專利名稱：1000kV特高壓交流非接觸多通道測距式驗電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于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距式驗電器。
背景技術(shù)：
運行檢修工作是掌握電網(wǎng)設(shè)備運行情況、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，要先驗電，驗明設(shè)備或線路確無電壓。驗電器即是用 來檢測電力設(shè)備上是否存在電壓的常用工具之一，通過驗電器明確驗證被檢修設(shè)備上是否 確無電壓，再進行其他操作，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(shù)據(jù)處理模塊以一定的頻率進行數(shù)據(jù)采集此工作位置的電場強度得到，報警 閾值由多次現(xiàn)場試驗，根據(jù)電場的變化趨勢合理選取得到，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)備周圍的合成場強復(fù)雜多變，驗電時可能會 有較大的干擾，所以該專利中基準值和報警閾值的取得容易受到外界干擾，準確性不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種IOOOkV特高壓交流非接觸多通道測距式驗電器，采用 水平通道和垂直通道雙通道采集的信號值來取得驗電基準值，采用測距的方式來取得報警 閾值，用于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(fā)明的技術(shù)方案是1000kV特高壓交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(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)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，其特征在于還包括信號采集模塊、比 較控制模塊和測距模塊，信號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) 系是信號采集模塊、信號方法模塊、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警模塊 和LCD顯示模塊，各模塊的功能是信號采集模塊用于采集特高壓的電壓信號，經(jīng)信號放大 模塊用于放大采集到的信號，信號處理模塊處理放大后的信號；測距模塊測量工作位置與 輸變電線路距離，根據(jù)空間電場的場強曲線和變化趨勢得出相應(yīng)的場強值做為驗電的報警 閾值，然后由雙通道采集得到的信號值作為基準值來進行驗電；模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理模塊 對信號處理模塊傳來的信號進行數(shù)據(jù)處理后，聯(lián)動報警模塊、LCD顯示模塊做出相應(yīng)的聲、 光報警和實時顯示。如上所述的IOOOkV特高壓交流非接觸多通道測距式驗電器，其特征在于模數(shù)轉(zhuǎn) 換及數(shù)據(jù)處理模由單片機和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成，單片機采用AT89S51，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用ADC0804。本發(fā)明的工作原理是根據(jù)測量點與輸電線路的距離確定輸電線路正常工作時 測量點的報警閾值，采用垂直于水平雙通道對現(xiàn)場信號進行采集，將采集到得信號與報警 閾值作比較，如果大于或者等于報警閾值，驗電器做出聲光報警，并且在LCD上顯示驗電結(jié) 果，能迅速對輸電線路帶電與否進行判斷，并且能迅速對帶電導(dǎo)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(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明是比較采集到的多通道信號與根據(jù)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(shè)備的干擾，解決了鄰近被測設(shè)備的帶電體對空間場強的干擾導(dǎo)致驗電結(jié)果重復(fù)性不 好、準確度不高的難題。
該發(fā)明滿足我國IOOOkV特高壓交流輸電線路工程作業(yè)安全防護要求，填補了我 國在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為本發(fā)明實施例硬件系統(tǒng)方框圖。圖2為圖1中的信號采集模塊原理圖。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(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理模塊外圍電路圖。圖6為本發(fā)明實施軟件編程流程圖。
具體實施方案以下結(jié)合附圖和實施時例對本發(fā)明特高壓交流非接觸式驗電方法及其驗電器做 進一步說明圖1中標記說明1、6_信號采集模塊，2、7_信號放大模塊，3、8_整流模塊，4、9_濾 波模塊，5、10-模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)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(huán)檢測，27-停止驗電工作。圖1為本發(fā)明實施例硬件系統(tǒng)方框圖，本發(fā)明提供的特高壓交流非接觸式驗電 器，測距模塊11測出測量點距輸電線的距離，根據(jù)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采集， 采集到的信號在LCD上顯示，并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，然后聯(lián)動報警模塊13作出相應(yīng)聲、光報警信號和LCD顯示模塊14顯示。如圖2所示，信號采集模塊1是根據(jù)電磁感應(yīng)原理采集電壓信號進行設(shè)計的；通過 測量電阻R兩端的壓降即可計算得到驗電器所處空間環(huán)境的電場強度。如圖3所示，信號放大模塊2采用了對差分信號進行放大的運算放大電路以抑制共模干擾信號；圖3中輸入級一般是由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(huán)節(jié)，如電平移動電 路、過載保護電路以及高頻補償環(huán)節(jié)等。信號處理模塊是將交流信號轉(zhuǎn)換成交流信號，整個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；如圖4所示，整流電路由兩片運算放大器和外圍的電阻、二極管組成前一個運算放 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、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)處理模塊由單片機和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成，作用是將 交流模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)計算智能處理后，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)判斷 是否越限后向報警模塊和LCD顯示模塊發(fā)出動作指令；報警模塊包括蜂鳴器發(fā)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(shù)據(jù)和測距儀的距離值，根據(jù)接收到的指令 進行相關(guān)動作。單片機AT89S51主要實現(xiàn)以下功能(a)控制接收激光測距儀的數(shù)據(jù)；(b)控制ADC804完成模數(shù)轉(zhuǎn)換；(c)進行數(shù)據(jù)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(shè)計如下(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。驗電器一旦開機等待按鍵按下進入自檢環(huán)節(jié)，如果自檢開關(guān)沒有按下，則不進行 下面得程序，按鍵按下后即對電源部分進行自檢，采用LCD顯示電量是否充足來實現(xiàn)。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(huán)節(jié)，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；自檢后等待激光測距儀測距，當激光測距儀送入數(shù)據(jù)時，單片機會產(chǎn)生中 斷，將送來的數(shù)據(jù)存儲并顯示；之后進入工作模式，信號經(jīng)過信號采集模塊，信號放大模塊、 信號處理模塊后，輸入ADC0804中，由ADC0804將模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，送入單片機。單 片機收到數(shù)據(jù)并存儲到指定單元；隨后進行數(shù)據(jù)處理，將存儲的距離值對換成相應(yīng)的標準 場強值作為報警閾值，將ADC0804送來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的場強值作為基準值并在LCD上 顯示其值大??；然后將兩個值進行比較，如果基準值大于或等于報警閾值，則說明被測物體帶電，進行聲光報警并在LCD上顯示帶電，否則將繼續(xù)進行檢測。圖6為本發(fā)明實施例軟件編程流程圖，其特征在于特高壓交流非接觸式驗電器 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(xié)調(diào)各個模塊的兼容性以及合理的資源分配；然后對各個部分的控制要合理，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。本發(fā)明實施驗電的基準值是可變的，進入工作位置，按下復(fù)位鍵，自檢通過后，即 進行電場測量工作，以一定的頻率(IOKHz)進行水平通道與垂直通道的數(shù)據(jù)采集，記錄此 工作位置的電場強度，作為驗電的基準值并在LCD上顯示。根據(jù)與測距的距離值相對應(yīng)的 報警閾值來判斷被測設(shè)備是否帶電。本發(fā)明實施例的操作規(guī)程(1)在使用特高壓交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(fā)現(xiàn)驗電器存在裂紋、各部件安裝不緊固、等現(xiàn)象不得使用。(2)只有通過了自檢的驗電器才能用于驗電操作。驗電器自檢是否通過可根據(jù)以 下現(xiàn)象進行判斷(a)打開電源開關(guān)，電源指示燈(綠燈)亮。若不亮，則說明驗電器出了故障，應(yīng)停 止驗電工作。(b)按下電源自檢按鈕，然后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(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，應(yīng)停止使用。(3)對特高壓交流輸電線路進行驗電，操作步驟為(a)操作人員位于被測相導(dǎo)線的正下方，打開驗電器電源開關(guān)。(b)待驗電器通過自檢階段進入等待激光測距工作狀態(tài)后，將激光測距儀用三角 架固定好，對準被測導(dǎo)線按測距鍵，松開后1秒內(nèi)，在LCD上會顯示導(dǎo)線與工作位置的距離。(c)然后按下工作鍵進入工作狀態(tài)，驗電器的水平通道與垂直通道的檢測值會在 LCD上顯示。(d)然后等待單片機自動對數(shù)據(jù)進行處理，比較。整個過程大約在1秒內(nèi)完成。(e)如果基準值大于或等于報警閾值，則單片機報警，說明被測導(dǎo)線帶電；否則說 明被測導(dǎo)線不帶電，可對下一導(dǎo)線進行檢測。
權(quán)利要求
1000kV特高壓交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(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)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，其特征在于還包括信號采集模塊、比較控制模塊和測距模塊，信號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)系是信號采集模塊、信號方法模塊、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距式驗電器，其特征在于 模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理模由單片機和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成，單片機采用AT89S51，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 采用 ADC0804。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種1000kV特高壓交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(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)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、信號采集模塊、比較控制模塊和測距模塊，信號采集模塊由平行板電容和電阻R構(gòu)成；本發(fā)明根據(jù)工作位置與被測導(dǎo)線的距離值以及空間電場的場強曲線和變化趨勢對應(yīng)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(dǎo)線帶電與否，有效地排除了鄰近帶電設(shè)備的干擾，解決了鄰近被測設(shè)備的帶電體對空間場強的干擾導(dǎo)致驗電結(jié)果重復(fù)性不好、準確度不高的難題。
文檔編號G01R19/155GK101819226SQ20101012058
公開日2010年9月1日 申請日期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, 董萬光, 邵瑰瑋, 閔絢, 陳怡 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院