专利名称：基于场强法的高压输电线路带电指示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用电场和磁场耦合方式获得高压输电线路电压和电流信号，并将监测到的高压输电线路是否带电状况，通过无线方式远传到监控中心的高压输电线路带电指示器。
背景技术：
在电缆分支箱、箱变及环网柜等全绝缘设备中，由于各个带电部件都是全绝缘的， 无法直接判断线路是否带电，同时对于架空高压输电线路，由于架设距离较高，且电压等级较高也无法直接判断线路是否带电，为了对上述设备是否带电进行准确判断，本发明提出一种基于场强法的高压输电线路带电指示器及其方法，可以广泛地应用于室内和室外电压等级为10 500kV电气设备上，以翻牌形式显示出高压设备带有运行状况，可有效地防止误触电、带电挂地线等引起的人身、设备和电力系统停电事故，对电力系统的安全可靠运行具有非常重要的意义。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用电场和磁场耦合方式获得高压输电线路电压和电流信号，可以对高压输电线路是否带电可以通过翻牌或无线的方式发送到远方的高压输电线路带电指示器。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于场强法的高压输电线路带电指示器及其方法，包括电场耦合式电压信号采集电路、信号处理电路、微处理器、小CT取电电路、 电池电源电路、翻牌指示驱动电路、翻牌指示器和接口电路。
电场耦合式电压信号采集电路包括放电管、电阻R、电感L、电容C和电极。
电场耦合式电压信号采集电路包括放电管、电阻R、电感L、稳压二极管D(也可以是两个反向串联的稳压二极管)和电极。
小CT取电电路采用截面较小的铁心(即CT)，利用铁心的磁饱和特性可以得到较为稳定的直流电压，小CT取电即从高压母线上感应得到交流电能，然后经整流、滤波、泄放、DC-DC变换等，得到稳定的5V和3. 3V电压。
翻牌指示器有两种颜色，红色表示有电，白色表示无电，或白色表示有电，红色表示无电。
输电线路上的电压和电流分别采用电场和磁场耦合方式获得。
接口电路可以接无线发送模块将是否带电信号发送到远方。
本发明具有积极的效果(I)本发明的基于场强法的高压输电线路带电指示器， 小CT取电电路采用截面较小的CT，利用铁心的磁饱和特性可以得到较为稳定的直流电压。(2)本发明的基于场强法的高压输电线路带电指示器，利用电场原理解决了非接触耦合方式测量输电线路电压问题，使输电线路带电指示器的设计变得简单而可靠。(3)发明的基于场强法的高压输电线路带电指示器，使用简单，便于从输电线路上拆卸。
图1为实施例
图2为实施例
图3为实施例
图4为实施例
图5为实施例I的基于场强法的高压输电线路带电指示器原理结构图。 I的电场耦合式电压信号采集电路的原理结构图。I的电场耦合式电压信号采集电路的原理结构图。I的小CT取电电路原理框图。I的铁心深度饱和时磁感应强度和电动势的曲线。
具体实施方式
(实施例I)
见图1、图2、图3和图4，本实施例的基于场强法的高压输电线路带电指示器及其方法，包括电场稱合式电压信号米集电路I、信号处理电路2、微处理器3、小CT取电电路4、 电池电源电路5、翻牌指示驱动电路6、翻牌指示器7和接口电路8。
输电线路上的电压和电流分别采用电场和磁场耦合方式获得。
电场耦合式电压信号采集电路I包括放电管、电阻R、电感L、电容C和电极。
电场耦合式电压信号采集电路I包括放电管、电阻R、电感L、稳压二极管D (也可以是两个反向串联的稳压二极管)和电极。
当电极与高压输电线路接触时，电极与输电线路之间就可以等效为一电容，如图4 所示，利用电容的分压特性在电容C两端就可以获得与输电线路电压成份完全一致的电压信号，该信号送到信号处理电路进行处理后，就可以作为输电线路是否存在电压的判据。
小CT取电电路4采用截面较小的铁心(即CT)，利用铁心的磁饱和特性可以得到较为稳定的直流电压，小CT取电即从高压母线上感应得到交流电能，然后经整流、滤波、泄放、DC-DC变换等，得到稳定的5V和3. 3V电压。
下面进行理论验证，证明小CT在进入饱和状态后，输出电压稳定，图5为小CT的铁心深度饱和时的波形图。
从图5中可以看出，铁心未饱和时，磁感应强度随时间变化近似成线性；当铁心饱和后磁感应强度增长极其缓慢，可以近似地认为此时的磁感应强度维持在一个定值不变， 图中所示为BS。在公式I中，e2为二次侧电压值，N2为二次侧线圈匝数，Φ为主磁通，S为铁心截面积。在时间tl到t2区间对e2进行积分，即公式2，可以得到在铁心进入饱和后半个周期内的电压值是一个定值，如图5中上面的曲线，而且可以看出，其大小与母线电流无关，只与铁心截面积，二次侧线圈匝数和饱和磁感应强度有关。.. φ _Ar dB
Q2 = 一N1-= -SN 2-dtdt(I)
f Qidt = —SN2「dB = —2SNiBs llJ-Bs(2)
翻牌指示器7有两种颜色，红色表示有电，白色表示无电，也可以是白色表示有电，红色表示无电。该带电指示器用专用结构挂接在输电线路上，当输电线路上的电流大于 50A时，利用电场耦合原理即可获得指示器持续工作的电能，同时考虑采用小截面铁芯，利用磁场饱和技术解决了大电流时的限流问题，使指示器电流超过3000A时仍然可以可靠地工作，当输电线路电流小于50A时采用电池为指示器提供持续工作的电能，指示器正常工作时电流小于2毫安。当输电线路上有电压时，则指示器翻红牌，输电线路上没有电压时， 则指示器翻白牌。
接 口电路8可以接无线发送模块将是否带电信号发送到远方。
权利要求
1.基于场强法的高压输电线路带电指示器，其特征在于，包括电场耦合式电压信号采集电路(I)、信号处理电路(2)、微处理器(3)、小CT取电电路(4)、电池电源电路(5)、翻牌指示驱动电路(6)、翻牌指示器(7)和接口电路(8)。
2.如权利要求I所述的基于场强法的高压输电线路带电指示器，其特征在于，电场耦合式电压信号采集电路⑴包括放电管、电阻R、电感L、电容C和电极。
3.如权利要求I所述的基于场强法的高压输电线路带电指示器，其特征在于，电场耦合式电压信号采集电路⑴包括放电管、电阻R、电感L、是稳压二极管D(也可以是两个反向串联的稳压二极管)和电极。
4.如权利要求I所述的基于场强法的高压输电线路带电指示器，其特征在于，小CT取电电路(4)采用截面较小的铁心(即CT)，利用铁心的磁饱和特性可以得到较为稳定的直流电压，小CT取电即从高压母线上感应得到交流电能，然后经整流、滤波、泄放、DC-DC变换等，得到稳定的5V和3. 3V电压。
5.如权利要求2所述的基于场强法的高压输电线路带电指示器，其特征在于，翻牌指示器(7)有两种颜色，红色表示有电，白色表示无电或白色表示有电，红色表示无电。
6.如权利要求2所述的基于场强法的高压输电线路带电指示器，其特征在于，输电线路上的电压和电流分别采用电场和磁场耦合方式获得。
7.如权利要求I所述的基于场强法的高压输电线路带电指示器，其特征在于，接口电路(8)可以接无线发送模块将是否带电信号发送到远方。
全文摘要
本发明公开一种基于场强法的高压输电线路带电指示器，包括电场耦合式电压信号采集电路、信号处理电路、微处理器、小CT取电电路、电池电源电路、翻牌指示驱动电路、翻牌指示器和接口电路；利用电场法获取电压信号，利用磁场法获取工作电能的新型输电线路电压在线监测装置，完全满足了输电线路带电指示的要求，为输电线路检修、维护和故障巡检提供了全新的可靠的方法。
文档编号G01R19/155GK102981039SQ20121046432
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者孙振功, 张金波 申请人:天津同星电气有限公司