一種變電站智能高壓驗(yàn)電顯示及閉鎖系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明具體為一種變電站智能高壓驗(yàn)電顯示及閉鎖系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有驗(yàn)電顯示及閉鎖系統(tǒng)存在安全隱患且極易受干擾的問(wèn)題。高壓帶電傳感器通過(guò)無(wú)線方式與顯示及閉鎖控制器交互連接；顯示及閉鎖控制器與電腦鑰匙連接，電腦鑰匙與五防鎖具、五防控制系統(tǒng)分別連接；顯示及閉鎖控制器包括顯示器、驗(yàn)電能量采集器、功率放大器及頻率控制器。本發(fā)明不僅具有驗(yàn)電提示的功能，而且具有防誤鑰匙、電氣閉鎖接點(diǎn)等多種防誤閉鎖接口，全面實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備的強(qiáng)制閉鎖需求，有效地防止誤入間隔、誤登桿塔、誤合地刀，給生產(chǎn)人員提供帶電警示及強(qiáng)制閉鎖功能，防止人身傷亡事故發(fā)生，保證作業(yè)人員安全。
【專利說(shuō)明】—種變電站智能高壓驗(yàn)電顯示及閉鎖系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中防誤操作系統(tǒng)，具體為一種變電站智能高壓驗(yàn)電顯示及閉鎖系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)中，防止電氣誤操作，確保發(fā)、配電設(shè)備及輸配電線路的安全可靠運(yùn)行是首要也是最重要的要求之一，萬(wàn)一發(fā)生事故，將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至危及設(shè)備和人身安全。為此，電力行業(yè)強(qiáng)制要求在電力系統(tǒng)中采取防止電氣誤操作裝置，以滿足電力“五防”要求。
[0003]多年來(lái)，電業(yè)部門一直在研究防止各種誤操作的裝置。而目前國(guó)內(nèi)、外所用的感應(yīng)取電能的方法大多都是通過(guò)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)切割二次線圈來(lái)獲取能量或信號(hào)。此方法在僅有電壓沒(méi)有電流的情況下(如設(shè)備空載)，就不能獲取信號(hào)。大多數(shù)的無(wú)源高壓帶電驗(yàn)示裝置，其驅(qū)動(dòng)電流是通過(guò)與一次設(shè)備直接接觸的電容式高壓傳感器的輸出端來(lái)提供，其提供的驅(qū)動(dòng)電流較大，帶電與否的顯示也比較明顯。但安裝此種裝置，需要安裝電容式傳感器，而且必須停電安裝，因此該裝置一般安裝在高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。由于其特性屬于非等電位安裝方式，難以在較高電壓等級(jí)的設(shè)備上安裝。
[0004]目前，應(yīng)用比較多的高壓驗(yàn)電顯示及閉鎖裝置按照工作原理主要分為接觸式、感應(yīng)式和等電位式。
[0005]接觸式高壓驗(yàn)電顯示器，主體是由一個(gè)以陶瓷電容為芯棒，外殼體用環(huán)氧樹(shù)脂澆注或電瓷組成的；其基于電容分壓原理，提供安裝處電氣設(shè)備的帶電狀態(tài)信息；多用于10?35kV的高壓開(kāi)關(guān)柜中。該裝置由支柱瓷絕緣子式傳感器、顯示器和整流元件組成，核心部分是瓷傳感器，它由用電瓷制造的絕緣體和其他元件通過(guò)各種粘接材料組合而成。瓷傳感器除了具有支柱瓷絕緣子的特性外，還具有通過(guò)電容分壓取得顯示器所需能量的作用，達(dá)到無(wú)源顯示的目的。顯示器中的顯示元件采用多個(gè)氖燈串接，增大了發(fā)光面積，并采用閃光的發(fā)光形式，收到更佳的顯示效果。
[0006]接觸式帶電顯式裝置的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需外供電源，但存在兩方面問(wèn)題:一是由于傳感器的特殊結(jié)構(gòu)，決定了當(dāng)芯棒擊穿或外殼體絕緣閃絡(luò)時(shí)，造成安裝處的單相接地故障；二是芯棒與外殼體膠粘組合時(shí)，可能出現(xiàn)局部放電，整體絕緣高度尺寸限制了它無(wú)法組成超過(guò)35kV級(jí)以上的驗(yàn)電顯示器，不適應(yīng)戶外環(huán)境運(yùn)行。
[0007]感應(yīng)式傳感器是一個(gè)靠近高壓帶電體的對(duì)地絕緣的感應(yīng)電極，通過(guò)感應(yīng)電極和高壓帶電之間的雜散電容，藕合高壓帶電體上的交變電壓信號(hào)。通過(guò)電纜把這一信號(hào)傳送到顯示控制器進(jìn)行放大和處理，最終實(shí)現(xiàn)高壓驗(yàn)電顯示和閉鎖控制。
[0008]感應(yīng)式高壓驗(yàn)電顯示裝置的優(yōu)點(diǎn)是:傳感器可以安裝在線路安全距離之外，可靠性較高；傳感器與高壓母線不直接接觸，裝置本身不會(huì)產(chǎn)生局部放電，安裝、維護(hù)簡(jiǎn)單方便；除了顯示功能外，還可以通過(guò)輸出接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)閉鎖；改變傳感器的形式可以實(shí)GIS的驗(yàn)電顯示與閉鎖，應(yīng)用范圍較廣。缺點(diǎn)是抗干擾性能差，不能覆蓋全電壓范圍；需要提供外加的工作電源，無(wú)法應(yīng)用于附近沒(méi)有220V交流電源的高壓線路上。
[0009]該裝置依靠電場(chǎng)自取能的高壓放電管實(shí)現(xiàn)驗(yàn)電顯示。充有特定氣體的放電管，根據(jù)湯遜或流柱理論，在高壓電場(chǎng)作用下能激起氣體的游離現(xiàn)象；當(dāng)達(dá)到自持放電條件，必然伴有光游離及其復(fù)合過(guò)程，在放電通道中會(huì)顯出一定的光輝。其工作原理是顯示器與高壓電位連接在一起，依靠空間電場(chǎng)的位移電流獲取能量來(lái)維持輝光放電。
[0010]采用通常結(jié)構(gòu)充氖氣的放電管，很難實(shí)現(xiàn)在戶外白晝強(qiáng)背景光環(huán)境中，其光輝能給出醒目的視覺(jué)亮度。該高壓放電管工作原理是:靠其一端與高電位連接，另一端通過(guò)輔助電極對(duì)地的雜散電容，構(gòu)成位移電流回路，維持氣體放電?？看朔绞教崛〉碾妶?chǎng)能量有限，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，一般放電電流限定在幾十到范圍內(nèi)。同時(shí)，作為驗(yàn)電顯示的放電管，由于100μ A顯示器主體受到安裝處的電氣設(shè)備的相間距離及本身尺寸的限制，要求其長(zhǎng)度限制在100 _以內(nèi)，因而，它對(duì)放電管的尺寸及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了某些約束。
[0011]等電位型高壓驗(yàn)電顯示裝置屬于提示型，其優(yōu)點(diǎn)是采用懸空電位聯(lián)結(jié)，不會(huì)影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行；無(wú)需外加電源，適合于戶內(nèi)外工作環(huán)境。缺點(diǎn)是放電管易老化；只能提供顯示功能，不能輸出閉鎖接點(diǎn)。
[0012]傳統(tǒng)的驗(yàn)電顯示及閉鎖系統(tǒng)都是通過(guò)電容分壓、與高壓帶電部分直接接觸的方式使指示燈發(fā)亮，或者是在地面附近安裝一個(gè)感應(yīng)傳感器，由220V的交流外加電源供電，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，使指示燈發(fā)光或?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)閉鎖。由于第一種方式存在電容器絕緣擊穿，導(dǎo)致高壓直接短路接地的危險(xiǎn)，給電網(wǎng)的安全造成威脅，并只能在戶內(nèi)使用。第二種方式存在的問(wèn)題是，在變電站的地面上采集感應(yīng)信號(hào)，容易受到其它相和帶電間隔的干擾，干擾大。由于需要外接電源，這種方式不適合線路上使用，在變電站的使用也極易受干擾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有驗(yàn)電顯示及閉鎖系統(tǒng)存在安全隱患且極易受干擾的問(wèn)題，提供了一種變電站智能高壓驗(yàn)電顯示及閉鎖系統(tǒng)。
[0014]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種變電站智能高壓驗(yàn)電顯示及閉鎖系統(tǒng)，包括高壓帶電傳感器、顯示及閉鎖控制器、電腦鑰匙、五防鎖具、五防控制系統(tǒng)，高壓帶電傳感器通過(guò)無(wú)線方式與顯示及閉鎖控制器交互連接；高壓帶電傳感器安裝在高壓電氣設(shè)備上，三個(gè)一組，分別對(duì)應(yīng)高壓電力設(shè)備的A、B、C三相；顯示及閉鎖控制器安裝于安裝于高壓電氣設(shè)備的開(kāi)關(guān)柜的柜門或高壓線路接地刀處；高壓帶電傳感器、顯示及閉鎖控制器之間無(wú)線高壓隔離；顯示及閉鎖控制器與電腦鑰匙連接，電腦鑰匙與五防鎖具、五防控制系統(tǒng)分別連接；顯示及閉鎖控制器包括顯示器、驗(yàn)電能量采集器、功率放大器及頻率控制器，顯示器本體是由高聚光、高亮度、大功率的LED燈制成的；顯示器中增設(shè)有閃光頻率控制系統(tǒng)；驗(yàn)電能量采集器是由整流器和降壓型轉(zhuǎn)換器集成的；功率放大器采用OTL功率放大電路，OTL功率放大電路的前端是電壓放大器；頻率控制器采用由IGBT組成的控制電路制成的。
[0015]作業(yè)時(shí)，通過(guò)高壓帶電傳感器向顯示及閉鎖控制器輸入帶電信息，電腦鑰匙通過(guò)五防控制系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)電，判斷鎖編碼是否符合，防止誤開(kāi)鎖現(xiàn)象；
顯示器采用高聚光、高亮度、大功率的LED燈，實(shí)現(xiàn)了功耗小和亮度高的發(fā)光效果；顯示器中新增了閃光頻率控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了閃光頻率的穩(wěn)定，具有穩(wěn)定性和可靠性，控制發(fā)光元件的閃爍頻率使觀測(cè)人員感覺(jué)舒適；系統(tǒng)中的驗(yàn)電顯示器，利用耦合原理取能，通過(guò)比戶內(nèi)型驗(yàn)電顯示器放大倍數(shù)大30倍的功率放大器，按照定能量控制，觸發(fā)由高聚光、高亮度、大功率的LED構(gòu)成的發(fā)光元件，不需要外加電源，與帶電體電位相等，不影響帶電體的正常運(yùn)行，能夠在夏天戶外強(qiáng)太陽(yáng)光的背景下，發(fā)出明顯、穩(wěn)定的閃爍亮光；系統(tǒng)中的驗(yàn)電能量采集器是通過(guò)集成一個(gè)低損耗整流器和一個(gè)高效率降壓型轉(zhuǎn)換器，以通過(guò)收集環(huán)境中產(chǎn)生的高壓線路耦合能量，然后將這種能量轉(zhuǎn)換成良好調(diào)節(jié)的輸出，為發(fā)光元件組件提供能量，該能量采集模塊為直接對(duì)電壓波形整流以及在一個(gè)外部存儲(chǔ)電容器中存儲(chǔ)所采集的能量而設(shè)計(jì)，同時(shí)通過(guò)一個(gè)內(nèi)部并聯(lián)穩(wěn)壓器消耗任何過(guò)多的功率，具備寬遲滯窗口的超低靜態(tài)電流欠壓閉鎖模式使電荷能夠在存儲(chǔ)電容器上積累，直至降壓型轉(zhuǎn)換器可以高效率地將一部分存儲(chǔ)的電荷傳送給輸出為止，在無(wú)負(fù)載休眠狀態(tài)時(shí)，可調(diào)節(jié)輸出電壓，同時(shí)連續(xù)給存儲(chǔ)電容充電?？朔爽F(xiàn)有驗(yàn)電顯示及閉鎖系統(tǒng)存在安全隱患且極易受干擾的問(wèn)題。
[0016]本發(fā)明不僅具有驗(yàn)電提示的功能，而且具有防誤鑰匙、電氣閉鎖接點(diǎn)等多種防誤閉鎖接口，全面實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備的強(qiáng)制閉鎖需求，有效地防止誤入間隔、誤登桿塔、誤合地刀，給生產(chǎn)人員提供帶電警示及強(qiáng)制閉鎖功能，防止人身傷亡事故發(fā)生，保證作業(yè)人員安全；可安裝于開(kāi)關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜、箱式變電站、GIS組合電氣、電纜頭、高壓母線、線路接地刀、開(kāi)放式組合電器等各種場(chǎng)所。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中功率放大器的電路原理圖；
圖3為圖1中頻率控制器的電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]一種變電站智能高壓驗(yàn)電顯示及閉鎖系統(tǒng)，包括高壓帶電傳感器、顯示及閉鎖控制器、電腦鑰匙、五防鎖具、五防控制系統(tǒng)，高壓帶電傳感器通過(guò)無(wú)線方式與顯示及閉鎖控制器交互連接；高壓帶電傳感器安裝在高壓電氣設(shè)備上，三個(gè)一組，分別對(duì)應(yīng)高壓電力設(shè)備的A、B、C三相；顯示及閉鎖控制器安裝于安裝于高壓電氣設(shè)備的開(kāi)關(guān)柜的柜門或高壓線路接地刀處；高壓帶電傳感器、顯示及閉鎖控制器之間無(wú)線高壓隔離；顯示及閉鎖控制器與電腦鑰匙連接，電腦鑰匙與五防鎖具、五防控制系統(tǒng)分別連接；顯示及閉鎖控制器包括顯示器、驗(yàn)電能量采集器、功率放大器及頻率控制器，顯示器本體是由高聚光、高亮度、大功率的LED燈制成的；顯示器中增設(shè)有閃光頻率控制系統(tǒng)；驗(yàn)電能量采集器是由整流器和降壓型轉(zhuǎn)換器集成的；功率放大器采用OTL功率放大電路，OTL功率放大電路的前端是電壓放大器；頻率控制器采用由IGBT組成的控制電路制成的。
[0019]具體實(shí)施過(guò)程中，該系統(tǒng)按照安裝場(chǎng)景可以分為戶內(nèi)型和戶內(nèi)型，戶內(nèi)高壓驗(yàn)電顯示及閉鎖裝置適用于開(kāi)關(guān)柜等戶內(nèi)高壓電力設(shè)備，針對(duì)戶內(nèi)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間狹小且相對(duì)封閉、電磁環(huán)境復(fù)雜等實(shí)際特點(diǎn)設(shè)計(jì)。無(wú)源感應(yīng)取能器件直接安裝在設(shè)備高壓部位，通過(guò)耦合取能、功率放大的方式將高壓電場(chǎng)轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)發(fā)送，接收控制模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收、轉(zhuǎn)換、計(jì)算、判定，根據(jù)設(shè)備帶電情況自動(dòng)控制閉鎖裝置的開(kāi)斷狀態(tài)；戶外高壓驗(yàn)電顯示及閉鎖裝置適用于同塔多回高壓輸電線路及其接地刀閘等戶外高壓電力設(shè)備，針對(duì)戶外設(shè)備空間相對(duì)開(kāi)闊，自然光較強(qiáng)等實(shí)際特點(diǎn)設(shè)計(jì)。帶電檢測(cè)及顯示模塊直接安裝在設(shè)備高壓部位，通過(guò)耦合取能、功率放大的方式將高壓電場(chǎng)轉(zhuǎn)換為電能量，將帶電信號(hào)通過(guò)大功率發(fā)光元件閃爍進(jìn)行提示。同時(shí)發(fā)送射頻信號(hào)到接收及控制模塊射頻信號(hào)發(fā)送，接收控制模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收、轉(zhuǎn)換、計(jì)算、判定，根據(jù)設(shè)備帶電情況自動(dòng)控制閉鎖裝置的開(kāi)斷狀態(tài)。
[0020]功率放大器將小功率信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、處理后，由于阻抗特性，如果直接聯(lián)入耦合電路，就會(huì)因?yàn)樾盘?hào)太小，很快就被衰減掉。為此，必須利用現(xiàn)有技術(shù)將小信號(hào)進(jìn)行功率放大使整個(gè)通信過(guò)程順利進(jìn)行。根據(jù)實(shí)際情況，功率放大器的技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)以下方面功能:有足夠大的輸出功率，保證信號(hào)在稱合系統(tǒng)和電路中傳輸中正常傳輸；要求功率放大器的額定負(fù)載阻抗與耦合電路阻抗匹配；由于負(fù)荷變化比較大，要求功放電路有強(qiáng)的帶負(fù)載能力；要求功率放大器工作穩(wěn)定，性能可靠。依照典型OTL電路的特點(diǎn)，搭建實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。該電路中，前端是電壓放大器，OTL電路由前端輸入信號(hào)，后端為輸出信號(hào)。
[0021]頻率控制器采用由IGBT組成的電路來(lái)產(chǎn)生大功率正弦信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)升壓變壓器升壓及高壓串聯(lián)諧振電路放大后，電壓等級(jí)可達(dá)高壓、超高壓、特高壓級(jí)別，建立調(diào)頻式諧振特高壓試驗(yàn)電源的數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上提出了電壓調(diào)節(jié)自調(diào)整比例-積分控制方法和一種新的PI鎖相自動(dòng)調(diào)頻的方法，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)壓和調(diào)頻，控制方法有利于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，易于工程實(shí)現(xiàn)。頻率控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由三相不可控整流電路，H橋逆變電路，輸出濾波器，串聯(lián)諧振電路組成。
【權(quán)利要求】
1.一種變電站智能高壓驗(yàn)電顯示及閉鎖系統(tǒng)，其特征在于:包括高壓帶電傳感器、顯示及閉鎖控制器、電腦鑰匙、五防鎖具、五防控制系統(tǒng)，高壓帶電傳感器通過(guò)無(wú)線方式與顯示及閉鎖控制器交互連接；高壓帶電傳感器安裝在高壓電氣設(shè)備上，三個(gè)一組，分別對(duì)應(yīng)高壓電力設(shè)備的A、B、C三相；顯示及閉鎖控制器安裝于安裝于高壓電氣設(shè)備的開(kāi)關(guān)柜的柜門或高壓線路接地刀處；高壓帶電傳感器、顯示及閉鎖控制器之間無(wú)線高壓隔離；顯示及閉鎖控制器與電腦鑰匙連接，電腦鑰匙與五防鎖具、五防控制系統(tǒng)分別連接； 顯示及閉鎖控制器包括顯示器、驗(yàn)電能量采集器、功率放大器及頻率控制器，顯示器本體是由高聚光、高亮度、大功率的LED燈制成的；顯示器中增設(shè)有閃光頻率控制系統(tǒng)；驗(yàn)電能量采集器是由整流器和降壓型轉(zhuǎn)換器集成的；功率放大器采用OTL功率放大電路，OTL功率放大電路的前端是電壓放大器；頻率控制器采用由IGBT組成的控制電路制成的。
【文檔編號(hào)】G01R19/145GK104362520SQ201410569502
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】王震, 張雪飛, 劉洪濤 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)山西省電力公司大同供電公司