R構(gòu)成，各模塊之間的位置關(guān)系是信號(hào)采集模塊、信號(hào)方法模塊、整流模塊、濾波模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理模塊依次連接，測(cè)距模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理模塊連接比較控制模塊，比較控制模塊連接報(bào)警模塊和LCD顯示模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的IOOOkV特高壓交流非接觸多通道測(cè)距式驗(yàn)電器，其特征在于 模數(shù)轉(zhuǎn)換及 數(shù)據(jù)處理模由單片機(jī)和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成，單片機(jī)采用AT89S51，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 采用 ADC0804。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種1000kV特高壓交流非接觸多通道測(cè)距式驗(yàn)電器，包括信號(hào)放大模塊、信號(hào)處理模塊、報(bào)警模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理模塊、LCD顯示模塊，信號(hào)處理模塊包括整流模塊和濾波模塊、信號(hào)采集模塊、比較控制模塊和測(cè)距模塊，信號(hào)采集模塊由平行板電容和電阻R構(gòu)成；本實(shí)用新型根據(jù)工作位置與被測(cè)導(dǎo)線的距離值以及空間電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)曲線和變化趨勢(shì)對(duì)應(yīng)得到的場(chǎng)強(qiáng)值作為報(bào)警閾值來(lái)驗(yàn)電，通過(guò)報(bào)警的聲、光信號(hào)反映被測(cè)導(dǎo)線帶電與否，有效地排除了鄰近帶電設(shè)備的干擾，解決了鄰近被測(cè)設(shè)備的帶電體對(duì)空間場(chǎng)強(qiáng)的干擾導(dǎo)致驗(yàn)電結(jié)果重復(fù)性不好、準(zhǔn)確度不高的難題。
文檔編號(hào)G01R19/165GK201611364SQ20102012667
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者張麗華, 文志科, 易輝, 焦坦, 胡霽, 董萬(wàn)光, 邵瑰瑋, 閔絢, 陳怡 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院