高惠新　周剛　尚浩志　徐偉　虞嶸

摘要：為了解決當(dāng)前條件下高壓試驗放電棒及其附屬試驗線檢測周期長以及安全存放難的問題，研制出了現(xiàn)場放電棒及試驗線檢測裝置。該裝置由放電棒放置區(qū)域、試驗線放置區(qū)域、試驗夾和試驗插片放置區(qū)域以及檢測裝置四個部分組成，放電棒的高壓端和接地金屬端通過U型金屬卡槽與檢測裝置相連，通過對其電阻的測量，實現(xiàn)放電棒的狀態(tài)檢測；檢測裝置上的五組試驗端子與試驗線相連，可同時實現(xiàn)五組試驗線的狀態(tài)檢測。實際應(yīng)用表明，本文研制的現(xiàn)場放電棒及試驗線檢測裝置使用方便，可在工作現(xiàn)場對放電棒及試驗線狀態(tài)進(jìn)行實時檢測，同時實現(xiàn)放電棒及其試驗線的安全存放。

關(guān)鍵詞：放電棒；試驗線；狀態(tài)檢測

引言

隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大，作為電力系統(tǒng)的重要一環(huán)，變電所內(nèi)的設(shè)備數(shù)量種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。根據(jù)我國電力安全生產(chǎn)規(guī)程規(guī)定，為了保證電力系統(tǒng)設(shè)備高壓試驗時工作人員的安全，須在試驗接線前或在試驗過程中需要拆除或更改被試設(shè)備上的試驗接線之前，采用高壓試驗專用放電棒對被試設(shè)備進(jìn)行可靠放電并接地[1]。因此，高壓試驗放電棒及其試驗線質(zhì)量是否完好，工作是否可靠，對于保證高壓試驗中人身和電網(wǎng)設(shè)備的安全具有現(xiàn)實的重要意義。

一、、現(xiàn)場放電棒及試驗線檢測裝置的研制概述

現(xiàn)場放電棒及試驗線檢測裝置由放電棒放置區(qū)域、試驗線放置區(qū)域、試驗夾和試驗插片放置區(qū)域以及檢測裝置放置區(qū)域組成。各區(qū)域之間由鋁合金板隔斷，鋁合金板外緊敷一層高密度海綿。放電棒放置區(qū)域內(nèi)放置兩根10kV放電棒，放電棒的高壓和接地金屬端分別卡接在U型金屬卡槽中，防止在搬運過程中放電棒在箱體內(nèi)移動撞擊而損壞。

現(xiàn)場放電棒電及試驗線檢測裝置是針對放電棒放電端高壓電阻及其試驗線通斷情況進(jìn)行測試的綜合檢測儀器。檢測裝置面板上有五組試驗端子，可以同時檢測5個通道試驗線的通斷狀態(tài)；通過U型金屬卡槽與放電棒相連，可測量放電棒的高壓電阻。當(dāng)檢測裝置測得的放電棒及試驗線的電阻超過設(shè)定閥值時，檢測裝置便通過內(nèi)置ARM控制器中的聲光報警器進(jìn)行聲光報警[2]，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患。同時，該裝置內(nèi)置電池，并帶有電池剩余量顯示功能，在電量不足時，能及時提示對裝置進(jìn)行充電。在無需外置電源的情況下，該裝置也可以方便、準(zhǔn)確的對放電棒及其試驗線狀態(tài)進(jìn)行檢測。

二、、硬件設(shè)計

（一）原理框圖

檢測裝置由顯示屏、按鍵、電阻測量電路組成，并內(nèi)置有12V可充電電源；所述12V可充電電源通過限流恒壓源輸出測試電流，并經(jīng)電流采樣電阻自動切換機(jī)構(gòu)連接于測量通道。測量通道總共有五路，分別對應(yīng)于檢測裝置面板上的五組輸出端子。電阻測量電路包括接收電路采集到的電壓和電流信號[6]并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行信號處理的ARM控制器。

（二）電源模塊設(shè)計

電源模塊由充電接口、充電電池以及輔助電源組成。正常情況下，由額定電壓為3.7V的鋰電池給輔助電源供電，在電量不足時可通過充電接口進(jìn)行充電，以保證系統(tǒng)的正常供電。

裝置內(nèi)置鋰電池的額定電壓為3.7V，充滿時為4.2V，而系統(tǒng)內(nèi)部電路的工作電壓為3.3V，因此必須通過輔助電源進(jìn)行降壓穩(wěn)壓。電池電壓+12B經(jīng)面板開關(guān)供給電路板，Q1、R8、E4、R9、Q2、R11、R12組成軟開關(guān)，當(dāng)檢測到電池電壓過低時，由主控制器將PWON信號拉高，起到自動斷電作用。后級由U2-LM2576和U3-1117兩個穩(wěn)壓模塊，分別產(chǎn)生+5V和+3.3V的輔助電源，供給電路中的元器件工作。

（三）電壓電流信號采樣通道

電壓電流信號采樣通道是：采樣到的電壓、電流信號，經(jīng)過差分運放AD8253，輸出至串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7799，轉(zhuǎn)換結(jié)果通過SPI串行接口傳送至主控制器進(jìn)行計算和處理。

（四）ARM控制器

主控制器選用STM32F103VBT6，該控制器是高性能32位ARM處理器，工作在72MHz高速主頻下，功能強(qiáng)大，而且成本低廉，非常適用于各種復(fù)雜控制的應(yīng)用中。

（五）電流輸出回路

+12V電壓，經(jīng)K2、K4、K6、K7、K8繼電器將面板的5個測試通道分別接入測量回路，由Q3、R22、R23、R24、D6組成的限流電路，將輸出電流限制在0.5A以內(nèi)。繼電器K1、K3、K5切換了1Ω、100Ω、10kΩ三檔電流采樣電阻，以適應(yīng)不同的負(fù)載情況，保證測試精度。

三、、軟件系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)開機(jī)后，首先進(jìn)行相關(guān)初始化工作，在這完成后，系統(tǒng)顯示總菜單，進(jìn)入按鍵掃描程序，等待進(jìn)一步操作。點擊菜單進(jìn)行測量時，首先開啟電源輸出，再測量通道電壓、電流信號，再計算回路阻值，再依次切換通道，將每一個通道的回路阻值進(jìn)行測量，最終在顯示屏顯示各通道的回路電阻值，并與設(shè)置的電阻閥值進(jìn)行比較，當(dāng)阻值超限時，裝置發(fā)出聲光提示。

四、、結(jié)論

針對目前電力系統(tǒng)中高壓試驗放電棒及其附屬試驗線存在的問題，研制出了現(xiàn)場放電棒及試驗線檢測裝置，本文從硬件、軟件和裝置實物三個方面對裝置進(jìn)行了介紹，得到以下結(jié)論：

（一）本文介紹的現(xiàn)場放電棒及試驗線檢測裝置，可實現(xiàn)放電棒的安全存放，規(guī)范了高壓試驗放電棒及其試驗線的管理，避免了一些不必要的設(shè)備損耗，延長了其使用壽命，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益。

（二）本文介紹的現(xiàn)場放電棒及試驗線檢測裝置，解決了當(dāng)前條件下高壓試驗放電棒及其試驗線檢測周期長，不能在使用前對其設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實時檢測的問題，消除了設(shè)備安全隱患，提高了高壓試驗的安全性。

（三）在實際應(yīng)用中，本文介紹的現(xiàn)場放電棒及試驗線檢測裝置，切實可行，這對于保障人身和電網(wǎng)設(shè)備安全以及減少電網(wǎng)運行成本具有重要的積極意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張懷宇，朱松林，張揚.輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修體系研究與實施[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009，33 （13） ：70-73.

[2] 孫張建，夏楊，丁西春.接地線聲光報警裝置的研制與應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報.2013 （28） ：69.