专利名称：防带地线合闸检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及线路检测装置，特别是涉及ー种防带地线合闸检测装置。
背景技术：
在电カ检修作业过程中，装、拆地线是ー个极其重要的环节，帯地线合闸操作带来的电网事故后果十分严重，极容易造成设备损坏、电网事故甚至人员伤亡。目前，在配电网中，对线路的地线装、拆作业一般是依靠工作票制度和对现场作业
人员进行安全规程的执行程度，但在线路改造范围广、检修工作点多和现场工作人员繁杂的情况下，这种仅依靠工作制度的约束和人的主观意愿的方式并不能从根本上杜绝事故的发生，所以由于人为原因导致漏拆接地线合闸送电，从而引起设备损坏、电网事故甚至人员伤亡的意外仍然时有发生。
实用新型内容基于此，有必要针对由于人为原因导致漏拆接地线合闸，从而引起设备损坏、电网事故甚至人员伤亡的意外的问题，提供一种防带地线合闸检测装置。一种防带地线合闸检测装置，包括电压单元、电流采样电路以及微处理器単元；所述微处理器单元分别与所述电压単元、电流采样电路连接；所述电压単元、电流采样电路分别连接至待测线路。上述防带地线合闸检测装置，通过对待测线路加载设定的高频电压，对待测线路上的电流信号进行取样，根据待测线路电压和电流信号判断线路是否存在闭环回路，从而准确判断待测线路的接地状态，采用科学的检测手段，从根本上杜绝了事故的发生，具有测量精度高，抗干扰能力强，成本低等优点。在其中一个实施例中，还包括连接所述微处理器单元的显示单元；通过显示单元可以直观地显示出接地状态及相应数据情況。在其中一个实施例中，所述电压単元包括依次连接的输入接ロ、电压变频电路、输出接ロ，以及连接在所述电压变频电路的输出端与所述微处理器单元之间的电压采样电路；所述输入接ロ连接外部供电电源，所述输出接ロ连接至所述待测线路；通过电压变频电路可以将外部电源输入的电压变频为设定频率的测试电压，电压采样电路提取电压变频电路输出端的电压，通过电压反馈至微处理器単元，用于进行数据分析；对于输出接ロ，可以通过导线直接与待测测线路连接，或者通过电压环线圈连接将测试电压加载到待测线路上。在其中一个实施例中，所述电压变频电路包括相连接的全桥逆变电路和LC滤波电路；所述全桥逆变电路连接所述输入接ロ，所述LC滤波电路连接所述输出接ロ，所述LC滤波电路的输出端连接至所述微处理器单元；[0015]通过全桥逆变电路和LC滤波电路，可以将输入的直流电压转换成标准正弦波的高频电压。在其中一个实施例中，所述电压单元还包括连接在所述输入接ロ与电压变频电路之间的变压电路；通过该变压电路可以将输入电压转换为设定幅值的测试电压。在其中一个实施例中，所述变压电路包括开关直流升压电路；通过开关直流升压电路，可以将由电池输入的低压直流电源进行升压。在其中一个实施例中，所述全桥逆变电路、开关直流升压电路中开关管的信号输入端与所述微处理器单元连接；微处理器単元可以根据电压反�。涑鯬WM控制信号控制全桥逆变电路、开关直
流升压电路中开关管导通，从控制全桥逆变电路、开关直流升压电路输出的电压的频率和幅值。在其中一个实施例中，所述电流采样电路包括依次连接的电流信号采集器、信号放大电路以及ニ阶滤波电路；所述电流信号采集器连接至所述待测线路，所述ニ阶滤波电路连接至所述微处理器単元；通过信号放大电路、ニ阶滤波电路可以实现对采样的电流信号放大和滤波，保证采样的精度。在其中一个实施例中，所述电流采样电路包括依次连接的电流钳、仪表放大器、ニ阶带通滤波器、运算放大器以及ニ阶高通滤波器，以及连接在所述仪表放大器与所述微处理器単元之间的切换控制电路；所述电流钳连接至所述待测线路，所述ニ阶高通滤波连接至所述微处理器单元；仪表放大器具有精度高、低功耗、共模抑制比高、工作频带宽的特点；采用多级放大、滤波的方式，对电流信号进行逐级放大、逐级滤波，有效抑制干扰信号和噪声的影响，提高采样的精度和高信噪比；切換控制电路可以根据微处理器单元检测到的电流信号的数量级，控制仪表放大器切換至相应的放大倍数进行放大，通过改变増益放大倍数来实现量程切換，保证各个数量级的电流信号的测量线性度和精度。在其中一个实施例中，所述微处理器单元包括单片机、ARM芯片、FPGA芯片或DSP芯片等。
图I为本实用新型的防带地线合闸检测装置的结构示意图；图2为ー个实施例的防带地线合闸检测装置的结构示意图；图3为ー个应用实例的防带地线合闸检测装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的防带地线合闸检测装置的具体实施方式
作详细描述。參见图I所示，图I是本实用新型的防带地线合闸检测装置的结构示意图，包括电压单元、电流采样电路以及微处理器単元。[0032]其中，微处理器単元分别与电压单元、电流采样电路连接；电压单元、电流采样电路分别连接至待测线路。上述防带地线合闸检测装置，通过电压单元对待测线路加载测试电压，由电流采样电路对待测线路上的电流信号进行采样，微处理器单元根据测试电压与电流信号进行数据处理，通过加载电压到待测线路中的其中一相，通过检测线路上的电流信号来判断是否存在闭环回路，从而准确地判断远方接地线状态。该装置采用科学的检测手段，从根本上杜绝了事故的发生，具有測量精度高，抗干扰能力强，成本低等优点。參见图2所示，图2为ー个实施例的防带地线合闸检测装置的结构示意图。在其中一个实施例中，还包括连接所述微处理器单元的显示单元；通过显示单元可以直观地显示出接地状态及相应数据情况，优选地，可以采用液晶显示屏。在其中一个实施例中，所述电压単元包括依次连接的输入接ロ、电压变频电路、输出接ロ，以及连接在所述电压变频电路的输出端与所述微处理器单元之间的电压采样电路；其中，电压采样电路主要包括电压采集器和抗干扰电路两部分。所述输入接ロ连接外部供电电源，所述输出接ロ连接至所述待测线路。通过电压变频电路可以将外部电源输入的电压变频为设定频率的测试电压，电压采样电路提取电压变频电路输出端的电压，通过电压反馈至微处理器単元，用于进行数据分析；对于输出接ロ，可以通过导线直接与待测测线路连接，或者通过电压环线圈连接将测试电压加载到待测线路上。在其中一个实施例中，所述电压变频电路包括相连接的全桥逆变电路和LC滤波电路(无源滤波电路)。 所述全桥逆变电路连接所述输入接ロ，所述LC滤波电路连接所述输出接ロ，所述LC滤波电路的输出端连接至所述微处理器单元。通过全桥逆变电路将输入的直流电压变成直流方波电压，通过LC滤波电路对直流方波电压进行滤波获得标准正弦波的测试电压。在其中一个实施例中，所述电压单元还包括连接在所述输入接ロ与电压变频电路之间的变压电路；通过该变压电路可以将输入电压转换为设定幅值的测试电压。在其中一个实施例中，所述变压电路包括开关直流升压电路；通过开关直流升压电路，考虑到野外检测的需要，在使用电池进行供电时，可以将由电池输入的低压直流电源进行升压。在其中一个实施例中，所述全桥逆变电路、开关直流升压电路中开关管的信号输入端与所述微处理器单元连接。微处理器単元可以根据电压采样电路的电压反�。涑鯬WM控制信号来控制全桥逆变电路、开关直流升压电路中开关管导通，从而控制全桥逆变电路、开关直流升压电路输出的电压的频率和幅值。在其中一个实施例中，所述电流采样电路包括依次连接的电流信号采集器、信号放大电路以及ニ阶滤波电路。所述电流信号采集器连接至所述待测线路，所述ニ阶滤波电路连接至所述微处理器単元；其中，电流信号采集器可以采用电流互感器或电流钳等；[0049]通过信号放大电路、ニ阶滤波电路可以实现对采样的电流信号放大和滤波，保证采样的精度。在其中一个实施例中，所述电流采样电路包括依次连接的电流钳、仪表放大器、ニ阶带通滤波器、运算放大器以及ニ阶高通滤波器，以及连接在所述仪表放大器与所述微处理器単元之间的切换控制电路。所述电流钳连接至所述待测线路，所述ニ阶高通滤波连接至所述微处理器单元。仪表放大器具有精度高、低功耗、共模抑制比高、工作频带宽的特点；采用多级放大、滤波的方式，对电流信号进行逐级放大、逐级滤波，有效抑制干扰信号和噪声的影响，提高采样的精度和高信噪比；切換控制电路可以根据微处理器单元检 测到的电流信号的数量级，控制仪表放大器切換至相应的放大倍数进行放大，通过改变増益放大倍数来实现量程切換，保证各个数量级的电流信号的测量线性度和精度。在其中一个实施例中，所述微处理器单元包括单片机、ARM芯片、FPGA芯片或DSP芯片等。作为ー个实施例，微处理器单元将判断数据与采样得到的电压信号与电路信号的有效值进行比较从而判断出待测线路的接地状态；其中，判断数据包括设定的测试电压及其对应的电流取值范围，即最小短路接地电流值和最大感应电容电流值，电流在输电线路未接地时应大于感应电容电流值的最大值，小于最小短路接地值；在接地吋，输电线上的电流将远大于所设定的最大感应电容电流值，判断数据可以通过试验或理论计算的方式获得；通过判断采样得到的电流信号是否在电流取值范围内，若超出了电流取值范围，则判定待测线路为接地状态。通过电压电流分析计算及对采样数据的智能判断，可以准确地判断出待测线路的接地状态。作为一个优选实施例，微处理器単元可以采用DSP芯片，通过内置的ADC转换器将采样得到的电压信号和电流信号，转换成适合芯片处理的数字信号，同时，电压信号作为开关直流压电路和全桥逆变电路中输出电压的电压反馈，还用于控制DSP芯片内置的PWM信号�？椴⑹涑鯬WM信号至开关直流压电路和全桥逆变电路中的开关管，形成闭环控制系统，调整测试电压幅值和频率。为了更清晰本实用新型的防带地线合闸检测装置，下面阐述ー个较佳实施例。參见图3所示，图3为ー个应用实例的防带地线合闸检测装置的结构示意图。电压单元01主要包括依次连接电源管理电路11、开关直流升压电路12、全桥逆变电路13、LC滤波电路14、电压环线圈15以及电压采样电路16。电压单元01提供装置各个部件的工作电压，电源管理电路11包括电源转换和稳压芯片，可以采用TPS733Q芯片、WRA0505CS-2W芯片或WRA0512CS-2W芯片；采用电池供电时，还包括电量监测芯片，可以采用BQ3060芯片。通过电源转换和稳压芯片，可以提供电流取样电路02所需的±12V电压、DSP芯片31所需的3. 3V电压以及开关直流升压电路12所需的6V直流电压。开关直流升压电路12将6V电压抬升为18V直流电压，全桥逆变电路13进行频率变换为交流方波，经过LC滤波电路14后得到标准的正弦高频的测试电压，开关直流升压电路12和全桥逆变电路12中的开关管均采用DIP8封装的双Mos管AP9971⑶，全桥逆变电路12中的Mos管的驱动芯片采用高性能的全桥Mos管专用芯片IR2110，DSP芯片31输出PWM控制信号控制开关直流升压电路12和全桥逆变电路12中的开关管导通，从而控制输出电压的幅值和频率。电压采样电路16采集电压信号，经过抗干扰、运算放大器进行放大等处理后，由DSP芯片31中的I/O ロ进行ADC处理，再反馈至控制P画信号的输出，优选地，电压采样电路16可以采用0PA4227运算放大器。电流采样电路02主要包括电流钳21、仪表放大器22、ニ阶带通滤波器23、运算放大电路24、ニ阶高通滤波器25以及切换控制电路26。其中，仪表放大器22可以采用INAl 18放大器，运算放大电路24可以采用0PA4227
运算放大器。切换控制电路26可以由SN74LVC4245芯片和CD4051芯片构成，通过DSP芯片31的I/O控制ロ输出控制信号，经SN74LVC4245芯片控制⑶4051的模拟电子开关切換，以改变仪表放大器22中的比例电阻值，从而改变电路的增益放大倍数。微处理器单元03主要包括DSP芯片31和存储�？�32 ;其中，DSP芯片31主要用于对电流信号和电压信号采样的ADC转换，输出PWM信号以及对采样数据的智能分析处理，电压信号和电流信号经过采集后送往DSP芯片31进行数据采样转换，在DSP芯片31中对所采样的数据进行数字滤波后，通过计算计算反馈电压和电流信号的有效值，根据从存储模块32中读取的判断数据对所计算的有效值进行判断分析，确定待测线路的接地线状态；优选地，DSP芯片31可以采用TMS320LF2407芯片，存储模块32可以采用AT24C16芯片。人机交互单元04主要包括显示屏41和键盘42 ;优选地,显示屏41为液晶显示屏，通过显示屏41显示和读取键盘的按键状态实现人机交互，显示测量结果或保存相关參数设置。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种防带地线合闸检测装置，其特征在于，包括电压单元、电流采样电路以及微处理器单元； 所述微处理器单元分别与所述电压单元、电流采样电路连接； 所述电压单元、电流采样电路分别连接至待测线路。
2.根据权利要求I所述的防带地线合闸检测装置，其特征在于，还包括连接所述微处理器单元的显示单元。
3.根据权利要求I所述的防带地线合闸检测装置，其特征在于，所述电压单元包括 依次连接的输入接口、电压变频电路、输出接口，以及连接在所述电压变频电路的输出端与所述微处理器单元之间的电压采样电路； 所述输入接口连接外部供电电源，所述输出接口连接至所述待测线路。
4.根据权利要求3所述的防带地线合闸检测装置，其特征在于，所述电压变频电路包括 相连接的全桥逆变电路和LC滤波电路； 所述全桥逆变电路连接所述输入接口，所述LC滤波电路连接所述输出接口，所述LC滤波电路的输出端连接至所述微处理器单元。
5.根据权利要求4所述的防带地线合闸检测装置，其特征在于，所述电压单元还包括连接在所述输入接口与电压变频电路之间的变压电路。
6.根据权利要求5所述的防带地线合闸检测装置，其特征在于，所述变压电路包括开关直流升压电路。
7.根据权利要求6所述的防带地线合闸检测装置，其特征在于，所述全桥逆变电路、开关直流升压电路中开关管的信号输入端与所述微处理器单元连接。
8.根据权利要求I所述的防带地线合闸检测装置，其特征在于，所述电流采样电路包括 依次连接的电流信号采集器、信号放大电路以及二阶滤波电路； 所述电流信号采集器连接至所述待测线路，所述二阶滤波电路连接至所述微处理器单
9.根据权利要求I所述的防带地线合闸检测装置，其特征在于，所述电流采样电路包括 依次连接的电流钳、仪表放大器、二阶带通滤波器、运算放大器以及二阶高通滤波器，以及连接在所述仪表放大器与所述微处理器单元之间的切换控制电路； 所述电流钳连接至所述待测线路，所述二阶高通滤波连接至所述微处理器单元。
10.根据权利要求I所述的防带地线合闸检测装置，其特征在于，所述微处理器单元包括单片机、ARM芯片、FPGA芯片或DSP芯片。
专利摘要本实用新型提供一种防带地线合闸检测装置，包括电压单元、电流采样电路以及微处理器单元；所述微处理器单元分别与所述电压单元、电流采样电路连接；所述电压单元、电流采样电路分别连接至待测线路。本实用新型的防带地线合闸检测装置，通过对待测线路加载设定的高频电压，对待测线路上的电流信号进行取样，根据待测线路电压和电流信号判断线路是否存在闭环回路，从而准确判断待测线路的接地状态，采用科学的检测手段，从根本上杜绝了事故的发生，具有测量精度高，抗干扰能力强，成本低等优点。
文档编号G01R31/02GK202583383SQ20122018815
公开日2012年12月5日 申请日期2012年4月27日 优先权日2012年4月27日
发明者关飞, 黄剑斌, 黎卫文, 路军, 余涛, 姜静 申请人:广东电网公司肇庆供电局, 华南理工大学
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