接地线状态实时监测装置及控制方法与流程

本发明涉及高压输电线路检修设备技术领域，尤其是涉及一种方便工作人员实时掌握接地线状态和能节省人力成本的接地线状态实时监测装置及控制方法。

背景技术：

目前，当某条停运线路需要进行检修和施工作业时，需挂接接地线，接地线被誉为电力工人的生命线。在实际应用中，由于导线振动等原因，可能会造成接地线虚挂、脱落，导致作业人员失去保护，引起人身触电事故。并且输电线路所经过的地理位置复杂，根据《国家电网公司电力安全工作规程》规定：“白天工作间断恢复工作前应检查接地线等各项安全措施的完整性”，但仅凭肉眼很难确认接地线是否连接可靠，还极大地浪费人力物力。因此，设计一种可自动监测接地线状态的监测装置就显得十分必要。

技术实现要素：

本发明是为了克服现有技术中，在对停运线路进行检修和施工作业，需挂接接地线时，缺乏能实时监控接地线挂接状态装置的问题，提供了一种方便工作人员实时掌握接地线状态和能节省人力成本的接地线状态实时监测装置及控制方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种接地线状态实时监测装置，包括第一控制器，第一内壳，第二内壳，设于第一内壳上的电流测量电路、北斗通信模块和第一感应线圈，设于第二内壳上的电源模块和第二感应线圈，设于第一内壳和第二内壳之间的若干个密封圈、超声波传感器和电控锁；第一感应线圈和第二感应线圈均与电流测量电路电连接，电控锁、超声波传感器、电流测量电路、北斗通信模块和电源模块均与第一控制器电连接。

本发明中包含感应线圈、电源模块、北斗通信模块和电流测量电路四大模块。接地线从感应线圈中穿过，当接地线中有电流通过时，会使感应线圈中产生感应电流，通过电流测量电路将感应线圈中的电信号转化为数字信号，然后传送给北斗通信模块发送到远程服务器端，手持终端设备可以从远程服务器端接收并查看接地线的状态信息。本发明具有方便工作人员实时掌握接地线状态和能节省人力成本的特点。

作为优选，本发明还包括远程服务器端和手持终端设备，手持终端设备包括第二控制器、无线通信电路和报警电路，无线通信电路和报警电路均与第二控制器电连接，远程服务器端和北斗通信模块通过北斗通讯卫星进行无线连接，远程服务器端和手持终端设备无线连接。远程服务器端和手持终端设备能方便工作人员实现远程监控。

作为优选，本发明还包括第一外壳、第二外壳、温度传感器、散热器、开关电路和led灯，开关电路、温度传感器和散热器均与第一控制器电连接，开关电路与led灯电连接。

作为优选，温度传感器、散热器、开关电路、led灯、电控锁、超声波传感器、第一控制器、第一内壳、第二内壳、电流测量电路、北斗通信模块、第一感应线圈、电源模块和第二感应线圈均位于第一外壳和第二外壳之间，第一外壳和第二外壳通过螺栓固定连接。第一外壳和第二外壳对内部各零部件起到保护的作用

一种接地线状态实时监测装置的控制方法，包括如下步骤：

(5-1)接地线内铜软线的无损探伤检测控制

(5-1-1)当工作人员将接地线的软铜线从装置的感应线圈中穿过，完成挂接，同时感应线圈中产生感应电流时，在第一控制器的控制下，超声波传感器开始工作，超声波传感器向接地线的软铜线发出超声波；

(5-1-2)当超声波传感器接收到反射回来的超声波时，第一控制器控制开关电路导通，led发光，说明正在使用的接地线的软铜线材料内部结构有缺陷，需要更换新的接地线，当超声波传感器没有接收到反射回来的超声波时，第一控制器控制开关电路截止，led不发光，说明正在使用的接地线的软铜线材料内部结构正常，能继续使用，同时在第一控制器的控制下，电控锁闭合，使装置牢固的安装在接地线上；

(5-2)感应电流的测量控制

(5-2-1)当接地线完成挂接，接地线状态实时监测装置的感应线圈产生感应电流时，第一控制器控制电流测量电路开始工作，此时电流测量电路在前后两个长度均为l的时间段内每隔时间t1检测1次数据；其中，前后两个时间段分别为时间段a和时间段b，l＝n×t1，则第一控制器获得电流测量电路在时间段a和时间段b内的各n个检测值；

(5-2-2)第一控制器将获得的电流测量电路在时间段a和时间段b内的各n个检测值，与第一控制器内设有的接地线正常连接时所通过电流的最小阈值进行比较，并通过北斗通信模块和远程服务器端，将电流测量电路在时间段a和时间段b内的各n个检测值无线发送给手持终端设备；

(5-2-3)计算时间段a和时间段b内电流测量电路分别获取的检测值的相似度；

(5-2-4)第一控制器判断电流测量电路获取的检测值的相似度大小，当相似度大于等于0.9时，则保存电流测量电路在时间段a和时间段b内的各n个检测值，以备后续调用；当相似度小于0.9时，则第一控制器控制电流测量电路依次重复步骤(5-2-1)、步骤(5-2-2)和步骤(5-2-3)，直至获取的检测值的相似度大小，大于等于0.9。

作为优选，步骤(5-2-3)还包括如下步骤：

设定时间段a的每个检测值为xi，时间段b的每个检测值为yi，i＝1,2,…,n；

利用公式计算两个时间段电流测量电路获取的检测值的相似度，其中，为时间段a内电流测量电路所有检测值的平均值，是时间段b内电流测量电路所有检测值的平均值。

作为优选，步骤(5-2-2)还包括如下步骤：

当获得的电流测量电路在时间段a或时间段b内的各n个检测值，均小于第一控制器内设有的接地线正常挂接时所通过电流的最小阈值时，第一控制器通过北斗通信模块以及远程服务器端向手持终端设备发送报警信息，手持终端设备通过无线通信电路接收到信息后，手持终端设备内的第二控制器控制报警电路发出声响；

当获得的电流测量电路在时间段a和时间段b内的各n个检测值，均大于等于第一控制器内设有的接地线正常挂接时所通过电流的最小阈值时，第一控制器不发送报警信息。

作为优选，接地线状态实时监测装置的控制方法，还包括如下步骤：

(8-1)装置散热的控制

温度传感器实时检测壳体内部环境的温度，并将数据实时传输给第一控制器，第一控制器内设有内部环境温度最大值，当温度传感器在t时间内连续检测到装置内部环境温度大于内部环境温度最大值时，第一控制器控制散热器开始工作；

当温度传感器在3t时间内连续检测到装置内部环境温度小于装置能进行正常工作的内部环境温度最大值时，第一控制器控制散热器停止工作。

因此，本发明具有如下有益效果：(1)采用北斗通信方式，解决了位于高山和无人区的线路杆塔移动数据无法传输的难题，保证接地线电流监测数据的可靠接收；(2)方便工作人员实时掌握接地线状态；(3)节省人力成本。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的一种原理框图；

图3是本发明的一种流程图。

图中：第一内壳1、第二内壳2、电流测量电路3、北斗通信模块4、第一感应线圈5、电源模块6、第二感应线圈7、密封圈8、第一外壳9、第二外壳10、远程服务器端11、手持终端设备12、报警电路13、第一控制器14、超声波传感器15、电控锁16、温度传感器17、散热器18、开关电路19、led灯20、第二控制器21、无线通信电路22。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述：

如图1所示的一种接地线状态实时监测装置，包括第一控制器14，第一内壳1，第二内壳2，设于第一内壳上的电流测量电路3、北斗通信模块4和第一感应线圈5，设于第二内壳上的电源模块6和第二感应线圈7，设于第一内壳和第二内壳之间的四个密封圈8、超声波传感器15和电控锁16；第一感应线圈和第二感应线圈均与电流测量电路电连接，电控锁、超声波传感器、电流测量电路、北斗通信模块和电源模块均与第一控制器电连接。本发明还包括第一外壳9和第二外壳10，电控锁、超声波传感器、第一控制器、第一内壳、第二内壳、电流测量电路、北斗通信模块、第一感应线圈、电源模块和第二感应线圈均位于第一外壳和第二外壳之间，第一外壳和第二外壳通过螺栓固定连接。第一外壳两端和第二外壳两端均设有通孔，使接地线能穿过装置内第一感应线圈和第二感应线圈。第一感应线圈和第二感应线圈组合在一起构成一个完整的感应线圈。

如图2所示，接地线状态实时监测装置还包括温度传感器17、散热器18、开关电路19和led灯20，开关电路、温度传感器和散热器均与第一控制器电连接，开关电路与led灯电连接。本发明还包括远程服务器端11和手持终端设备12，手持终端设备包括第二控制器21、无线通信电路22和报警电路13，无线通信电路和报警电路均与第二控制器电连接，远程服务器端和北斗通信模块通过北斗通讯卫星进行无线连接，远程服务器端和手持终端设备无线连接。远程服务器端和手持终端设备能方便工作人员实现远程监控。

温度传感器、散热器、开关电路和led灯同样均位于第一外壳和第二外壳之间。

如图3所示，一种接地线状态实时监测装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤100，接地线内铜软线的无损探伤检测控制

步骤110，当工作人员将接地线的软铜线从装置的感应线圈中穿过，完成挂接，同时感应线圈中产生感应电流时，在第一控制器的控制下，超声波传感器开始工作，超声波传感器向接地线的软铜线发出超声波；

步骤120，当超声波传感器接收到反射回来的超声波时，第一控制器控制开关电路导通，led发光，说明正在使用的接地线的软铜线材料内部结构有缺陷，需要更换新的接地线，当超声波传感器没有接收到反射回来的超声波时，第一控制器控制开关电路截止，led不发光，说明正在使用的接地线的软铜线材料内部结构正常，能继续使用，同时在第一控制器的控制下，电控锁闭合，使装置牢固的安装在接地线上；

在均匀的材料中，缺陷的存在将造成材料的不连续，这种不连续往往又造成声阻抗的不一致，由反射定理可知，超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射，反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关，使用超声波传感器进行无损探伤检测，便是利用所述特性。

当感应线圈内无感应电流时，第一控制器控制电控锁打开。

步骤200，感应电流的测量控制

步骤210，当接地线完成挂接，接地线状态实时监测装置的感应线圈产生感应电流时，第一控制器控制电流测量电路开始工作，此时电流测量电路在前后两个长度均为2分钟的时间段内每隔1秒钟检测1次数据；其中，前后两个时间段分别为时间段a和时间段b，，则第一控制器获得电流测量电路在时间段a和时间段b内的各120个检测值；

步骤220，第一控制器将获得的电流测量电路在时间段a和时间段b内的各120个检测值，与第一控制器内设有的接地线正常连接时所通过电流的最小阈值i进行比较，并通过北斗通信模块和远程服务器端，将电流测量电路在时间段a和时间段b内的各120个检测值无线发送给手持终端设备；

当获得的电流测量电路在时间段a或时间段b内的各120个检测值，均小于第一控制器内设有的接地线正常挂接时所通过电流的最小阈值i时，第一控制器通过北斗通信模块以及远程服务器端向手持终端设备发送报警信息，手持终端设备通过无线通信电路接收到信息后，手持终端设备内的第二控制器控制报警电路发出声响；

当获得的电流测量电路在时间段a和时间段b内的各120个检测值，均大于等于第一控制器内设有的接地线正常挂接时所通过电流的最小阈值i时，第一控制器不发送报警信息；

步骤230，计算时间段a和时间段b内电流测量电路分别获取的检测值的相似度；

利用公式计算时间段a和时间段b内电流测量电路分别获取的检测值的相似度，其中，为时间段a内电流测量电路所有检测值的平均值，是时间段b内电流测量电路所有检测值的平均值；

步骤240，第一控制器判断电流测量电路获取的检测值的相似度大小，当相似度大于等于0.9时，则保存电流测量电路在时间段a和时间段b内的各120个检测值，以备后续调用；当相似度小于0.9时，则第一控制器控制电流测量电路依次重复步骤210、步骤220和步骤230，直至获取的检测值的相似度大小，大于等于0.9。

步骤300，装置散热的控制

温度传感器实时检测壳体内部环境的温度，并将数据实时传输给第一控制器，第一控制器内设有内部环境温度最大值，当温度传感器在1分钟时间内连续检测到装置内部环境温度大于内部环境温度最大值时，第一控制器控制散热器开始工作；

当温度传感器在3分钟时间内连续检测到装置内部环境温度小于装置能进行正常工作的内部环境温度最大值时，第一控制器控制散热器停止工作。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。