专利名称：周界防范高压电网防短路控制方法、装置和模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及高压电网防短路控制技术，尤其涉及周界防范高压电网防短路控制方法、周界防范高压电网防短路控制装置和用于该装置的防短路控制模块。
背景技术：
监所、各类重要场所安全防范的重点是周界防范设施，周界防范设施唯一具有打击效果和威慑力的就是周界高压电网设备，它是监狱的最后一道防线。若高压电网设备不能实现全天候有效打击、事故预警，其后果则不堪设想。高压电网一般以不同角度固定在墙头或地面，高压线数量为4-12线间隔20厘米分布，每100-150米为一区段配备一个高压发生器(简称高压箱)，该设备可输出3千伏 10千伏的脉冲高压到高压线网上，有人触碰高压线网时可对人体产生高压放电，使其失去行动能力，从而阻止不法分子的非法越界。经分析，目前监所运行使用的周界防范高压电网设备采用普遍的高压变压器升压技术，没有短路保护变压器和智能高压输出切换功能，假设当有人非法越界时，用铁丝或者其它导体放在高压网上，会使高压网络电压短路失去电击能力，并且长时间短路还会使高压箱的变压器烧毁。监狱近年来已发生多起因周界电网被短路后犯人成功越狱的事件，因此急需高压电网防短路控制技术问世。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种周界防范高压防短路控制方案，能够在高压线网络出现短路时，经分析判断，实现动态的高压线输出切换，更大程度上维持了高压网络打击的效能，进一步阻止犯人的非法翻越，而且还能避免长时间短路造成高压箱的变压器烧毁。为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的:一种周界防范高压电网防短路控制方法，在周界防范高压电网的高压输出回路上串接防短路控制装置；防短路控制装置检测各条高压线的负载电流大小并进行切换判断与控制:当某条高压线的负载电流超限时，切断该条高压线的高压输出；当所有高压线的负载电流均超限时，间断轮流断开各高压线的高压输出，始终保持有一路高压输出。其中，高压线的负载电流超限的判定方式为:高压线流过防短路控制装置的电流大于设定电流门限且保持时间大于设定时长，则判定高压线的负载电流超限。优选地，防短路控制装置由至少2个防短路控制模块组成，一个防短路控制模块串联在一条受:控闻压线路中；每个防短路控制|旲块获取自身所在闻压线的负载电流大小；各防短路控制模块每隔设定通讯时间Tl通过无线通讯方式交互自身数据，并根据交互数据进行切换判断与控制；所述设定通讯时间T1的取值范围为:5飞O秒。优选地，所述防短路控制装置包括两个防短路控制模块，记为模块A和模块B ;在高压箱向高压网络输出高压电的A、B两根高压线上分别串接一个防短路控制模块；其中一个防短路控制模块为主控方，另一个防短路控制模块为分控方；分控方的数据每隔设定通讯时间T1上传给主控方，高压线切换判断由主控方决定。
模块A和模块B根据负载电流进行防短路控制分为如下三种情况进行处理；情况①A、B两根高压线之一对地短路:当模块A和模块B中只有一方检测到负载电流超限的现象，则控制检测到该现象的一方断开自身所在高压线的高压输出；情况②A、B两根高压线之间短路:当模块A和模块B同时检测到负载电流超限的现象，控制其中一方先断开所在高压线的高压输出，另一方检测所在高压线负载电流的变化，在下一个通讯时间到来时，未断开一方的负载电流退出超限状态，此时保持当前两路高压线的通断状态不变；情况③A路、B路、大地都出现短路:当模块A和模块B同时检测到负载电流超限的现象，控制其中一方先断开所在高压线的高压输出，另一方检测所在高压线负载电流的变化，在下一个通讯时间到来时，未断开一方的负载电流仍超限，此时切换当前两路高压线的通断状态；并且继续进行数据交互，在再下一个通讯时间到来时，判断未断开一方的负载电流是否退出超限状态，如果是，则按照情况②进行处理，否则，再次切换当前两路高压线的通断状态，如此循环。该方法还包括出厂之前对各防短路控制模块进行时钟同步，具体包括:将各防短路控制模块分别放在标校仪器的通信范围内，标校仪器发送时钟信号；防短路控制模块接收到所述时钟信号后，将自身时钟与时钟信号对准，且将自身状态标定为出厂模式；在出厂模式下，防短路控制模块均处于待机状态，仅保留时钟和电流检测功能正常工作；防短路控制模块安装完成后，用高压工具触碰并短路高压线，此时各防短路控制模块均检测到所在高压线的负载电流超限，且当前模式为出厂模式，则将自身状态修改为工作模式，并且启动防短路控制模块中各组成硬件的正常工作。防短路控制模块在工作模式下，当出现异常通讯情况时，防短路控制模块自行进行时钟的同步，具体为:防短路控制模块在约定的通讯时间无法收到其他防短路控制模块数据则启动查询模式，在该查询模式下，主控方每隔一个间隔时间tA向各分控方发送一次同步信息，同步信息发送持续时间为α，每次发送同步信息的间隔时间、依次缩短；各分控方每隔一个间隔时间tB接收一次同步信息，同步信息的接收维持时间也为a ;tB与扒的初始值相同，tB保持不变。本发明还提供了一种周界防范高压电网防短路控制装置，该装置包括至少两个防短路控制模块，一个防短路控制模块串联在一根受控高压线路中；每个防短路控制模块获取自身所在高压线的负载电流大小；各防短路控制模块每隔设定通讯时间T1交互自身数据，并根据交互数据进行切换判断与控制:当某条高压线的负载电流超限时，切断该条高压线的高压输出；当所有高压线的负载电流均超限时，间断轮流断开各高压线的高压输出，始终保持有一路高压输出。本发明还提供了一种用于上述周界防范高压电网防短路控制装置的防短路控制模块，该防短路控制模块设置在被控高压线路上，其包括:高压绝缘外罩，以及设置在高压绝缘外罩内部的机械切换装置和控制电路；所述控制电路包括电流检测电路、Cortex-M3主控电路、无线射频通讯电路、逆变升压电路、高压切换驱动电路和电源管理电路；CorteX-M3主控电路与其他各控制电路组件相连；机械切换装置与高压切换驱动电路和Cortex_M3主控电路相连；机械切换装置，串联在高压线中，用于实现高压线的切断和连通，并向CorteX-M3主控电路返回高压线的当前切换状态；电流检测电路，用于采用非接触式的电流互感器检测高压线的负载电流，经过信号处理后发送给Cortex-M3主控电路；无线射频通讯电路，用于实现与防短路控制装置中其他防短路控制模块的数据交换；Cortex-M3主控电路,用于实现负载电流的判断、高压线断开和连通的控制，当根据数据交换结果判定仅有自身所在高压线的负载电流超限时，切断所在高压线的高压输出；当根据数据交换结果判定所有高压线的负载电流均超限时，与其他防短路控制模块相互协作间断轮流断开各高压线的高压输出，始终保持有一路高压输出；CorteX-M3主控电路还负责无线射频通讯电路的通信管理；逆变升压电路，用于实现将电源管理电路提供的电能转换为高压驱动电能；高压切换驱动电路利用所述高压驱动电能实现对机械切换装置的动作驱动；电源管理电路采用电池作为电源，用于实现防短路控制模块的电能提供和管理。优选地，所述机械切换装置由高压干簧管、永久磁铁、保持式电磁铁及位置检测装置组成；高压干簧管的两端接入被控高压线；永久磁铁固定在保持式电磁铁的伸缩杆上，位置检测装置位于伸缩杆的顶端，当保持式电磁铁的伸缩杆伸出到位时，永久磁铁位于能够令高压干簧管触点断开的位置，当保持式电磁铁的伸缩杆回缩到位时，永久磁铁位于能够令高压干簧管触点接通的位置。有益效果:(I)本发明通过检测负载电流，当非所有高压线的负载电流超限时，断开超限高压线的高压输出，让正常高压线保持打击。一旦所有高压线均超限，为避免高压设备的长时间短路造成损坏，采用间断轮流断开各高压线的方式，从而实现界防范高压电网在线间短路或分别对地短路时仍有打击效能和保护设备不损坏。( 2 )防短路控制装置由多个模块组成，每个模块负责一路高压线，且各模块通过无线通讯方式交互数据，当个别模块出现问题时，可以进行单独置换，只要重新标定时钟即可继续使用，降低了整个装置的成本。而且无线通讯方式可以避免有线通讯方式带来的高压泄露等安全隐患，且安装方便，不需要实体通讯线路。(3)防短路控制装置的多个组成模块采用主从结构，可以减少分别判断带来的控制失误，控制不协调等问题，而且减小各模块的协作难度。(4)采用两个防短路控制模块安装在高压箱的输出线路上的方案，这是采用最少硬件实现本发明目的的较优实施方案，可以适用于对奇数或偶数排列的高压网络。而且给出了 A路/B路单独对地短路、A路和B路之间短路，A路和B路、大地都出现短路的处理方式，不仅能够区分短路状态，而且可以有效且有针对性的处理。(5)本发明给出的时钟同步方式，能够缩短同步时间。(6)本发明给出了一种机械切换电路，其维持高压接通或断开不需要持续供电，大大节省了电能，可适应于周界脉冲高压电网系统的高压控制。而且防短路控制模块在约定时间进行通信，也可以减小电能消耗，从而为采用电池作为电源提供了基础。
图1为本发明防短路控制方案原理图。图2为本发明采用两个模块实现的防短路控制方案。图3为防短路控制模块组成示意图。图4 (a)为机械切换电路控制高压线断开时的示意图。图4 (b)为机械切换电路控制闻压线连通时的不意图。
具体实施例方式本发明提供了一种周界防范高压电网防短路控制方案，其基本思想是:在周界防范高压电网的高压输出回路上串接防短路控制装置；防短路控制装置检测各条高压线的负载电流大小并进行切换判断与控制:当某条高压线的负载电流超限时，切断该条高压线的高压输出；当所有高压线的负载电流均超限时，间断轮流断开各高压线的高压输出，始终保持有一路高压输出。可见，本发明通过检测负载电流，当非所有高压线的负载电流超限时，断开超限高压线的高压输出，让正常高压线保持打击。一旦所有高压线均超限，为避免高压设备的长时间短路造成损坏，采用间断轮流断开各高压线的方式，从而实现界防范高压电网在短路时仍有打击效能和保护设备 不损坏。在实际中，有可能出现树枝或其他物体短时间误碰电网的情况，为了避免误切换，高压线的负载电流超限的判定方式为:高压线流过防短路控制装置的电流大于设定电流门限且保持时间大于设定时长，则判定高压线的负载电流超限。这里的设定时长可以采用高压电网打击脉冲的打击周期为单位。下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。如图1所示，防短路控制装置可以由两个或两个以上的防短路控制模块组成，一个防短路控制模块串联在一条受控高压线路中，每个防短路控制模块获取自身所在高压线的负载电流大小；各防短路控制模块每隔设定通讯时间T1通过无线通讯方式交互自身数据，并根据交互数据进行切换判断与控制。这种每个模块负责一路高压线的方式，在个别模块出现问题时，可以进行单独置换，只要重新标定时钟即可继续使用，降低了整个装置的成本。通讯间隔T1可以从5飞O秒中选择，较佳选择为3(Γ60秒，主控方与分控方在约定时间进行通信可以减小防短路控制模块的能源消耗，从而为采用电池作为电源提供了基础。优选地，其中一个防短路控制模块为主控方，其他防短路控制模块均为分控方；分控方的数据每隔一段设定时间T1上传给主控方，高压线切换判断由主控方决定，分控方只需听从指挥。这种主从结构可以减少分别判断带来的控制失误，控制不协调等问题，而且减小各模块的协作难度。高压电网线路的网架一般直立或平行于墙头上安装，高压线分为5线、6线或其它线数分布，可根据环境或监所方的要求实现不同的物理警戒高度。但一般来说高压箱只向高压网络提供两根高压线A和B，如图2所示，高压网络侧采用来回环绕的方式实现5线、6线或其它线数分布。因此，可以将防短路控制装置设计为由两个防短路控制模块组成，记为模块A和模块B，分别串接在高压箱向高压网络输出高压电的A、B两路高压线上。如果采用主从结构，则设模块A为主控方，模块B为分控方，模块B将数据提交给模块A，高压线切换判断由模块A决定。这种将防短路控制模块安装在高压箱的输出端子处的方案，是采用最少硬件实现本发明目的的较优实施方案，而且可以适用于对奇数或偶数排列的高压网络。对于采用模块A和模块B的方案，高压电网线路异常有如下3种可能性:①A路单独与大地出现短路，或B路单独与大地出现短路；②A路闻压输出与B路闻压输出之间短路；③A路、B路、大地都出现短路；对于第①种情况，当A路单独与大地出现短路时，只有A路电流增大，B路电流正常。当B路单独与大地出现短路时同理。对于第②种情况，当A路高压输出与B路高压输出之间短路时，A、B两路电流均有增大，断开一组高压后另一组高压电流会明显减小。对于第③种情况，当A路、B路、大地都出现短路时，A、B两路电流均有增大，该现象与情况②相同，但当断开一组高压后令一组高压电流并不会有明显减小，这与情况②是不同的。基于上述3种情况分析，模块A和模块B根据负载电流分情况进行处理；当模块A和模块B中只有一方检测到负载电流超限的现象，判定其中一路高压线对地短路(情况①)，则控制检测到该现象的一方断开自身所在高压线的高压输出。该操作可以排除短路故障并保持电网线间和对地仍有高压，保持打击效能。当模块A和模块B同时检测到负载电流超限的现象，控制其中一方先断开所在高压线的高压输出，另一方检测所在高压线负载电流的变化:在下一个通讯时间到来时，如果未断开一方的负载电流退出超限状态，判定两路高压线之间短路(情况②)，则保持当前两路高压线的通断状态不变。该操作可以排除短路故障并保持电网对地仍有高压，保持打击效能。在实际中，还可以定期查询一下被确定为短路的高压线电流，如果恢复正常，则可以将其接通。在下一个通讯时间到来时，如果未断开一方的负载电流仍超限，判定两路高压线和地均短路(情况③)，此时切换当前两路高压线的通断状态。然后继续进行数据交互，在另一个通讯时间到来时，判断未断开一方的负载电流是否退出超限，如果是，则按照情况②进行处理，否则，再次切换当前两路高压线的通断状态，如此循环。那么如果两路高压线对地短路状态没有变化则一直交替切换输出高压的线路，一旦因为人为修复或其他原因使得其中高压线退出短路，则可以自动转换到情况②，甚至情况①，实现了自动检测和恢复功能。该情况③的处理方式虽然没有排除故障，但是利用交替输出的控制方式，可以最大程度上的避免高压箱设备短路发热问题，延长周界防范高压电网的使用寿命。以上各种状态不影响原周界防范高压电网系统的各种报警功能。本发明中，各模块是在约定的时间进行通信的，因此通信的同步性十分重要，如出现异常通讯情况，各模块不会轻易因通信失败而切断高压的输出，而是进行时钟同步以恢复通讯。为了实现精确同步，本发明各模块均采用高精度晶体振荡器稳频，在设定时间内，通过信标帧来实现的时钟同步算法，在频率漂移或射频严重干扰环境下，能够保证装置的可靠工作。时钟同步分为出厂前同步和工作中同步。▲出厂前时钟同步:指出厂前对作为一组的防短路控制模块进行时钟标定。具体采用可以发射时钟信号的仪器C来配合,把调试好的A、B模块分别放在仪器C的通信范围内，模块A、B会与仪器C通讯，由仪器C来发送时钟信号，模块A和模块B在接收到仪器C发送的时钟信号时，立即开启自身的时钟并与仪器C来时钟信号进行对准，并且将自身状态标定为出厂模式。在出厂模式下A、B模块处于待机状态，除时钟电路与电流检测外所有外设停止工作，耗电流小于ΙμΑ，从而节省电能。出厂模式为仓库储藏等未投入使用时的模式，在模块安装到现场后，可用高压工具触发短路高压网A路和B路组成的线间，这时Α、B模块同时检测到所在高压线的负载电流超限，且当前模式为出厂模式，则将自身状态修改为工作模式，并且启动模块间的无线通讯及其它外设电路。▲工作中自恢复时钟同步:正常工作时可能由于外界干扰、软件复位等原因出现时钟失步，从而在约定时间内无法正常通信，因此需要进行时钟同步。模块A或B在约定时间内没有收到对方的数据，当延迟等待一段时间还无法正常通信，则确定时钟失步，同时启用查询模式，在该查询模式下，模块A每隔一个间隔时间tA向各模块B发送一次同步信息，同步信息发送持续时间为α，每次发送同步信息的间隔时间tA依次缩短；模块B每隔一个间隔时间tB接收一次同步信息，同步信息的接收维持时间也为α ;& 与扒的初始值相同，但tB保持不变。由于模块A发送同步信息的间隔逐渐缩短，因此在有限的时间内一定能够与模块B实现同步，缩短了同步时间。其中，间隔时间扒可以等步长缩短，其变化规律为:tA = T- (η-Ι)Χ Λ，Τ为设定的基础间隔时间且tB=T，η为发送第η次同步信息，Λ为tA的缩短步长，η取能够使tA为正数的正整数。例如，tA的初始值为I秒，缩短步长Λ为0.1秒，α为0.1秒，则模块A每次发送
0.1秒时长，且发送间隔为I秒、0.9秒、0.8秒、...0.1秒，模块B每隔I秒钟接收0.1秒时间，在经过10秒后同步成功。在上述方案中，各防短路控制模块可以采用相同硬件结构，如果采用主从结构则只是主控方和分控方的软件所有差别。防短路控制模块包括高压绝缘外罩，以及设置在高压绝缘外罩内部的机械切换装置和控制电路。图3为控制电路部分示意图，如图3所示，控制电路包括电流检测电路、Cortex-M3主控电路、无线射频通讯电路、逆变升压电路、高压切换驱动电路和电源管理电路。CorteX-M3主控电路与其他各控制电路组件相连；机械切换装置与高压切换驱动电路相连。机械切换装置用于实现高压线的切断和连通，并向CorteX-M3主控电路返回高压线的切换状态即切断和连通状态。电流检测电路用于实现高压线的负载电流的检测，包括非接触式的电流互感器和信号处理电路，该非接触式的电流互感器检测高压线的负载电流，经过信号处理后发送给Cortex-M3主控电路。CorteX-M3主控电路用于实现负载电流的判断、高压线断开和连通的控制。以及无线射频通讯电路的通信管理；逆变升压电路用于实现将电源管理电路提供的电能转换为高压驱动电能；高压切换驱动电路利用所述高压驱动电能实现对机械切换装置的动作驱动；电源管理电路采用电池作为电源，用于实现防短路控制模块的电能提供和管理。下面对上述各组成模块进行详细描述。(I)机械切换装置机械切换装置起到电子开关作用，其可采用高压继电器实现，但是高压继电器维持接通需要持续供电，这样会消耗大量电能。本发明提供了一种节电的机械切换电路，如图4所示，其由高压干簧管、永久磁铁、保持式电磁铁及位置检测装置组成；高压干簧管内部有惰性气体，在高压状态下不会出现拉弧现象，输入输出绝缘度高，可 完全关断高至万伏的小电流高压通路，起到开关作用。高压干簧管的两端分别接周界防范高压箱的高压输出和被控高压线的输入。永久磁铁和保持式电磁铁组成执行动作部件，保持式电磁铁内部具有两组线圈，通电后分别用于控制伸缩杆的伸出和回缩，永久磁铁固定在保持式电磁铁的伸缩杆上，位置检测装置位于伸缩杆的顶端，当保持式电磁铁的伸缩杆伸出到位时，永久磁铁位于能够令高压干簧管触点断开的位置，如图4 Ca)所示，当保持式电磁铁的伸缩杆回缩到位时，永久磁铁位于能够令高压干簧管触点接通的位置，如图4 (b)所示。位置检测装置用于向CorteX-M3主控电路返回永久磁铁实际位置，Cortex-M3主控电路可以该永久磁铁实际位置确定其是否运动到位，并且获知高压线的切换状态。图中的绝缘体用于固定高压干簧管和保持式电磁铁，且为永久磁铁的稳定运动提供滑道。向保持式电磁铁的正向线圈通电后，伸缩杆带动永久磁铁移动到高压干簧管触点附近，并在断电后仍维持在伸出状态，从而实现高压干簧管的持续断开；同理，向保持式电磁铁的反向线圈通电后，伸缩杆带动永久磁铁离开高压干簧管触点，并在断电后仍维持在回缩状态，从而实现高压干簧管的持续接通。保持式电磁铁的切换时间约0.1秒，从逆变到切换的最快频率为5秒每次。可见，该机械切换电路维持高压接通或断开均不需要持续供电，可替代高压继电器，可适应于周界脉冲高压电网系统的高压控制。(2 ) Cortex-M3 主控电路Cortex-M3主控使用目前性能比高的EFM32芯片，具有可靠性高、处理速度快、功耗极低等优点。该芯片管理着所有外设模块有序工作，并且内部集成有运放电路和PWM驱动源电路，提高电路一致性和兼容性。EFM32芯片采用32.768KHz的高精度晶体振荡电路为同步提供时间基准信号。每隔3(Γ60秒控制无线射频通讯电路与其他模块握手通讯一次，交换本地数据。当进行高压输出线路切换后，会在5秒钟后通讯一次确定切换的结果值。(3)电流检测电路电流检测部分使用非接触式电流互感器，把耦合到的电流信号经限幅及滤波后送至IJEFM32芯片的内部运放电路，该运放组成电压比较器，可对输入的信号电压进行比对，发现异常后置异常标志等待射频数据交换，比对门槛电压值可由软件来设定。(4)无线射频通讯电路无线射频通讯电路使用ATMEL的芯片，工作频率2.4GHz，采用DSSS扩频技术，可运行在强干扰环境下，通讯速率达每秒250Kbit。该芯片主要起到数据交换作用，通讯时间在IOmS之间，休眠时电流在20nA。数据通讯接口为SPI协议，EFM32芯片的指令及数据均通过SPI来传输，CLK最高时钟频率8MHz。发射功率可由软件来设定，最大+3dbm，本装置设定最小发送功率-17.2dbm,即可满足通讯要求。(5)逆变升压电路逆变升压电路由电感元件、MOSFET功率管等附属元件组成，工作在IMHZ范围内，EFM32芯片产生PWM脉冲控制MOSFET管的通断，由此产生的反激电动势经快恢复二极管整流后给大容量电容充电，产生大约12V的电压供给机械切换装置中的保持式电磁铁作为切换驱动电源。( 6 )高压切换驱动电路利用逆变升压电路输出的12V的电压实现对机械切换装置的动作驱动。(7)电源管理电路本发明采用锂电池作为电源，在数据同步时需要启用无线射频单元进行通讯完成数据的交换，无线射频部分发射电流约10mA，发射接收一组数据需要5 10mS的时间。在正常工作时，交换数据才可识别高压是否需要切换，所以频繁数据收发会降低电池使用寿命。本方法在保证数据通讯的前提下，尽可能减少发射次数，工作中严格按照时序工作，每次数据交换要经CPU及软件分析处理后才可决定是否执行高压切换动作，A、B模块约定时间后才可进行下次无线射频数据交换通讯，约定时间由环境参数决定，在5飞O秒之间，此方式模块大部分的工作时间在μ A级电流下，延长电池使用时间。综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种周界防范高压电网防短路控制方法，其特征在于，在周界防范高压电网的高压输出回路上串接防短路控制装置；防短路控制装置检测各条高压线的负载电流大小并进行切换判断与控制:当某条高压线的负载电流超限时，切断该条高压线的高压输出；当所有高压线的负载电流均超限时，间断轮流断开各高压线的高压输出，始终保持有一路高压输出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，防短路控制装置由至少2个防短路控制模块组成，一个防短路控制模块串联在一条受控高压线路中；每个防短路控制模块获取自身所在高压线的负载电流大小；各防短路控制模块每隔设定通讯时间T1通过无线通讯方式交互自身数据，并根据交互数据进行切换判断与控制；所述设定通讯时间T1的取值范围为:5 60秒。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述防短路控制装置包括两个防短路控制模块，记为模块A和模块B ;在高压箱向高压网络输出高压电的A、B两根高压线上分别串接一个防短路控制模块，其中一个防短路控制模块为主控方，另一个防短路控制模块为分控方；分控方的数据每隔设定通讯时间T1上传给主控方，高压线切换判断由主控方决定。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，模块A和模块B根据负载电流进行防短路控制分为如下三种情况进行处理； 情况①A、B两根高压线之一对地短路: 当模块A和模块B中只有一方检测到负载电流超限的现象，则控制检测到该现象的一方断开自身所在高压线的高压输出； 情况②A、B两根高压线之间短路: 当模块A和模块B同时检测到负载电流超限的现象，控制其中一方先断开所在高压线的高压输出，另一方检测 所在高压线负载电流的变化，在下一个通讯时间到来时，未断开一方的负载电流退出超限状态，此时保持当前两路高压线的通断状态不变； 情况③A路、B路、大地都出现短路: 当模块A和模块B同时检测到负载电流超限的现象，控制其中一方先断开所在高压线的高压输出，另一方检测所在高压线负载电流的变化，在下一个通讯时间到来时，未断开一方的负载电流仍超限，此时切换当前两路高压线的通断状态；并且继续进行数据交互，在再下一个通讯时间到来时，判断未断开一方的负载电流是否退出超限状态，如果是，则按照情况②进行处理，否则，再次切换当前两路高压线的通断状态，如此循环。
5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，该方法包括出厂之前对各防短路控制模块进行时钟同步，具体包括:将各防短路控制模块分别放在标校仪器的通信范围内，标校仪器发送时钟信号；防短路控制模块接收到所述时钟信号后，将自身时钟与时钟信号对准，且将自身状态标定为出厂模式；在出厂模式下，防短路控制模块均处于待机状态，仅保留时钟与电流检测功能正常工作；防短路控制模块安装完成后，用高压工具触碰并短路高压线，此时各防短路控制模块均检测到所在高压线的负载电流超限，且当前模式为出厂模式，则将自身状态修改为工作模式，并且启动防短路控制模块中各组成硬件的正常工作。
防短路控制模块在工作模式下，当出现异常通讯情况时，防短路控制模块自行进行时钟的同步，具体为:防短路控制模块在约定的通讯时间无法收到其他防短路控制模块数据则启动查询模式，在该查询模式下，主控方每隔一个间隔时间tA向各分控方发送一次同步信息，同步信息发送持续时间为α，每次发送同步信息的间隔时间tA依次缩短；各分控方每隔一个间隔时间tB接收一次同步信息，同步信息的接收维持时间也为α ;^与扒的初始值相同，tB保持不变。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，间隔时间tA的变化规律为tA=T- (η-Ι)Χ Λ，Τ为设定的基础间隔时间且tB=T，n为发送第η次同步信息，厶为扒的缩短步长。
7.如权利要求1至6任意一项所述的方法，其特征在于，高压线的负载电流超限的判定方式为:高压线流过防短路控制装置的电流大于设定电流门限且保持时间大于设定时长，则判定高压线的负载电流超限。
8.一种周界防范高压电网防短路控制装置，其特征在于，该装置包括至少两个防短路控制模块，一个防短路控制模块串联在一根受控高压线路中；每个防短路控制模块获取自身所在高压线的负载电流大小；各防短路控制模块每隔设定通讯时间T1交互自身数据，并根据交互数据进行切换判断与控制: 当某条高压线的负载电流超限时，切断该条高压线的高压输出； 当所有高压线的负载电流均超限时，间断轮流断开各高压线的高压输出，始终保持有一路高压输出。
9.一种用于周界防范高压电网防短路控制装置的防短路控制模块，其特征在于，该防短路控制模块设置在被控高压线路上，其包括:高压绝缘外罩，以及设置在高压绝缘外罩内部的机械切换装置和 控制电路；所述控制电路包括电流检测电路、Cortex-M3主控电路、无线射频通讯电路、逆变升压电路、高压切换驱动电路和电源管理电路；Cortex-M3主控电路与其他各控制电路组件相连；机械切换装置与高压切换驱动电路和CorteX-M3主控电路相连； 机械切换装置，串联在高压线中，用于实现高压线的切断和连通，并向CorteX-M3主控电路返回高压线的当前切换状态； 电流检测电路，用于采用非接触式的电流互感器检测高压线的负载电流，经过信号处理后发送给Cortex-M3主控电路； 无线射频通讯电路，用于实现与防短路控制装置中其他防短路控制模块的数据交换；Cortex-M3主控电路，用于实现负载电流的判断、高压线断开和连通的控制，当根据数据交换结果判定仅有自身所在高压线的负载电流超限时，切断所在高压线的高压输出；当根据数据交换结果判定所有高压线的负载电流均超限时，与其他防短路控制模块相互协作间断轮流断开各高压线的高压输出，始终保持有一路高压输出；Cortex-M3主控电路还负责无线射频通讯电路的通信管理； 逆变升压电路，用于实现将电源管理电路提供的电能转换为高压驱动电能； 高压切换驱动电路利用所述高压驱动电能实现对机械切换装置的动作驱动； 电源管理电路采用电池作为电源，用于实现防短路控制模块的电能提供和管理。
10.如权利要求9所述的模块，其特征在于，所述机械切换装置由高压干簧管、永久磁铁、保持式电磁铁及位置检测装置组成；高压干簧管的两端接入被控高压线；永久磁铁固定在保持式电磁铁的伸缩杆上，位置检测装置位于伸缩杆的顶端，当保持式电磁铁的伸缩杆伸出到位时，永久磁铁位于能够令高压干簧管触点断开的位置，当保持式电磁铁的伸缩杆回缩到位时，永久磁铁 位于能够令高压干簧管触点接通的位置。
全文摘要
本发明公开了一种周界防范高压电网防短路控制方法，其特征在于，在周界防范高压电网的高压输出回路上串接防短路控制装置；防短路控制装置检测各条高压线的负载电流大小并进行切换判断与控制当某条高压线的负载电流超限时，切断该条高压线的高压输出；当所有高压线的负载电流均超限时，间断轮流断开各高压线的高压输出，始终保持有一路高压输出。本发明还提供了一种周界防范高压电网防短路控制装置及模块，使用本发明能够更大程度上维持高压电网的打击效能，还能避免长时间短路造成高压箱的变压器烧毁。
文档编号H02H7/26GK103178505SQ20131004936
公开日2013年6月26日 申请日期2013年2月7日 优先权日2013年2月7日
发明者朱肃生, 李俊良 申请人:朱肃生