智能型電場異常安全報警裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種電場發(fā)生變化后能夠及時提醒巡視人員撤離的智能型電場異常安全報警裝置，主要應用于電力系統(tǒng)變電站關鍵部位及巡視通道的電場異常預警及人身安全防護。其結構為，電源裝置通過穩(wěn)壓裝置為其它部件提供電源；電磁傳感器組將讀取的空間內(nèi)電磁場強度信號輸送至信號放大裝置，信號放大裝置將接收的信號轉換為微處理器可識別的電流值后傳送給微處理器；微處理器根據(jù)空間內(nèi)感應電勢情況，驅(qū)動蜂鳴器或語音裝置做出警示音。本實用新型安裝在關鍵區(qū)域或巡視路線上，可隨時提醒想進入故障地區(qū)范圍內(nèi)的人員及時規(guī)避風險，為電力系統(tǒng)運行、檢修、試驗、保護和維護人員提供了一種簡便、有效、智能型的安全預警護具，杜絕或規(guī)避人身傷亡事故的發(fā)生。
【專利說明】智能型電場異常安全報警裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電場發(fā)生變化后能夠提醒巡視人員的安全防護裝置，尤其涉及一種能及時提醒人員撤離的智能型電場異常安全報警裝置，主要應用于電力系統(tǒng)變電站關鍵部位及巡視通道的電場異常預警及人身安全防護。
【背景技術】
[0002]電力系統(tǒng)需要人員對變電站內(nèi)設備進行巡視檢查、運行操作、檢修維護、高壓試驗、保護校驗和計量調(diào)試等工作。在巡視、檢修、維護和試驗過程中，運行中的電氣設備會因為各種原因，如:遭受過電壓沖擊、系統(tǒng)短路、設備爆炸和母線接地等重大故障發(fā)生，故障后變電站內(nèi)故障點周圍地電位升高，超過安全標準允許的跨步電壓和接觸電壓，如果人員誤入上述區(qū)域會對造成傷害、甚至死亡等嚴重后果。依據(jù)國家電網(wǎng)公司發(fā)布的《電力安全工作規(guī)程》(變電部分)第2.2.4條要求:高壓設備發(fā)生接地時，室內(nèi)不準接近故障點4m以內(nèi)，室外不準接近故障點8m以內(nèi)，進入上述范圍人員除了應穿絕緣靴，還應在接觸設備的外殼和構架時，戴絕緣手套。但故障點范圍和故障位置需靠在現(xiàn)場人員的眼看和耳聽來判斷，目前還沒有對變電站內(nèi)電場異常變化提前發(fā)出預警功能的智能型報警裝置，由于人的經(jīng)驗有限，加上眼看會受光線影響、耳聽會受到周圍噪聲等因素影響而導致誤判斷，這會給變電站內(nèi)人員的安全帶來嚴重威脅，甚至發(fā)生不必要的人身傷亡事故。在變電站內(nèi)工作的人員，周圍帶電的設備及線路很多，為了確保人身安全，需要時刻知道自己與易發(fā)生故障位置之間的距離是否超過標準允許值，但目前，還沒有專門為防止因變電站內(nèi)設備故障、短路接地、場強變化及時提醒的安全防護報警裝置，由此可見，智能型電場異常安全報警裝置是一種保護進入變電站內(nèi)人員安全的重要防護裝置之一。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，提供了一種智能型電場異常安全報警裝置，解決了現(xiàn)有技術中變電站內(nèi)電場發(fā)生異常變化不能及時報警和提醒人員注意的問題。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案如下:
[0005]包括電源裝置、穩(wěn)壓裝置、微處理器、電磁傳感器組、信號放大裝置及蜂鳴器或語音裝置；電源裝置通過穩(wěn)壓裝置為其它部件提供電源；電磁傳感器組將讀取的空間內(nèi)電磁場強度信號輸送至信號放大裝置，信號放大裝置將接收的信號成比例的轉換為微處理器可識別的電流值后傳送給微處理器；微處理器根據(jù)空間內(nèi)感應電勢情況，驅(qū)動蜂鳴器或語音裝置以此電勢做線性的警示音。
[0006]所述的電源裝置為太陽能電池及蓄電池，太陽能電池將采集的能量通過蓄電池存儲。
[0007]所述的微處理器的輸出端連接繼電器，繼電器常閉觸點串聯(lián)至太陽能電池與蓄電池之間，以控制蓄電池充滿后關斷蓄電池與太陽能電池之間連接，電壓采樣電路分別與蓄電池和微處理器連接，電壓采樣電路檢測到蓄電池電壓低至需充電電壓時，微處理器控制繼電器不動作，保證太陽能電池能將采集到的能量再次充給蓄電池。
[0008]所述的電磁傳感器組為霍爾傳感器或磁光效應的光纖電流傳感器。
[0009]所述的電磁傳感器組包括三組。
[0010]所述的微處理器通過有線或無線的方式與上位機連接。
[0011]本實用新型的優(yōu)點效果如下:
[0012]由于采取上述方案，在實際工作中，變電站內(nèi)母線發(fā)生短路及接地故障后，巡視、檢修、試驗和維護人員故障點附近危險區(qū)域之前，事先固定在關鍵部位或巡視路線的智能型電場異常安全報警裝置可根據(jù)空間內(nèi)電勢大小不同發(fā)出“嘟-嘟聲響或語音報警，以提醒人員不要接近故障點臨近區(qū)域。該裝置安裝在關鍵區(qū)域或巡視路線上，還可隨時提醒其他想進入故障地區(qū)范圍內(nèi)的人員及時規(guī)避風險，該實用新型可為電力系統(tǒng)運行、檢修、試驗、保護和維護人員提供了一種簡便、有效、智能型的安全預警護具，從而杜絕或規(guī)避人身傷亡事故的發(fā)生。另外，該實用新型以輕巧的外形，緊湊的結構，密封性好，防雨、防塵，便于在室外或是巡視設備間隔任意處安裝、調(diào)試；太陽能電池和蓄電池的應用后，因裝置消耗功率極低，因此可以使裝置長期不間斷地工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型在變電站安裝位置示意圖。
[0014]圖2為本實用新型的電氣結構示意圖。
[0015]圖中，I 一太陽能電池及蓄電池裝置，2 —穩(wěn)壓裝置，3 —微處理器，4 一電磁傳感器組，5—信號放大裝置，6 —蜂鳴器或語音裝置，7—繼電器，8—電壓采樣電路，9 一上位機PC。
【具體實施方式】
[0016]下面參照附圖，結合具體實施例對本實用新型作進一步具體描述。
實施例
[0017]本實用新型的場地防護示意如圖1所示。由圖1可見:無論白天或是黑夜本裝置都可以對其監(jiān)測范圍內(nèi)的電磁場狀況進行感知而發(fā)出與電勢成線性關系的“嘟-嘟聲響或發(fā)出其它語音以警示檢修人員注意。
[0018]使用時，將該裝置安裝在關鍵區(qū)域或巡視必經(jīng)線路周圍，可安裝地下、設備架構及巡視必經(jīng)線路周圍過道邊上，按照電氣安裝圖進行連接即可，該裝置以輕巧的外形，緊湊的結構，密封性好，防雨、防塵，便于在室外或是巡視設備間隔任意處安裝、調(diào)試；太陽能電池和蓄電池的應用后，因裝置消耗功率極低，因此可以使裝置長期不間斷地工作。
[0019]本實用新型的電氣結構示意圖如圖2所示。由圖可見:本裝置包括太陽能電池及蓄電池裝置1，穩(wěn)壓裝置2，微處理器3，電磁傳感器組4，信號放大裝置5，蜂鳴器或語音裝置6，繼電器7，電壓采樣電路8，上位機(PC) 9 ;本裝置的主要電源來自太陽能電池及蓄電池裝置1，同時輸入的電能還需經(jīng)過穩(wěn)壓裝置2為裝置各部件提供穩(wěn)定的電源，微處理器3是整個裝置的核心，所有的輸入輸出信號都要經(jīng)過微處理器3的分析、處理，然后才能做出相應的動作。在微處理器3控制下,對空間電磁場有高靈敏度反應的傳感器，如霍爾傳感器或磁光效應的光纖電流傳感器等，將讀取的空間內(nèi)電磁場強度信號輸送至信號放大裝置5，信號放大裝置5將接收的信號處理后轉換為成比例的電流信號，使微處理器3能夠識另O，處理器3分析處理的同時將信息傳給上位機(PC) 9。微處理器3根據(jù)三組傳感器檢測的最大值，能夠定位出距離故障點最近的傳感器，同時驅(qū)動蜂鳴器或語音裝置6以最高頻率做線性的“嘟-嘟聲響，即發(fā)出語音報警，警示工作人員和故障點的距離是否超限，如果在正常范圍內(nèi)，本裝置控制蜂鳴器或語音裝置6不發(fā)出聲音。微處理器3的輸出端連接繼電器7，繼電器7常閉觸點串聯(lián)至太陽能電池與蓄電池之間，以控制蓄電池充滿后關斷蓄電池與太陽能電池之間連接，電壓采樣電路分別與蓄電池和微處理器連接，當電壓采樣電路8檢測到蓄電池電壓低至需充電電壓時，微處理器3控制繼電器7不動作，保證太陽能電池能將采集到的能量再次充給蓄電池，這樣做的好處不但保證了蓄電池的使用壽命，不因過充過放，而降低其使用壽命的同時，又可以使裝置以極低的功耗，長期不間斷不更換的工作，在微處理器3的控制下，檢測各傳感器的信號比較，如此循環(huán)。獨特的設計，減小了安裝體積，降低了安裝難度，降低用戶的成本，在市場上更具競爭力。
[0020]本實用新型依據(jù)原理如下:
[0021](一)一個N型半導體薄片，長度為L，寬度為S，厚度為d，在垂直于該半導體薄片平面的方向上，施加磁感應強度為B的磁場，若在長度方向通以電流Ic則運動電荷受到洛倫茲力的作用，正負電荷將分別沿垂直于磁場和電流的方向向?qū)w兩端移動，并在導體兩端形成一個穩(wěn)定的電動勢Uh,這就是霍爾電動勢(或稱之為霍爾電壓)，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應。霍爾電壓的大*UH=RIB/d=KHIcB，其中R為霍爾常數(shù)；KH為霍爾元件的乘積靈敏度(Kh= R/d)。由霍爾電壓公式可知:對于一個成型的霍爾傳感器，乘積靈敏度Kh是一恒定值，則Uh -1cB,只要通過測量電路測出Uh的大小，在B和Ic兩個參數(shù)中，已知一個，就可求出另一個，因而任何可轉換成B或J的未知量均可利用霍爾元件來測量，任何轉換成B和I乘積的未知量亦可進行測量。電參量的測量就是根據(jù)這一原理實現(xiàn)的。若控制電流Ic為常數(shù)，磁感應強度B與被測電流成正比，就可以做成霍爾電流傳感器測電流，若磁感應強度B為常數(shù)，Ic與被測電壓成正比，可制成電壓傳感器測電壓，利用霍爾電壓、電流傳感器可測交流電的功率因數(shù)、電功率和交流電的頻率。由Uh=KIcB可知:若I。為直流，產(chǎn)生磁場B的電流Itj為交流時，Uh為交流；若Itj亦為直流，則輸出也為直流。當I。為交流，Itj亦為直流時，輸出與I。同頻率的交流且其幅值與被測直流Itj大小成正比，改變被測電流Itj的方向，輸出電壓Uh極性隨之改變。故利用霍爾傳感器，既可對直流量進行測量，亦可對交流量進行測量。
[0022](二)光纖電流傳感器利用磁光材料的法拉第效應，在光學各向同性的透明介質(zhì)中，夕卜加磁場H可以使在介質(zhì)中沿磁場方向傳播的平面偏振光的偏振面發(fā)生旋轉,偏轉角度通過檢偏器可確定。因此用磁光晶體作材料，以法拉第旋光效應為原理設計的光纖電流傳感器，在高電壓下能較準確實現(xiàn)32 kA電流的測量。而且該器件結構簡單、使用方便、響應時間短，尤其是它的絕緣性能好，體積小，成本低，并且頻帶寬，響應時間短，可同時用于測量直流、交流及脈沖大電流，因此可望成為高壓下測量大電流的理想傳感器。
[0023]從上面的分析得出，利用霍爾傳感器及光纖電流傳感器可以對高電壓、大電流的參數(shù)的測量，利用磁光材料的法拉第效應和霍爾效應制成的傳感器組可以對遭受雷電沖擊、系統(tǒng)短路、設備燒損和線路斷線等故障造成的電磁場異常變化進行檢測，經(jīng)過微處理器比較各傳感器檢測值大小，成比例的反應出各檢測點的電壓值，可以及時確定故障點位置，并直觀發(fā)出“嘟-嘟聲響或語音報警，提醒變電站內(nèi)人員撤離危險區(qū)域，確保人員安全。
[0024]以上所舉實施例僅用為方便說明，而非加以限制本實用新型，在不超出本思想構思的范疇下，本領域技術人員所做的各種簡易變形與修改，均應含括于權利要求的范圍中。
【權利要求】
1.智能型電場異常安全報警裝置，其特征在于包括電源裝置、穩(wěn)壓裝置、微處理器、電磁傳感器組、信號放大裝置及蜂鳴器或語音裝置；電源裝置通過穩(wěn)壓裝置為其它部件提供電源；電磁傳感器組將讀取的空間內(nèi)電磁場強度信號輸送至信號放大裝置，信號放大裝置將接收的信號成比例的轉換為微處理器可識別的電流值后傳送給微處理器；微處理器根據(jù)空間內(nèi)感應電勢情況，驅(qū)動蜂鳴器或語音裝置以此電勢做線性的警示音。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能型電場異常安全報警裝置，其特征在于所述的電源裝置為太陽能電池及蓄電池，太陽能電池將采集的能量通過蓄電池存儲。
3.根據(jù)權利要求2所述的智能型電場異常安全報警裝置，其特征在于所述的微處理器的輸出端連接繼電器，繼電器常閉觸點串聯(lián)至太陽能電池與蓄電池之間，以控制蓄電池充滿后關斷蓄電池與太陽能電池之間連接，電壓采樣電路分別與蓄電池和微處理器連接，電壓采樣電路檢測到蓄電池電壓低至需充電電壓時，微處理器控制繼電器不動作，保證太陽能電池能將采集到的能量再次充給蓄電池。
4.根據(jù)權利要求1所述的智能型電場異常安全報警裝置，其特征在于所述的電磁傳感器組為霍爾傳感器或磁光效應的光纖電流傳感器。
5.根據(jù)權利要求1所述的智能型電場異常安全報警裝置，其特征在于所述的電磁傳感器組包括三組。
6.根據(jù)權利要求1所述的智能型電場異常安全報警裝置，其特征在于所述的微處理器通過有線或無線的方式與上位機連接。
【文檔編號】G01R29/08GK203376404SQ201320435894
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月22日 優(yōu)先權日:2013年7月22日
【發(fā)明者】陳潤晶, 田冰, 趙愛麗 申請人:國家電網(wǎng)公司, 遼寧省電力有限公司丹東供電公司