一种接地线缆开关状态检测装置和检测方法与流程

本发明涉及线缆状态检测，尤其涉及一种接地线缆开关状态检测装置和检测方法。

背景技术：

1、接地线缆是连接电力系统的接地导线，用于保护设备和人员免受电气故障的危害。当系统需要维护时，接地线缆开关会闭合，将设备可靠接地，确保检修、维护人员和设备的安全。

2、传统的接地线缆开关状态检测方法通常基于人工巡检或定期测试。这种方法存在人力成本高、响应速度慢等问题，不能满足快速、准确检测的需求。近年来，传感器技术在开关状态检测方面得到广泛应用。例如，使用霍尔传感器检测开关位置，或者利用压力传感器检测开关是否已切断电路。这些传感器可以实时监测开关状态，但需要合适的数据处理和分析方法来确保准确性和可靠性。

3、随着物联网(iot)技术的发展，接地线缆开关状态检测系统越来越趋向于智能化和自动化。例如，结合传感器、数据分析和人工智能技术，可以实现预测性维护和故障诊断，提前发现潜在问题并采取措施预防故障发生。然而，这也带来了数据安全、系统稳定性等方面的挑战，需要综合考虑技术、安全和可靠性等因素。

4、专利申请cn118033275a公开了一种铁路牵引变电所分布式接地回流监测系统，将测量单元分离，能根据监测区域地理空间特点和监测项数量，灵活地布置测量单元，有效减少了线缆用量80％，抗干扰性高，省去电压量采集时所需的电压互感器，提高测量精度，消除了雷电流和工频过电流引入二次控制系统的安全隐患。该发明虽然对电压和电流进行了监测，根据监测结果知道缆线布设，未关注线路状态检测来实现预测性维护和故障诊断。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种接地线缆开关状态检测装置和检测方法，利用无接触电压信号注入耦合模块通过电磁感应为接地线缆注入低频电压信号，无接触电流检测耦合模块通过电磁感应检测接地线缆中的电流信号，实现接地线缆状态的快速、准确检测。

2、为了实现上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

3、一种接地线缆开关状态检测装置，包括无接触电流检测耦合模块1、无接触电压信号注入耦合模块2及控制核心5；所述无接触电流检测耦合模块1检测电流信号，无接触电流检测耦合模块1的信号输出端依次通过初级放大器3、次级放大器4与控制核心5的信号输入端相连接；控制核心5将接收到的初级放大器3、次级放大器4放大后的信号通过二阶带通滤波器6、二阶高通滤波器7的滤波算法，得到与注入电压信号同频的电流信号；控制核心的输出端输出pwm的控制信号，通过驱动电路8、逆变器9与无接触电压信号注入耦合模块2的信号输入端连接，无接触电压信号注入耦合模块2将电压信号注入接地线缆；控制核心5连接显示屏10对接地线缆状态进行显示。

4、所述控制核心5采用微电脑控制器，内含adc及定时器/计数器，adc用于高速采样；定时器/计数器用于产生pwm信号；支持iic，spi，usart，can通信。

5、所述驱动电路8采用单通道4a高速低侧栅极驱动器。

6、所述无接触电压信号注入耦合模块2通过电磁感应为接地线缆注入低频电压信号；无接触电流检测耦合模块1通过电磁感应检测接地线缆中的电流信号。

7、一种接地线缆开关状态检测装置的接地线缆开关状态检测方法，具体包括以下步骤：

8、步骤1、将无接触电流检测耦合模块1及无接触电压信号注入耦合模块2分别套于待测接地线缆上，检修人员启动接地线缆状态检测装置，向控制核心5施加检测命令，开始对接地线缆状态进行检测；

9、步骤2、无接触电压信号注入耦合模块2通过电磁感应为接地线缆注入低频电压信号，无接触电流检测耦合模块1通过电磁感应检测接地线缆中的电流信号；

10、步骤3、依据施加的电压信号，计算得出接地线缆在接地情况下的理论电流大小；

11、步骤4、将步骤2检测得到的电流信号经过初级放大，次级放大，二阶带通滤波和二阶高通滤波，控制核心5进行采样处理，得到接地线缆电流中与施加电压信号相同频率的电流；

12、步骤5、对比步骤3计算得到的理论电流和步骤4采样处理后的电流大小，得出接地电缆是否接地。

13、所述步骤3的具体方法为：

14、3.1.采用线路一端接地的接地系统模型，计算接地线缆上电量，接地线缆上的电压相量为其中，为接地电流相量，zg为接地线缆阻抗，zg＝rg+jxg，rg为接地线缆电阻，xg为接地线缆电抗；标量形式为其中，i为接地线缆流过接地电流模值；

15、3.2.无接触电流检测耦合模块1及无接触电压信号注入耦合模块2的注入，接地线缆的实际阻抗比步骤3.1计算得到的接地线缆阻抗zg更大，引入修正系数其中，x'g为修正后的接地线缆电抗，x'g＝2πf(ls-lm)，f为电源频率；ls为接地线缆自感和lm为接地线缆互感，

16、其中，l为电缆的长度，单位厘米，r为电缆的半径，单位为厘米，d为两电缆中心之间的距离，单位为厘米；0.0003为接地线缆电阻rg修正参数；

17、经过修正系数修正后的接地线缆电压标量为：vt＝irgk；

18、3.3.通过无接触电压信号注入耦合模块2向接地线缆注入非接式触低频电压信号，若接地线缆开关闭合，则接地线缆形成回路，能够检测到线缆中存在同频的电流信号；若接地线缆开关断开，则接地线缆无法形成回路，线缆中不存在同频的电流信号；若施加于电缆的电压为vts，线缆接地时的等效接地电阻为r1，线路的电阻为rl，线路电抗为xl，则检测到的电流its：

19、

20、所述步骤5的具体方法为：

21、将步骤4滤波和放大后的电流信号与步骤3计算得到的电流信号进行对比，自定义对比阈值，当对比结果在阈值范围，则得到接地线缆开关闭合，线路接地；当对比结果不在阈值范围，则改变施加电压信号，进行进一步判断，若仍然不在阈值，则得到接地线缆开关断开、线路无接地的结论；将相关参数记录，用于后面数据的迭代，用于后续接地线缆开关状态检测。

22、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

23、1.无需通信环节。本发明将无接触电流检测耦合模块1及无接触电压信号注入耦合模块2分别套于待测接地线缆上，检修人员启动接地线缆状态检测装置，向控制核心5施加检测命令，开始对接地线缆状态进行检测；无接触电压信号注入耦合模块2在目标位置施加低压脉冲，同时检测线路反射的电流信号，可以实现在距离接地线缆接地刀闸较远处可靠、及时、直接的获取接地线缆的状态，无需人工巡检所需的电话通讯或者图像识别方法所需的远距离通信，减少了对通信基础设施的依赖，避免了因通信问题导致的检测失败风险。

24、2.成本低。相比传统的人工巡检或定期测试，填写操作票的方式，本发明通过设置无接触电流检测耦合模块1、无接触电压信号注入耦合模块2及控制核心5，对接地线缆进行自动化检测，并通过控制核心5连接显示屏10动态显示，启动装置便可在显示器10上得到接地线缆的状态，极大的节约了人力成本，同时本发明控制核心的定时器/计数器用于产生和输出pwm信号，利用低压脉冲检测，无需图像识别方法所要求的图像数据计算和数据存储的成本。

25、3.环境适应性强。对比当前通过图像处理、模式识别等技术自动识别和判断刀闸状态，进而判断接地线缆状态的方法，本发明通过无接触电流检测耦合模块1、无接触电压信号注入耦合模块2及控制核心5的设置，尤其无接触电流检测耦合模块1、无接触电压信号注入耦合模块2可以套在接地线缆上进行检测，所以检测通常在开关柜内即可进行，工作环境安全理想，排除了光照条件、天气状况、灰尘和污垢等环境因素的影响，提高了检测可靠性。

26、综上所述，本发明检测方法具有可靠、经济、安全和高效的优点。