專利名稱：特高壓直流非接觸多通道式驗(yàn)電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于特高壓直流輸變電設(shè)備安全工器具的研究方法領(lǐng)域，具體涉及一種特
高壓直流非接觸多通道式驗(yàn)電方法。
背景技術(shù)：
運(yùn)行檢修工作是掌握電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行情況、及時發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備缺陷的重要手段。 《國家電網(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)備或線路確無電壓。驗(yàn)電器即是用 來檢測電力設(shè)備上是否存在電壓的常用工具之一，通過驗(yàn)電器明確驗(yàn)證被檢修設(shè)備上是否 確無電壓，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。 目前我國高/超高壓輸電線路均是使用接觸式驗(yàn)電器進(jìn)行驗(yàn)電，且已有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) (IEC61243-1《帶電作業(yè)用驗(yàn)電器用于直流lkV及以上電壓的電容型驗(yàn)電器》、DL740-2000 《電容性驗(yàn)電器》)對接觸式驗(yàn)電器的設(shè)計(jì)、制造、操作導(dǎo)則以及試驗(yàn)方法進(jìn)行了規(guī)范。但 在我國目前以建設(shè)特高壓交/直流輸電為重點(diǎn)、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的加強(qiáng)國家電網(wǎng)的背景 下，現(xiàn)有的驗(yàn)電技術(shù)和產(chǎn)品已無法滿足特高壓交/直流輸變電工程檢修維護(hù)的需求。
特高壓直流輸變電工程具有設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)高和運(yùn)行參數(shù)高兩個基本特點(diǎn)。由于特 高壓直流輸電線路的桿塔高、塔頭尺寸大、絕緣子串長、如果仍然使用接觸式驗(yàn)電器進(jìn)行驗(yàn) 電，則由于相_地距離大，要求絕緣操作桿具有較長的長度，這樣一方面操作桿的重量大， 會極大地增加作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度；另一方面較長的絕緣操作桿容易撓曲，不便于操作，再 加上高空作業(yè)的因素，甚至有可能使驗(yàn)電操作無法實(shí)現(xiàn)。此外，特高壓直流輸變電工程的運(yùn) 行電壓為，現(xiàn)有的驗(yàn)電器都是針對高/超高壓輸變電工程的，其最高適用電壓無法滿足特 高壓工程的需要；并且由于設(shè)備周圍的空間場強(qiáng)更高，對驗(yàn)電器的抗干擾能力和可靠性相 應(yīng)地有更高的要求。 需要指出的是，DL740-2000《電容型驗(yàn)電器》只適用于操作時與被測設(shè)備相接觸的 電容型驗(yàn)電器，并不適用于感應(yīng)型的非接觸式驗(yàn)電器。因此，在特高壓直流輸變電工程非接 觸式驗(yàn)電器的研制中，并沒有現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范可供借鑒，只能在調(diào)研國內(nèi)外各種驗(yàn)電器 研究成果(包括原理、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、使用經(jīng)驗(yàn)等)的基礎(chǔ)上，根據(jù)非接觸式驗(yàn)電器的使用特點(diǎn)， 對其原理、功能和技術(shù)條件等進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)。 對搜集的資料進(jìn)行匯總分析，現(xiàn)有的高/超高壓驗(yàn)電器按驗(yàn)電方式可分為接觸式 和非接觸式兩種。接觸式驗(yàn)電器大多是基于電容分壓原理來實(shí)現(xiàn)驗(yàn)電的。而非接觸式驗(yàn)電 器目前還處在研制和試驗(yàn)階段，它主要是通過對帶電設(shè)備附近的電場或設(shè)備發(fā)生局部放電 時的相關(guān)參量檢測來實(shí)現(xiàn)驗(yàn)電功能。其中前者在電力系統(tǒng)中已有實(shí)際應(yīng)用；后者則還在研 究、試驗(yàn)階段，還沒有可以實(shí)用化的產(chǎn)品。 綜上所述，目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范可直接指導(dǎo)特高壓直流輸變電工程非接觸式驗(yàn) 電器的研制，并且國內(nèi)外非接觸驗(yàn)電技術(shù)和裝置還處在研制階段，因此需要在匯總分析各種原理的驗(yàn)電技術(shù)研究成果基礎(chǔ)上，進(jìn)行自主創(chuàng)新，研制適用于特高壓直流輸變電工程的 非接觸多通道式驗(yàn)電方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種特高壓直流非接觸多通道式驗(yàn)電方法，采用交變感應(yīng)法 感應(yīng)原理來驗(yàn)電，用于特高壓直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(hù)作用。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是特高壓直流非接觸多通道式驗(yàn)電方法， 包括自檢、預(yù)檢、其特征在于還包括多通道檢測、比較和報(bào)警；首先要進(jìn)行自檢，檢測系統(tǒng) 是否能夠正常工作，假如自檢沒有通的話，即立即取消驗(yàn)電工作，如果自檢通過，將進(jìn)行延 時；經(jīng)延時后，檢測采用交變感應(yīng)法感應(yīng)原理來驗(yàn)電，而且采用雙通道檢測，即水平通道與 垂直通道同時檢測，將兩個通道采集的此工作位置的電場強(qiáng)度值相比較，較大的作為驗(yàn)電 的基準(zhǔn)值；然后根據(jù)空間電場的場強(qiáng)曲線和變化趨勢來設(shè)定相對應(yīng)的電場報(bào)警閾值進(jìn)行數(shù) 據(jù)處理；再進(jìn)行兩個值的比較，如果基準(zhǔn)值大于報(bào)警閾值，則說明被測物體帶電，并進(jìn)行聲 光報(bào)警；否則說明被測物體不帶電，可繼續(xù)對下一個被測物體進(jìn)行測量。 本發(fā)明的工作原理是現(xiàn)有的不同電壓等級驗(yàn)電器，對應(yīng)的驗(yàn)電基準(zhǔn)值是固定不 變的，而本發(fā)明的驗(yàn)電基準(zhǔn)值是可變的。驗(yàn)電的基準(zhǔn)值是自檢通過后，經(jīng)延時，以一定的頻 率進(jìn)行多通道數(shù)據(jù)采集此工作位置的電場強(qiáng)度得到的值。由于輸變電設(shè)備現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜， 電場變化不規(guī)律，而本發(fā)明的驗(yàn)電基準(zhǔn)值是現(xiàn)場工作位置的電場值，有效地提高了驗(yàn)電器 的使用范圍和準(zhǔn)確度，作業(yè)人員在地面和塔上均可測量。 現(xiàn)有的不同電壓等級驗(yàn)電器，對應(yīng)的驗(yàn)電報(bào)警閥值是固定不變的。本發(fā)明是根據(jù) 空間電場的場強(qiáng)曲線和變化趨勢來驗(yàn)電，在特高壓直流試驗(yàn)基地進(jìn)行了多次現(xiàn)場試驗(yàn)。通 過本發(fā)明報(bào)警的聲、光信號頻率快慢來反映電場的大小和變化趨勢，聲、光信號頻率快，則 表示本發(fā)明所在位置比基準(zhǔn)位置的電場強(qiáng)，即本發(fā)明所測的運(yùn)行設(shè)備帶電。由于本發(fā)明是 根據(jù)空間電場的場強(qiáng)曲線和變化趨勢來驗(yàn)電，有效地排除了鄰近帶電設(shè)備的干擾，解決了 鄰近被測設(shè)備的帶電體對空間場強(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。
本發(fā)明的有益效果是滿足了我國直流特高壓輸電線路工程作業(yè)安全防護(hù)要求， 填補(bǔ)了我國在特高壓輸變電設(shè)備安全工器具上的空白，適用于特高壓輸變電線路巡檢。


圖1為方法實(shí)施的流程圖。 圖2為圖1中檢測部分的信號采集模塊原理圖。 圖3為圖1中檢測部分的信號放大模塊原理圖。 圖4為圖1中檢測部分的信號處理模塊中整流電路原理圖。 圖5為模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與控制芯片的接口電路原理圖。
具體實(shí)施方案 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明特高壓直流非接觸多通道式驗(yàn)電方法做進(jìn)一步說明。
圖2中標(biāo)記說明l-轉(zhuǎn)子，2-定子，3-接地電刷，4-同步信號發(fā)生器，5-電機(jī)，6-前置放大器，7_電機(jī)控制電路。 圖3中標(biāo)記說明8-差分輸入級，9-電壓放大級，10-輸出級，ll-偏置電路。
圖5中標(biāo)記說明12-模數(shù)轉(zhuǎn)換器，13-單片機(jī)。 圖1為本發(fā)明的流程圖，特高壓直流非接觸多通道式驗(yàn)電方法分為自檢、預(yù)檢、檢 領(lǐng)U、比較、聲光報(bào)警五個階段，首先要進(jìn)行自檢，檢測系統(tǒng)是否能夠正常工作，假如自檢沒有 通的話，即立即取消驗(yàn)電工作，如果自檢通過，將進(jìn)行延時；經(jīng)延時后，檢測采用交變感應(yīng)法 感應(yīng)原理來驗(yàn)電，而且采用雙通道檢測，即水平通道與垂直通道同時檢測，將兩個通道采集 的此工作位置的電場強(qiáng)度值相比較，較大的作為驗(yàn)電的基準(zhǔn)值；然后根據(jù)空間電場的場強(qiáng) 曲線和變化趨勢來設(shè)定相對應(yīng)的電場報(bào)警閾值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；再進(jìn)行兩個值的比較，如果 基準(zhǔn)值大于報(bào)警閾值，則說明被測物體帶電，并進(jìn)行聲光報(bào)警；否則說明被測物體不帶電， 可繼續(xù)對下一個被測物體進(jìn)行測量。
圖1中的檢測部分，又可分為信號放大模塊、信號處理模塊和信號采集模塊。 如圖2所示，信號采集模塊是根據(jù)交變感應(yīng)法采集電壓信號進(jìn)行設(shè)計(jì)的，它由定
子2(感應(yīng)片)和轉(zhuǎn)子l(屏蔽片)構(gòu)成。當(dāng)轉(zhuǎn)子1旋轉(zhuǎn)時，定子2周期性地暴露于外部電
場E中，或被屏蔽片所遮擋，使E = O，這樣周而復(fù)始，便產(chǎn)生交變輸出信號。 檢測部分的信號放大模塊可用圖3中的方法實(shí)現(xiàn)，如圖3所示，它采用了對差分信
號進(jìn)行放大的運(yùn)算放大電路以抑制共模干擾信號；圖3中差分輸入級8 —般是由BJT、JFET
或MOSFET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(gòu)成整個電路的反相輸入端和同相輸入端。電壓放大級9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10—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11是為各級提供合適的工作電流。
此外還有一些輔助環(huán)節(jié)，如電平移動電路、過載保護(hù)電路以及高頻補(bǔ)償環(huán)節(jié)等。 信號處理模塊由前級二階濾波器、整流電路和后級二階濾波器構(gòu)成，前級濾波器
用于削減高頻干擾信號，后級濾波器用于紋波的過濾；整流是將交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號，
可由精密整流電路實(shí)現(xiàn)。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
組成前一個運(yùn)算放大器與相應(yīng)電阻、二極管構(gòu)成一個等比例放大電路；第二個運(yùn)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(shù)。R8、
R9、 RIO、 Rll、 R12、 R13、 R14的電阻值分別是:IOK、 IOK、 10K、20K、 IOK、 10K、20K。 信號采集模塊、數(shù)據(jù)處理、比較和聲光報(bào)警可由模數(shù)轉(zhuǎn)換器12與單片機(jī)13構(gòu)成。
信號采集部分可由單片機(jī)13控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)，以一定的頻率進(jìn)行采集，采集的頻率
可由模數(shù)轉(zhuǎn)換器12的采樣速率來決定，任意一款精度達(dá)到系統(tǒng)要求的模數(shù)轉(zhuǎn)換器12都可
以作為數(shù)據(jù)采集芯片，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機(jī)13進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并存儲到單片機(jī)中，如圖5
所示；數(shù)據(jù)處理、比較和聲光報(bào)警可由軟件控制單片機(jī)13實(shí)現(xiàn)，不需要其他的外圍電路，系
統(tǒng)對單片機(jī)13的要求也不高，任何51內(nèi)核的單片機(jī)都可以滿足系統(tǒng)要求。 本發(fā)明實(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，自檢通過經(jīng)延時
后，進(jìn)行電場預(yù)檢工作，以一定的頻率進(jìn)行多通道數(shù)據(jù)采集，即水平通道與垂直通道的采
集，并比較兩通道此工作位置的電場強(qiáng)度，其中較大的值作為驗(yàn)電基準(zhǔn)值。根據(jù)空間電場的
場強(qiáng)曲線和變化趨勢來設(shè)定相對應(yīng)的電 報(bào)警閾值來判斷被測設(shè)備是否帶電。
權(quán)利要求
特高壓直流非接觸多通道式驗(yàn)電方法，包括自檢、預(yù)檢，其特征在于還包括多通道檢測、比較和報(bào)警；首先要進(jìn)行自檢，檢測系統(tǒng)是否能夠正常工作，假如自檢沒有通的話，即立即取消驗(yàn)電工作，如果自檢通過，將進(jìn)行延時；經(jīng)延時后，檢測采用交變感應(yīng)法感應(yīng)原理來驗(yàn)電，而且采用雙通道檢測，即水平通道與垂直通道同時檢測，將兩個通道采集的此工作位置的電場強(qiáng)度值相比較，較大的作為驗(yàn)電的基準(zhǔn)值；然后根據(jù)空間電場的場強(qiáng)曲線和變化趨勢來設(shè)定相對應(yīng)的電場報(bào)警閾值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；再進(jìn)行兩個值的比較，如果基準(zhǔn)值大于報(bào)警閾值，則說明被測物體帶電，并進(jìn)行聲光報(bào)警；否則說明被測物體不帶電，可繼續(xù)對下一個被測物體進(jìn)行測量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種特高壓直流非接觸多通道式驗(yàn)電方法，包括自檢、預(yù)檢、多通道檢測、比較和報(bào)警五個階段；自檢通過后，經(jīng)延時，以一定的頻率進(jìn)行水平通道的數(shù)據(jù)采集與垂直通道的數(shù)據(jù)采集，然后將兩個通道采集的此工作位置的電場強(qiáng)度值相比較，較大的作為驗(yàn)電的基準(zhǔn)值；根據(jù)空間電場的場強(qiáng)曲線和變化趨勢來驗(yàn)電，通過報(bào)警的聲、光信號來反映電場的大??；本發(fā)明根據(jù)空間電場的場強(qiáng)曲線和變化趨勢來驗(yàn)電，通過報(bào)警的聲、光信號頻率快慢來反映電場的大小，有效地排除了鄰近帶電設(shè)備的干擾，解決了鄰近被測設(shè)備的帶電體對空間場強(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G01R19/155GK101710151SQ20091027322
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者張麗華, 易輝, 杜建忠, 紀(jì)建明, 邵瑰瑋 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院