一种数字式220kV输电线路验电器的制作方法

本发明涉及电工技术领域，尤其是涉及一种数字式220kv输电线路验电器。

背景技术：

目前，高压输变电设备检修过程中已广泛使用接触式高压验电器，用于检测高压架空线路、电缆线路、高压用电设备是否带电。其主要基于电容分压原理设计，采用灯光及蜂鸣声作为报警提示信号。但是电容式验电器实际使用过程中，对地杂散电容受实际工作环境和操作位置的影响较大，出现验电器无法正常验明电压的情况，220kv电压等级电容型验电器在对分裂导线线路进行验电时，特别是在220kv四分裂导线验电时，存在验电盲区，即线路带电情况下验电器不发生报警。在接触式高压验电的改进方面，国内文献主要报道了增加接触电极延长段、将绝缘杆改为绝缘绳索等方法，采用上述方法提高验电灵敏度和便携性。而针对220kv不同分裂数导线的验电盲区问题，市场上还未出现相关报道和相关产品。

验电器是以测量高压泄漏电流值的原理来工作的设备，由于构成指示器的主要元件为电场敏感器件，验电器容易受到高压电场的干扰。当停电设备的感应电压达到足以使验电器发出声光报警时，验电器就会指示设备带电，发生误报警。现有验电器只能判断待测物体是否带电，不能确定待测物体所带电压的具体值，即现有验电器不能确定待测物体上所带的电压是正常额定电压、剩余电压或是静电感应电压，这给现场检修及应急处置工作带来了困难，严重危及人身和供电安全。目前大多通过周边设备或线路的带电情况综合判断导致验电器启动的是线路带电还是感应电，较为低效、繁琐。

技术实现要素：

本发明主要是解决现有技术中验电器灵敏度不高、存在验电盲区，危机操作人员人身安全和供电安全的问题，以及没有对电压进行显示，需要借助其他辅助公交，使得操作低效和繁琐的问题，提供了一种一种数字式220kv输电线路验电器。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种数字式220kv输电线路验电器，包括前端检测单元、输入单元、信号处理单元、声光报警单元、输出显示单元，前端检测单元与输入单元相连，输入单元分别与信号处理单元、输出显示单元相连，声光报警电路与信号处理单元相连，其中前端检测单元根据电场强度自动调整验电器输入档位。本发明能够根据电场强度自动选择输入档位，提高了验电器灵敏度，避免了验电盲区，提高了验电器的可靠性，保护了电力维修人员的人身安全。前端检测单元采用小电阻分压式结构测量所验电压，适用范围广，只需一个验电器就能应对多种工况，减少操作人员对验电器的携带数量。本发明还能将具体电压值通过输出显示单元进行显示，使得操作人员能清楚得知待测为是否带电，以及所带电压为何种电压，为操作人员现场检修和应急处置带来方便。

作为一种优选方案，所述前端检测单元包括接触电极、对电场强度进行检测的电场传感器、将电场强度转换成对应控制信号的转换单元、多通道开关选择单元，电场传感器与转换单元相连，转换单元连接到多通道开关选择单元控制端上，接触电极连接到多通道开关选择单元输入端上，多通道开关选择单元输出端连接到输入单元上。本方案中通过检测电场强度信号，根据电场强度等级转换成控制多通道开关选择单元的控制信号，控制多通道开关根据控制信号选择其中一个档位电路导通。本方案提高了验电器灵敏度，避免了验电盲区，提高了验电器的可靠性，保护了电力维修人员的人身安全。

作为一种优选方案，所述多通道开关选择单元为四通道开关选择单元，多通道开关选择单元包括第一模拟开关k1、第二模拟开关k2、第三模拟开关k3、第四模拟开关k4、档位电阻r1、档位电阻r2、档位电阻r3、档位电阻r4，接触电极分别与第一模拟开关k1一端、第二模拟开关k2一端、第三模拟开关k3一端、第四模拟开关k4一端相连，第一模拟开关k1另一端与档位电阻r1一端连接，第二模拟开关k2另一端与档位电阻r2一端连接，第三模拟开关k3另一端与档位电阻r3一端连接，第四模拟开关k4另一端与档位电阻r4一端连接，档位电阻r1另一端、档位电阻r2另一端、档位电阻r3另一端、档位电阻r4另一端分别连接在一起作为多通道开关选择单元输出端，转换单元包括四个控制输出端，四个控制输出端分别与第一模拟开关k1控制端、第二模拟开关k控制端、第三模拟开关k3控制端、第四模拟开关k4控制端相连。电阻r5、电阻r6、三极管q1构成了输入限流电路，电阻r7、电阻r8、电容c1构成了无源低通滤波器，电容c1用于抑制器件两端电压变化率，起到缓冲作用。信号经过滤波后可削弱高次谐波，提高验电器的稳定性。

作为一种优选方案，所述输入单元包括电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电容c1、三极管q1，电阻r5一端、三极管q1发射极分别连接到电源vcc，电阻r5另一端与电阻r6相连，三极管q1基极连接到电阻r5另一端，三极管q1集电极分别连接到电阻r7一端、电阻r9一端，电阻r7另一端与电阻r8一端相连，电阻r8另一端与信号处理单元连接，电阻r9另一端接地，电容c1一端连接电阻r7另一端，电容c1另一端接地。

作为一种优选方案，所述信号处理单元包括电阻r10、电阻r11、电阻r12、电容c2，以及由与非门g1、与非门g2、与非门g3、与非门g4构成的与非门管，与非门g1，与非门管的1脚、2脚分别和与非门g1两个输入端连接，3脚和与非门g1输出端连接，与非门管的5脚、6脚分别和与非门g2两个输入端连接，4脚和与非门g2输出端连接，与非门管的8脚、9脚分别和与非门g3两个输入端连接，10脚和与非门g3输出端连接，与非门管的12脚、13脚和与非门g4两个输入端连接，11脚和与非门g4输出端连接，1脚与2脚相连后连接到4脚，4脚与电阻r12一端相连，3脚分别与电容c2一端、声光报警单元相连，5脚与电阻r11一端相连，电阻r11另一端接地，6脚与电阻r10一端相连，电阻r10另一端与电阻r12另一端连接后连接到电容c2另一端，与非门管7脚接地，8脚和9脚连接后连接到输入单元，10脚分别与12、13脚相连接，11脚与5脚相连，与非门管14脚连接电源vcc。本方案构成了一个多谐振荡模块，与非门g1、g3、g4都是起到非门的作用，利用电容器的充放电，当输入电压达到与非门的阈值电压时，门的输出状态即发生变化。

作为一种优选方案，声光报警单元包括电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电感l1、发光二极管d1、发光二极管d2、三极管q2、三极管q3、蜂鸣器，电阻r13、电阻r14、电感l1的一端分别与电源vcc连接，电阻r13另一端与发光二极管d1正极连接，发光二极管d1负极与发光二极管d2正极连接，发光二极管d2负极与三极管q2发射极相连，电感另一端分别与蜂鸣器输出端、三极管q2基极相连，电阻r14另一端分别与电阻r15一端、蜂鸣器输入端连接，电阻r15另一端与三极管q2集电极相连，三极管q2发射极与三极管q3集电极相连，三极管q3发射极接地，电阻r16一端分别与信号处理单元、电容c3一端相连，电阻r16另一端与三极管q3基极相连，电容c3另一端接地。多谐振荡回路输出固定频率的矩形波，矩形脉冲信号作为输入信号传至三极管q2的基极，三极管q2、q3断续导通，发光二极管d2、d3及蜂鸣器接通负极而发出断续的光报警信号和声音报警信号，向验电操作者提供所测路带有高电压的信号。

作为一种优选方案，输出显示单元包括依次相连的放大单元、电流电压转换单元、数模转换单元、数字显示单元，放大单元输入端与输入单元输出端相连。放大单元对电流输入信号进行放大，电流电压转换单元主要由电阻器构成，通过电阻分压完成信号的转变和调理，数模转换单元对信号进行数模转换，完成模拟电压信号到数值信号的转变，最后通过数字显示单元进行显示。

作为一种优选方案，验电器包括握柄，握柄与伸缩杆一端连接，伸缩杆另一端连接指示盒体，各个单元安装在指示盒体内，所述接触电极安装在指示盒顶部上，在握柄与伸缩杆连接的一端上还设置有护手。

作为一种优选方案，在握柄处还设置有显示屏，所述显示屏与输入单元相连。本方案另外安装有显示片在握柄处，使得操作人员在操作时能实时看到电压值，解决了一般将显示单元安装在指示盒体上，操作时不易查看的问题。

因此，本发明的优点是：能够根据电场强度自动选择输入档位，提高了验电器灵敏度，避免了验电盲区，提高了验电器的可靠性，保护了电力维修人员的人身安全。能将具体电压值通过输出显示单元进行显示，使得操作人员能清楚得知待测为是否带电，以及所带电压为何种电压，为操作人员现场检修和应急处置带来方便。

附图说明

附图1是本发明的一种控制结构框示图；

附图2是本发明中前端检测单元的一种电路结构示意图；

附图3是本发明中输入单元的一种电路结构示意图；

附图4是本发明中信号处理单元的一种电路结构示意图；

附图5是本发明中声光报警单元的一种电路结构示意图；

附图6是本发明中输出显示单元的一种电路框图；

附图7是本发明的一种结构示意图。

1-前端检测单元2-输入单元3-信号处理单元4-输出显示单元5-声光报警单元6-接触电极7-多通道开关选择单元8-转换单元9-电场传感器10-放大单元11-电流电压转换单元12-数模转换单元13-数字显示单元14-握柄15-护手16-伸缩杆17-指示盒体。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本实施例一种数字式220kv输电线路验电器，如图1所示，包括前端检测单元1、输入单元2、信号处理单元3、声光报警单元5、输出显示单元4。前端检测单元根据电场强度自动调整验电器输入档位。前端检测单元与输入单元相连，输入单元分别与信号处理单元、输出显示单元相连，声光报警电路与信号处理单元相连。

如图2所示，前端检测单元包括接触电极6、对电场强度进行检测的电场传感器9、将电场强度转换成对应控制信号的转换单元8、多通道开关选择单元7。电场传感器与转换单元相连，转换单元连接到多通道开关选择单元控制端上，接触电极连接到多通道开关选择单元输入端上，多通道开关选择单元输出端连接到输入单元上。

如图7所示，验电器包括握柄14，握柄与伸缩杆16一端连接，伸缩杆另一端连接指示盒体17，各个单元安装在指示盒体内，接触电极6安装在指示盒顶部上，在握柄与伸缩杆连接的一端上还设置有护手15。为了方便操作中观察显示数据，在握柄处还设置有显示屏，所述显示屏与输入单元相连。

多通道开关选择单元为四通道开关选择单元，多通道开关选择单元包括第一模拟开关k1、第二模拟开关k2、第三模拟开关k3、第四模拟开关k4、档位电阻r1、档位电阻r2、档位电阻r3、档位电阻r4，接触电极分别与第一模拟开关k1一端、第二模拟开关k2一端、第三模拟开关k3一端、第四模拟开关k4一端相连，第一模拟开关k1另一端与档位电阻r1一端连接，第二模拟开关k2另一端与档位电阻r2一端连接，第三模拟开关k3另一端与档位电阻r3一端连接，第四模拟开关k4另一端与档位电阻r4一端连接，档位电阻r1另一端、档位电阻r2另一端、档位电阻r3另一端、档位电阻r4另一端分别连接在一起作为多通道开关选择单元输出端，转换单元包括四个控制输出端，四个控制输出端分别与第一模拟开关k1控制端、第二模拟开关k控制端、第三模拟开关k3控制端、第四模拟开关k4控制端相连。

如图3所示，输入单元包括电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电容c1、三极管q1，电阻r5一端、三极管q1发射极分别连接到电源vcc，电阻r5另一端与电阻r6相连，三极管q1基极连接到电阻r5另一端，三极管q1集电极分别连接到电阻r7一端、电阻r9一端，电阻r7另一端与电阻r8一端相连，电阻r8另一端形成输出端a与信号处理单元连接，电阻r9另一端接地，电容c1一端连接电阻r7另一端，电容c1另一端接地。

如图4所示，信号处理单元包括电阻r10、电阻r11、电阻r12、电容c2，以及由与非门g1、与非门g2、与非门g3、与非门g4构成的与非门管，与非门g1，与非门管的1脚、2脚分别和与非门g1两个输入端连接，3脚和与非门g1输出端连接，与非门管的5脚、6脚分别和与非门g2两个输入端连接，4脚和与非门g2输出端连接，与非门管的8脚、9脚分别和与非门g3两个输入端连接，10脚和与非门g3输出端连接，与非门管的12脚、13脚和与非门g4两个输入端连接，11脚和与非门g4输出端连接，1脚与2脚相连后连接到4脚，4脚与电阻r12一端相连，3脚与电容c2一端相连，3脚还形成输出端b与声光报警单元相连，5脚与电阻r11一端相连，电阻r11另一端接地，6脚与电阻r10一端相连，电阻r10另一端与电阻r12另一端连接后连接到电容c2另一端，与非门管7脚接地，8脚和9脚连接后形成输入端a1，输入端a1连接到输入单元的输出端a，10脚分别与12、13脚相连接，11脚与5脚相连，与非门管14脚连接电源vcc。

如图5所示，声光报警单元包括电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电感l1、发光二极管d1、发光二极管d2、三极管q2、三极管q3、蜂鸣器，电阻r13、电阻r14、电感l1的一端分别与电源vcc连接，电阻r13另一端与发光二极管d1正极连接，发光二极管d1负极与发光二极管d2正极连接，发光二极管d2负极与三极管q2发射极相连，电感另一端分别与蜂鸣器输出端、三极管q2基极相连，电阻r14另一端分别与电阻r15一端、蜂鸣器输入端连接，电阻r15另一端与三极管q2集电极相连，三极管q2发射极与三极管q3集电极相连，三极管q3发射极接地，电阻r16一端与电容c3一端相连，电阻r16另一端与三极管q3基极相连，电容c3另一端接地。电阻r16一端形成输入端b1，输入端b1与信号处理单元输出端b相连。

如图6所示，输出显示单元包括依次相连的放大单元10、电流电压转换单元11、数模转换单元12、数字显示单元13，放大单元输入端与输入单元输出端a相连。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了前端检测单元、输入单元、信号处理单元、输出显示等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。