一种具有线路接地保护的高压开关柜带电指示装置的制作方法

本实用新型属于高压开关柜技术领域，尤其涉及一种具有线路接地保护的高压开关柜带电指示装置。

背景技术：

高压开关柜主要在电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用，高压开关柜主要用于电压等级在3.6kv~550kv的电器产品。

高压开关柜具有较高的电压，操作的时候需要有足够的保护、带电提示措施。

目前，高压开关柜的带电指示器，仅仅能起到有电指示及带电闭锁功能；在无电的情况下，熄灭指示灯同时解锁动作。

按照电气“五防”要求和电气施工安全操作规范，必须在停电线路上挂接地线，施工结束后拆除，恢复供电。

如果施工人员完全意识淡薄，未完全按照操作规程操作，疏忽大意，会发生没有拆除接地线就执行合闸送电操作，从而引发短路跳闸的故障，影响电网的正常运行。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种使用效果好、安全性高的具有线路接地保护的高压开关柜带电指示装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：一种具有线路接地保护的高压开关柜带电指示装置，高压柜中设置有高压带电传感器，其特征在于：包括主控单元、带电指示单元和接地检测单元，高压带电传感器的信号输出端分别通过第一开关和第二开关连接带电指示单元和接地检测单元；带电指示单元包括电压比较器、带电指示发光二极管和光耦，电压比较器的同相输入端连接高压带电传感器的信号输出端，电压比较器的反相输入端接地，电压比较器的输出端通过光耦连接主控单元的信号输入端，光耦的输出端连接带电指示发光二极管；接地检测单元包括接地指示灯，主控单元的信号输出端连接接地指示发光二极管，主控单元的io口连接高压带电传感器的信号输出端。

第一开关和第二开关分别为控制继电器的常开触点和常闭触点，主控单元的信号输出端连接有第一三极管，第一三极管的基极连接主控单元的信号输出端，第一三极管的集电极通过控制继电器的线圈连接电源，第一三极管的发射极接地。

带电指示单元包括a相带电指示单元、b相带电指示单元和c相带电指示单元，a相带电指示单元、b相带电指示单元和c相带电指示单元组成相同。

a相带电指示单元包括第一电阻、稳压二极管、第一二极管和第二二极管，高压带电传感器的信号输出端通过第一电阻连接第一二极管的正极，第一二极管的负极连接电压比较器的同相输入端，第一电阻还连接稳压二极管的负极，稳压二极管的正极接地，电压比较器的信号输出端连接第二二极管的正极，第二二极管的负极连接光耦的输入端。

电压比较器的信号输出端上还连接有第三电阻，电压比较器的信号输出端通过第三电阻连接带电指示发光二极管的正极，带电指示发光二极管的负极接地。

电压比较器的同相输入端上还并联有第一极性电容、第一电容、第二电阻，第二极性电容、第一电容、第二电阻均接地。

光耦的反相输入端通过下拉电阻接地。

光耦的同相输出端上连接有第一发光二极管和第四电阻，光耦的同相输出端连接第一发光二极管的负极，第一发光二极管的正极通过第四电阻连接电源；光耦的同相输出端连接主控单元的信号输入端，光耦的反相输出端接地。

光耦的同相输出端上连接有第一三极管，闭/解锁继电器，闭/解锁继电器包括闭/解锁继电器线圈和闭/解锁继电器常开触点，光耦的同相输出端连接第一三极管的基极，第一三极管的继电器通过闭/解锁继电器线圈连接电源。

还调压电路，调压电路包括第五电阻、第六电阻和滑动变阻器，电源连接滑动变阻器的第一端，滑动变阻器的第二端连接第五电阻，第五电阻的第二端连接a相带电指示单元、b相带电指示单元和c相带电指示单元的电压比较器的反相输入端，第五电阻的第二端还通过第六电阻接地。

通过以上技术方案，本实用新型的有益效果为：本实用新型可以在电气施工时，根据指示灯的亮灭状态，判断施工人员是否按照规范要求挂接地线保护，施工结束后是否拆除接地线，从而减少施工安全隐患，结构简单，方便适用。

附图说明

图1为本实用新型电路原理图；

图2为接地线未拆除时反射波图形；

图3为接地线拆除后反射波图形。

具体实施方式

一种具有线路接地保护的高压开关柜带电指示装置，其中，高压柜中设置有高压带电传感器，本实施例中，高压带电传感器使用的是福建森源电力设备有限公司生产的型号为prw-12/50的高压带电传感器。

如图1所示，本高压开关柜带电指示装置包括主控单元、带电指示单元和接地检测单元。

其中，主控单元选用型号为stc15f2k32s2的单片机u1，为保证单片机u1的正常运行，需要单片机u1的最小系统，其中，单片机u1的最小系统包括时钟电路和复位电路，由于本申请不涉及此部分的改进，且此部分为成熟的现有技术，故在说明书和附图中均不再对此赘述。

高压带电传感器的信号输出端分别通过第一开关和第二开关连接带电指示单元和接地检测单元。

其中，第一开关和第二开关分别为控制继电器j2的常开触点和常闭触点，从而保证第一开关和第二开关不会同时闭合。

单片机u1的信号输出端（端口p3.5/int3）连接有第二三极管q2，第二三极管q2的基极连接单片机u1的信号输出端，第二三极管q2的集电极通过控制继电器j2的线圈连接电源，第二三极管q2的发射极接地，从而，单片机u1输出信号到第二三极管q2，控制第二三极管q2的打通或截止，进而控制第一开关导通或第二开关导通，最终实现带电指示单元的导通或者接地检测单元的导通。

其中，带电指示单元包括a相带电指示单元、b相带电指示单元和c相带电指示单元，a相带电指示单元、b相带电指示单元和c相带电指示单元组成相同。

本实施例以a相带电指示单元为例进行说明，a相带电指示单元包括第一电阻r1、第三电阻r10、稳压二极管d1、第一二极管d2、第二二极管d3、电压比较器u1a、带电指示发光二极管d12和光耦e1。

为了对电压比较器u1a的比较电压进行调整，带电指示单元还包括调压电路，调压电路包括第五电阻r4、第六电阻r3和滑动变阻器rw1，电源连接滑动变阻器rw1的第一端，滑动变阻器rw1的第二端连接第五电阻r4，第五电阻r4的第二端连接a相带电指示单元、b相带电指示单元和c相带电指示单元的电压比较器u1a的反相输入端，第五电阻r4的第二端还通过第六电阻r3接地。

高压带电传感器的信号输出端通过控制继电器j2的常闭触点连接第一电阻r1，第一电阻r1连接第一二极管d2的正极，第一二极管d2的负极连接电压比较器u1a的同相输入端，第一电阻r1还连接稳压二极管d1的负极，稳压二极管d1的正极接地。为保证信号温度，电压比较器u1a的同相输入端上还并联有第一极性电容c1、第一电容c2、第二电阻r2，第二极性电容、第一电容c2、第二电阻r2均接地。

电压比较器u1a的反相输入端接地。

电压比较器u1a的信号输出端通过第三电阻r10连接带电指示发光二极管d12的正极，带电指示发光二极管d12的负极接地。

电压比较器u1a的信号输出端还连接第二二极管d3的正极，第二二极管d3的负极连接光耦e1的同相输入端，光耦e1的反相输入端通过下拉电阻接地。

光耦e1的同相输出端上连接有第一发光二极管d7和第四电阻r14，光耦e1的同相输出端连接第一发光二极管d7的负极，第一发光二极管d7的正极通过第四电阻r14连接电源；光耦e1的同相输出端通过端口text连接单片机的信号输入端（端口p3.3/int1），光耦e1的反相输出端接地。

光耦e1的同相输出端上连接有第一三极管q1和闭/解锁继电器j1，闭/解锁继电器j1包括闭/解锁继电器j1线圈和闭/解锁继电器j1常开触点，光耦e1的同相输入端连接第一三极管q1的基极，第一三极管q1的继电器通过闭/解锁继电器j1线圈连接电源。

高压带电传感器的信号输出端通过控制继电器j2的常开触点连接单片机u1的io引脚（端口p3.2/int0）。

单片机u1利用自身的定时器生成脉冲信号，并通过单片机u1的io引脚（端口p3.2/int0）发送给高压带电传感器，利用单片机的分时复用原理，高压带电传感器反射回脉冲信号到单片机u1的io引脚（端口p3.2/int0），单片机u1将发射出的脉冲信号和反射回的脉冲信号进行比对，此处的比对，仅仅是看接收到的脉冲信号和发射出的脉冲信号极性是否相同。

单片机u1的信号输出端（端口p3.4/int2）连接接地指示发光二极管d6的负极，接地指示发光二极管d6的正极通过第七电阻r5接地。

工作的时候，高压带电传感器输出端的电容电流通过第一电阻r1和稳压二极管d1流入地，通过第一二极管d2整流、第一极性电容c1、第一电容c2滤波后，送入电压比较器u1a，如果幅值大于窗口电压，则电压比较器u1a输出高电平，电压比较器u1a的输出点亮相应的带电指示发光二极管d12。

a相带电指示单元、b相带电指示单元和c相带电指示单元的三个电压比较器u1a的输出由各自的第二二极管d3组成或门，通过光耦e1隔离后将带电状态电平传输给单片机u1进行采集，同时传送给第一三极管q1控制闭/解锁继电器j1产生闭锁、解锁接点。

单片机u1在接收到带电状态电平后，当判断处于停电解锁情况下，控制继电器j2吸合，断开带电指示检测单元，高压带电传感器的输出端接到接地检测单元，由于高压带电传感器的电容量只有几pf，因此，采用低压脉冲发射法。

由单片机u1向高压带电传感器的输出端发送低压脉冲，再检测反射波，如果高压带电传感器的输入端还未拆除接地线，则反射波的的极性与原发射波相反，而且幅值很大，如图2所示，否则反射波幅值微弱或者极性相同如图3所示。

单片机u1根据接收到的反射波的极性和幅值判定线路是否存在接地保护；如果检测到接地线没有拆除，则单片机u1输出信号使得接地指示发光二极管d6闪烁，提示施工人员注意。

本实用新型可以在电气施工时，根据指示灯的亮灭状态，判断施工人员是否按照规范要求挂接地线保护，施工结束后是否拆除接地线，从而减少施工安全隐患，结构简单，方便适用。