直流高壓電力設(shè)備非接觸智能預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提出了一種直流高壓電力設(shè)備非接觸智能預(yù)警系統(tǒng)，包括：預(yù)警裝置和智能終端；所述預(yù)警裝置包括控制器，無線通信模塊和GPS定位模塊；所述控制器包括信號采集模塊、信號預(yù)處理模塊、濾波模塊、直流高壓信號提取模塊、信號放大器、信號對比分析模塊和預(yù)警模塊；所述控制器檢測直流高壓信號分析距離，給出預(yù)警信號，通過預(yù)警模塊報警，預(yù)警裝置通過無線通信模塊將預(yù)警信號傳送至智能終端。提高了直流檢測的靈敏度；通過2.4G通信模塊實現(xiàn)通信，GPS模塊定位；本發(fā)明專利技術(shù)提出的預(yù)警裝置可以固定安裝在大型機械上，對直流高壓實時預(yù)警，有效避免人機事故的發(fā)生。

Non contact intelligent early warning system for DC high voltage power equipment

The invention provides a non-contact intelligent warning system, DC high voltage power equipment including: warning device and intelligent terminal; the warning device comprises a controller, a wireless communication module and GPS module; the controller comprises a signal acquisition module, signal processing module, filter module, DC high voltage module, signal amplifier, signal extraction signal analysis module and warning module; the controller of DC high voltage signal detection distance analysis, early warning signals, the warning module alarm, warning device warning signal is transmitted to the intelligent terminal through wireless communication module. To improve the sensitivity of detection of DC; communicate through the 2.4G communication module, GPS positioning module; the warning device of the present invention can be installed on large machinery, the DC high voltage real-time warning, effectively avoids the human accident.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及直流高壓傳輸領(lǐng)域，具體涉及直流高壓預(yù)警。
技術(shù)介紹
由于我國能源產(chǎn)地和需求地分布非常不均衡，煤炭資源主要集中在西北地區(qū)，水力資源大部分集中在西部，而需要大量能源的用戶集中在我國沿海和中部地區(qū)，這一國情需要對遠距離大容量電能的輸送，直流輸電恰能發(fā)揮其優(yōu)點。高壓直流輸電系統(tǒng)因其具備遠距離、大容量的送電能力，以及具有調(diào)節(jié)靈活、功率損耗低等特點而得到人們的廣泛關(guān)注。隨著全球最大直流輸電工程80萬伏特高壓投入運行，±800KV, 全長2000多千米，單回線路輸送能力達到500萬千瓦，標(biāo)志著正式投入商業(yè)運行，中國特高壓遠距離輸電技術(shù)日臻成熟，不過目前直流高壓的相關(guān)檢測預(yù)警設(shè)備目前基本是空白，目前僅有的測試設(shè)備還只停留在實驗階段無法商用或不具備現(xiàn)場使用預(yù)警的功能，該設(shè)備應(yīng)可以安裝到作業(yè)車輛上或手持，當(dāng)作業(yè)車輛或手持設(shè)備靠近直流高壓線路達到危險距離時進行預(yù)警，要求操作簡便，可靠，今后的發(fā)展方向應(yīng)在小型化方便安裝及使用的智能終端，除了開發(fā)適應(yīng)于大型作業(yè)車輛的直流高壓預(yù)警裝置外還需要開發(fā)作業(yè)人員個人防護的直流高壓預(yù)警智能設(shè)備。專利文獻CN 102749501 B中公開了一種隔離式直流高壓檢測方法及檢測電路，采用電阻分壓電路、光電耦合器以及對檢測信號進行調(diào)理的信號調(diào)理電路組成隔離式直流高壓檢測電路。本專利技術(shù)在保證直流高電壓可靠檢測的基礎(chǔ)上，既能既能保證高、低壓側(cè)良好的電氣隔離性能，又能降低檢測電路的復(fù)雜性，從而節(jié)約生產(chǎn)成本。但是檢測設(shè)備較復(fù)雜，需要使用光電耦合其，且檢測精度不夠高。專利文獻CN 105137157 A中公開了一種交直流高壓驗電裝置，包括處理器、驗電單元、電壓等級判斷單元、用于感應(yīng)電荷的探頭和用于檢測高壓設(shè)備磁場的交流電判斷單元；本專利技術(shù)提供的交直流高壓驗電裝置既可以檢驗交流，也可檢驗直流，適用于現(xiàn)有的交直流高壓設(shè)備以及新型的超高壓直流輸電設(shè)備，并且在檢測設(shè)備是否帶電的同時，還可以檢測設(shè)備的電壓等級，尤其適用于待測設(shè)備的電壓等級未知時的情況，可以廣泛應(yīng)用于所有電壓等級的電力設(shè)備或線纜，本專利技術(shù)適用性極強、安全、攜帶方便。但是該裝置主要用于檢測交流和直流，檢測精度較低。目前國內(nèi)沒有直接用于直流高壓線路工程車輛上的直流高壓預(yù)警設(shè)備，現(xiàn)在設(shè)備使用非常復(fù)雜且無法安裝到大型機械上，不能滿足實際需要。現(xiàn)有的設(shè)備中可用于直流高壓檢測的設(shè)備較少，且體積大、操作困難、需要現(xiàn)場接地；重復(fù)性差，經(jīng)常測試數(shù)據(jù)不一致；功耗高不能長時間使用；多為手持式使用，無法安裝到機械上。
技術(shù)實現(xiàn)思路
基于以上的背景，針對目前直流高壓預(yù)警領(lǐng)域存在的各種問題，本專利技術(shù)提出了一種直流高壓電力設(shè)備非接觸智能預(yù)警系統(tǒng)，采用ASIC芯片檢測直流電場，根據(jù)常用的幾種常用的應(yīng)用場所建立數(shù)學(xué)模型，分析對比得到的直流電場信號，提高直流檢測的靈敏度；通過2.4G通信模塊實現(xiàn)通信，GPS模塊定位；本專利技術(shù)提出的預(yù)警裝置可以固定安裝在大型機械上，對直流高壓實時預(yù)警，有效避免人機事故的發(fā)生。本專利技術(shù)提供了直流高壓電力設(shè)備非接觸智能預(yù)警系統(tǒng)，包括：預(yù)警裝置和智能終端；所述預(yù)警裝置包括控制器，無線通信模塊和GPS定位模塊；所述控制器包括信號采集模塊、信號預(yù)處理模塊、濾波模塊、直流高壓信號提取模塊、信號放大器、信號對比分析模塊和預(yù)警模塊；所述控制器檢測直流高壓信號分析距離，給出預(yù)警信號，通過預(yù)警模塊報警，預(yù)警裝置通過無線通信模塊將預(yù)警信號傳送至智能終端。進一步的，所述控制器采用專用ASIC芯片。進一步的，所述無線通信模塊包括2.4G無線通訊模塊。進一步的，所述GPS模塊采用雙模工作方式，GPS模塊包括GPS和北斗，自動切換。進一步的，所述控制器包括檔位開關(guān)，控制信號放大器的放大倍數(shù)。進一步的，所述智能終端包括顯示器和按鍵，可以實現(xiàn)人機交互。進一步的，所述預(yù)警裝置外殼包含有磁鐵，可以通過磁鐵吸附臨時加裝到大型機械上。本專利技術(shù)還提供了一種直流高壓電力設(shè)備非接觸智能預(yù)警方法，采用上述智能預(yù)警系統(tǒng)，包括：1）信號采集模塊采集直流高壓電場信號；2）信號處理，經(jīng)過信號預(yù)處理模塊處理，之后再經(jīng)過濾波模塊濾除噪聲信號，再經(jīng)過直流高壓信號提取模塊提取直流高壓電場強度信號；3）信號放大，通過信號放大器放大信號，可以通過檔位開關(guān)控制放大的倍數(shù)；4）直流高壓信號分析，控制器內(nèi)部存儲器存儲有直流高壓電場強度與距離之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)數(shù)學(xué)模型計算預(yù)警裝置與直流高壓線路的距離；5）信號預(yù)警，當(dāng)距離大于預(yù)定距離時，控制器發(fā)出預(yù)警信號到預(yù)警模塊，預(yù)警模塊包括揚聲器和LED燈，接收到預(yù)警信號后，預(yù)警模塊發(fā)出聲音和光報警信號；6）預(yù)警信號傳送，控制通過無線通信模塊將預(yù)警信號傳送至智能終端，并在智能終端的顯示器上顯示。本專利技術(shù)的有益效果為：提出了一種直流高壓電力設(shè)備非接觸智能預(yù)警裝置和預(yù)警方法，可以安裝到大型機械上通過2.4G無線通訊接收端實現(xiàn)預(yù)警功能使用方便可靠，使得整個系統(tǒng)的簡雜性降低，可以實現(xiàn)對直流正負(fù)電壓預(yù)警，裝置也可采用磁鐵的方法臨時加裝使用十分方便，可以起到對直流高壓線路下方施工的機械預(yù)警的功能，可以避免人機事故的發(fā)生。GPS模塊采用雙模工作方式，同時支持GPS和北斗，自動切換，穩(wěn)定可靠。預(yù)警裝置可以方便的安裝到大型機械設(shè)備上，便于拆卸。預(yù)警裝置還可以通過GPS模塊輔助定位預(yù)警，提高直流高壓檢測定位預(yù)警的精度，穩(wěn)定可靠。本裝置功耗低，延長了使用時間。附圖說明圖1為本專利技術(shù)實施例預(yù)警裝置控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)實施例戶外直流高壓電場分布圖；圖 3為本專利技術(shù)直流高壓預(yù)警方法的流程圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)做詳細(xì)的說明。本專利技術(shù)提供了直流高壓電力設(shè)備非接觸智能預(yù)警系統(tǒng)，包括：預(yù)警裝置和智能終端；預(yù)警裝置安裝在工作的大型機械設(shè)備上，通過螺釘?shù)裙潭ǚ绞桨惭b，也可以通過磁鐵吸附的方式臨時固定安裝。預(yù)警裝置外殼上安裝有磁鐵，用于預(yù)警裝置的臨時吸附安裝固定。預(yù)警裝置包括控制器，無線通信模塊和GPS定位模塊。預(yù)警裝置與智能終端通過無線通信模塊通信。控制器包括信號采集模塊、信號預(yù)處理模塊、濾波模塊、直流高壓信號提取模塊、信號放大器、信號對比分析模塊和預(yù)警模塊，同時還可包括檔位開關(guān)。控制器采用專用ASIC芯片，如圖1所示為控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。預(yù)警系統(tǒng)工作時：信號采集模塊采集直流高壓電場信號；經(jīng)過信號預(yù)處理模塊處理，之后再經(jīng)過濾波模塊濾除噪聲信號，再經(jīng)過直流高壓信號提取模塊提取直流高壓電場強度信號；通過信號放大器放大信號，可以通過檔位開關(guān)控制放大的倍數(shù)；之后送入直流高壓信號分析模塊。控制器內(nèi)部存儲有直流高壓電場強度與距離之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)大型機械常用的工作環(huán)境，例如空曠干燥的野外，山地環(huán)境，潮濕的沼澤地周圍等。針對這些常用的應(yīng)用環(huán)境，采集環(huán)境中多組直流高壓信號強度與距離數(shù)據(jù)，通過最小二乘法擬合，得到直流高壓信號強度與距離的函數(shù)曲線模型，將這些模型存儲在控制器的內(nèi)部存儲器中。如圖2所示為戶外空曠地的直流高壓電場強度分布圖。根據(jù)不同應(yīng)用環(huán)境設(shè)定不同的安全距離，設(shè)定戶外空曠地的安全距離為15米。根據(jù)控制器內(nèi)部存儲的數(shù)學(xué)關(guān)系模型計算預(yù)警裝置與直流高壓線路的距離；當(dāng)距離大于預(yù)定距離時，控制器發(fā)出預(yù)警信號到預(yù)警模塊，預(yù)警模塊包括揚聲器和LED燈，接收到預(yù)警信號后，預(yù)警模塊發(fā)出聲音和光報警信號；同時，控制器通過無線通本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種直流高壓電力設(shè)備非接觸智能預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括：預(yù)警裝置和智能終端；所述預(yù)警裝置包括控制器，無線通信模塊和GPS定位模塊；所述控制器包括信號采集模塊、信號預(yù)處理模塊、濾波模塊、直流高壓信號提取模塊、信號放大器、信號對比分析模塊和預(yù)警模塊；所述控制器檢測直流高壓信號，對比分析，通過內(nèi)部存儲的直流高壓電場強度與距離的數(shù)學(xué)關(guān)系，計算出預(yù)警裝置與直流高壓線路的距離，當(dāng)計算得到的距離大于預(yù)定距離時，給出預(yù)警信號，通過預(yù)警模塊報警，預(yù)警裝置通過無線通信模塊將預(yù)警信號傳送至智能終端。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種直流高壓電力設(shè)備非接觸智能預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括：預(yù)警裝置和智能終端；所述預(yù)警裝置包括控制器，無線通信模塊和GPS定位模塊；所述控制器包括信號采集模塊、信號預(yù)處理模塊、濾波模塊、直流高壓信號提取模塊、信號放大器、信號對比分析模塊和預(yù)警模塊；所述控制器檢測直流高壓信號，對比分析，通過內(nèi)部存儲的直流高壓電場強度與距離的數(shù)學(xué)關(guān)系，計算出預(yù)警裝置與直流高壓線路的距離，當(dāng)計算得到的距離大于預(yù)定距離時，給出預(yù)警信號，通過預(yù)警模塊報警，預(yù)警裝置通過無線通信模塊將預(yù)警信號傳送至智能終端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器采用專用ASIC芯片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述無線通信模塊包括2.4G無線通訊模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述GPS模塊采用雙模工作方式，GPS模塊包括GPS和北斗，自動切換。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器包括檔位開關(guān)，控制信號放大器的放大倍數(shù)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：景國明，費躍軍，劉宏達，王巖，費琳翔，羅杰，
申請(專利權(quán))人：河南送變電工程公司，國家電網(wǎng)公司，南京文道自動化系統(tǒng)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：河南;41