高压带电显示装置及其实现方法
【专利摘要】本发明公开了一种高压带电显示装置及其实现方法，主要解决了现有技术中存在的高压带电显示装置大多采用电池或外部电源供电，电池更换较为不便，且容易受到高压电气设备发热影响而造成装置失效，安全性不高的问题。该高压带电显示装置，包括检测发射端和接收显示端，所述检测发射端与接收显示端高低压侧完全隔离、通过无线射频进行通信，所述检测发射端包括为其提供工作电能的基于电场耦合的感应取能装置。通过上述方案，本发明达到了安全可靠、适用范围光的目的，具有很高的实用价值和推广价值。
【专利说明】高压带电显示装置及其实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种安防装置，具体地说，是涉及一种高压带电显示装置及其实现方法。
【背景技术】
[0002]近年来，高压带电显示装置广泛应用于电力系统中，用于防止电气误操作。传统的高压带电显示装置大都采用有线检测方式，需要停电安装并且对原有线路进行改动，运行过程中存在各种安全隐患，已经逐渐被新型装置所替代。
[0003]目前的新型装置大多采用无线通信方式，并配合单片机等各种电子元件的使用，实现对高压电气设备的带电检测，在此类方案中，检测传感器部分大多采用电池或者外部电源供电，然而，电池更换极为不便，容易受到高压电气设备发热影响而造成装置失效，严重者将导致事故发生，为了提高检测安全，人们迫切需要一种性价比较高且安全可靠的高压带电显示装置。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种高压带电显示装置及其实现方法，主要解决现有技术中存在的高压带电显示装置大多采用电池或外部电源供电，电池更换较为不便，且容易受到高压电气设备发热影响而造成装置失效，安全性不高的问题。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
高压带电显示装置，包括检测发射端和接收显示端，所述检测发射端安装于高压电气设备的高压侧，接收显示端安装于高压电气设备的低压侧，检测发射端与接收显示端高低压侧完全隔离、通过无线射频进行通信，所述检测发射端包括为其提供工作电能的基于电场耦合的感应取能装置。
[0006]具体地说，所述检测发射端包括输入端与感应取能装置相连的电源稳压电路、输入端均与电源稳压电路相连的声表谐振器和带电指示灯、输入端与声表谐振器相连的射频信号放大电路、输入端与射频信号放大电路相连的发射天线。
[0007]进一步地，所述接收显示端包括对发射天线发出的信号进行接收的接收天线，输入端与接收天线相连的射频信号放大电路，输入端与射频信号放大电路相连的射频信号接收电路，输入端与射频信号接收电路相连的处理器，输入端与处理器相连的带电指示灯。
[0008]考虑到实际需求，所述处理器连接有验电设备接口、RS485接口和继电器常开接□。
[0009]更进一步地，所述基于电场耦合的感应取能装置包括依次相连的耦合取能单元、防过压保护电路、整流电路和储能电路，与储能电路相连的触发电路，以及与触发电路和储能电路均相连的可控硅，所述电源稳压电路与储能电路相连。
[0010]其中，所述耦合取能单元包括相互平行的上极板与下极板。
[0011]本发明中，所述检测发射端为三个，分别安装在高压电气设备的A、B、C三相上，与电源稳压电路相连的带电指示灯为单相带电指示灯；与处理器相连的带电指示灯为三相带电指示灯。
[0012]基于上述装置，本发明公开了一种高压带电显示装置的实现方法，包括以下步骤:
(I)将信号发射频率不同的三个检测发射端分别安装在高压电气设备的A、B、C三相
上；
(2 )当高压电气设备带电时，交变电场存在，检测发射端的感应取能装置从交变电场中获取能量，带电指示灯持续发出闪光信号，同时声表谐振器产生振荡信号，射频信号放大电路将该振荡信号进行放大后传递至发射天线进行发送，当接收显示端接收到发射天线发射的射频信号时，由射频信号放大电路将接收到的射频信号进行放大，由射频信号接收电路对放大后的信号进行接收，并由射频信号接收电路通过扫频核相处理过程获取高压电气设备各相的带电信息，然后由射频信号接收电路将带电信息传递至处理器中，由处理器控制三相带电指示灯显示出各相带电信息，并输出闭锁信号；当高压电气设备不带电时，交变电场消失，检测发射端停止发送信号；
所述步骤(I)中，基于电场耦合的感应取能装置通过以下步骤进行取能:
(Ia)将稱合取能单元的上极板连接在高压带电体上；
(Ib)将耦合取能单元的上极板和下极板在电场作用下形成的交流电连接至防过压保护电路，之后将交流电连接至整流电路；
(Ic)整流电路将交流电整流为直流电输出，并对储能电路充电；
(Id)将储能电路与可控硅和触发电路相连，调节可控硅和触发电路控制储能电路进行充电或放电，并将放电后的电能连接至电源稳压电路。
[0013]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
(I)本发明采用无线通信方式，高低压侧完全隔离，通过电场耦合的感应取电方式供电，不需要电池或外部电源，其工作不受高压电气设备工作电压、电流范围限制，不受设备自身发热及强电磁环境影响，实施较为方便，整体安全性较高。
[0014](2)本发明中，射频信号经过放大后无需做ASK、FSK等调制，直接通过射频天线发射空载波，且无需使用任何调制电路、处理器、电容式传感器，因而可大大降低功耗，充分确保带电检测及显示的可靠性。
[0015](3)本发明中，检测发射端的信号发射频率各不相同，接收显示端具有扫频核相功能，可判断并指示高压电气设备的各相带电状态，工作人员通过带电指示灯便可了解各相的带电状态，设计十分人性化。
[0016](4)本发明中，接收显示端具备验电设备接口、继电器常开接口及RS485接口，可扩展性较高，可以全面满足对各种高压电气设备的强制闭锁需求。
[0017]( 5)本发明中，采用电场耦合的方式进行取能，装置中的耦合取能单元与高压带电体等电位工作，因而安全性和可靠性均较高，且整体结构较为简单、所使用器件模块较少，因而实施较为方便、性价比较高，适用范围较广，适合大规模推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明中检测发射端的系统框图。[0019]图2为本发明中接收显示端的系统框图。
[0020]图3为本发明中基于电场耦合的感应取能装置的系统框图。
[0021]图4为本发明中基于电场耦合的感应取能装置的电路原理图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
[0023]为了解决现有技术中存在的高压带电显示装置大多采用电池或外部电源供电，电池更换较为不便，且容易受到高压电气设备发热影响而造成装置失效，安全性不高的问题，如图f 4所示，本发明公开了一种无需使用电池或者任何外部电源的高压带电显示装置，其主要包括检测发射端和接收显示端，检测发射端通常以三个为一组，直接安装在高压电气设备高压侧的A、B、C三相上；接收显示端安装于高压电气设备的低压侧，检测发射端与接收显示端之间通过射频无线通信，高低压侧完全隔离；检测发射端通过基于电场耦合的感应取能装置直接从高压电气设备周围存在的交变电场中获取能量。
[0024]如图1所示，检测发射端包括输出端依次相连(即前者的输出端与后者的输入端相连)的感应取能装置、电源稳压电路、声表谐振器、射频信号放大电路和发射天线，以及输入端与电源稳压电路相连的带电指示灯。
[0025]如图2所示，接收显示端包括输出端依次相连(即前者的输出端与后者的输入端相连)的接收天线、射频信号放大电路、射频信号接收电路、处理器和三相带电指示灯。
[0026]如图3所示，基于电场耦合的感应取能装置主要包括耦合取能单元、防过压保护电路、整流电路、储能电路、触发电路和可控硅，其中，耦合取能单元由平行放置的上极板与下极板组成，上极板可接在高压带电体上、与高压带电体等电位工作，其工作不受高压带电体工作电压和电流范围的限制，电流电压高低只影响充放电的时间，下极板在电场的作用下形成交流电，之后将形成的交流电连接至防过压保护电路；
防过压保护电路对电路进行防过压保护，保证高压带电体电压过高时不会损毁装置，再将形成的交流电连接至整流电路；
整流电路将其接收到的交流电转变为直流电，并对所述储能电路充电；
储能电路与可控硅和触发电路连接，并在可控硅和所述触发电路的调节下进行充电与放电，在运行时，优选将储能电路设置为串充并放的工作模式，以提高能量搜集效率，在耐压和储能能力之间达到平衡，并在可控硅和触发电路的控制下实现阈值电压下的装置放电和关断功能，该储能电路可采用多个电容组合的方式，这样的组合方式比仅采用单个电容的储能效果更加明显。
[0027]感应取能装置不包括负载，本实施例中的负载指的是检测发射端中除了感应取能装置以外的电路部分。
[0028]如图4所示，本实施例提供了一种用以实施基于电场耦合的感应取能装置的电路原理图:
区域I为耦合取能单元，由上极板Pl和下极板P2组成，通过电场耦合的方式取能，当上极板Pl和下极板P2置于交变电场中时，其两端感应出电流电压，并将电场能转换为电倉泛;
区域2为防过压保护电路，其为TVS管，当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏；
区域3为整流电路，对通过的电流进行整流，将交流电转化为直流电；
区域4为储能电路，采用串充并放的方式，即:充电时，整流电路给电容Cl充电，同时通过二极管D2给电容C2充电；放电时，电容Cl的电流通过负载与二极管Dl构成回路，同时电容C2的电流经过二极管D3与负载后构成回路，二极管D2的作用是单向导通，即充电时导通，电流通过电容Cl后为电容C2充电，放电时，二极管D2起到阻断的作用，使电容C2放电的电流顺利通过负载。使用这种串充并放的方式，能有效提高能量搜集的效率。本发明中采用两个电容回路Cl、C2进行充放电，在应用时可根据负载需求情况增加或减少电容回路；
区域5为触发电路，用户预先设定触发值，当触发电路中的触发二极管DS两端电压达触发值时，触发二极管导通，两端电压急剧下降，电流增大，且瞬间增大的电流值达到可控硅的触发电流值，使可控硅导通，电路开始放电；
区域6为可控硅，触发电路触发可控硅后，可控硅导通，储能电路开始为负载提供电能，当通过可控硅的电流值低于其维持电流时，可控硅关断，电路停止为负载供电。
[0029]基于上述器件电路，基于电场耦合的感应取能装置的工作原理如下:
耦合取能单元的上极板与下极板平行放置，通过电场耦合的方式进行取能，耦合取能单元的上极板接在高压带电体上，与耦合取能单元的下极板在电场的作用下形成交流电，将形成的交流电连接至防过压保护电路，对电路进行防过压保护，再将形成的交流电通过整流电路进行整流，将其整流为直流电，并对储能电路充电，储能电路与可控硅和触发电路连接，并在可控硅和触发电路的调节下进行充电与放电，放电后的电能可供负载使用。
[0030]本发明的工作过程如下:
检测发射端为三个，分别安装在高压电气设备的A、B、C三相上，安装于A、B、C三相上的检测发射端的信号发射频率各不相同，当高压电气设备带电时，交变电场存在，基于电场耦合的感应取能装置直接从高压电气设备周围存在的交变电场中获取能量，经过电源稳压电路进行稳压之后给带电指示灯和声表谐振器供电，此时带电指示灯持续发出闪光信号，同时声表谐振器产生振荡信号，信号经过射频信号放大电路进行放大后，直接通过发射天线发射出去；当高压电气设备不带电时，交变电场消失，检测发射端停止发送带电信号，通过这种信号发送、停止与设备带电、不带电状态保持同步的方式便可实现实时带电检测；当接收显示端接收到射频信号时，即表示高压电气设备三相中至少有一相带电,此时通过射频信号放大电路将射频信号进行放大，由射频信号接收电路进行接收，同时经过扫频核相过程以获取高压电气设备的各相带电状态，然后由处理器控制三相带电指示灯显示出各相带电信息，并输出闭锁信号，高压电气设备的三相中任何一相带电时，三相带电指示灯均能准确指示该带电相，此时处理器保持输出闭锁信号，只有三相同时失压时，接收显示端不再接收到射频信号，此时三相带电指示灯显示高压电气设备整体无电，处理器输出允许解锁信号，因而，工作人员可直接通过三相带电指示灯观察及判断高压电气设备的带电情况，通过这种方式实现实时带电显示与闭锁。
[0031]根据需要，闭锁信号可输出到防误闭锁装置，满足各类机械程序锁、电气闭锁、微机防误闭锁的要求，实现与各种不同类型的防误装置无缝接入。
[0032]按照上述实施例，便可很好地实现本发明。
【权利要求】
1.高压带电显示装置，包括检测发射端和接收显示端，其特征在于，所述检测发射端安装于高压电气设备的高压侧，接收显示端安装于高压电气设备的低压侧，检测发射端与接收显示端高低压侧完全隔离、通过无线射频进行通信，所述检测发射端包括为其提供工作电能的基于电场耦合的感应取能装置。
2.根据权利要求1所述的高压带电显示装置，其特征在于，所述检测发射端包括输入端与感应取能装置相连的电源稳压电路、输入端均与电源稳压电路相连的声表谐振器和带电指示灯、输入端与声表谐振器相连的射频信号放大电路、输入端与射频信号放大电路相连的发射天线。
3.根据权利要求1所述的高压带电显示装置，其特征在于，所述接收显示端包括对发射天线发出的信号进行接收的接收天线，输入端与接收天线相连的射频信号放大电路，输入端与射频信号放大电路相连的射频信号接收电路，输入端与射频信号接收电路相连的处理器，输入端与处理器相连的带电指示灯。
4.根据权利要求3所述的高压带电显示装置，其特征在于，所述处理器连接有验电设备接口、RS485接口和继电器常开接口。
5.根据权利要求1或2所述的高压带电显示装置，其特征在于，所述基于电场耦合的感应取能装置包括依次相连的耦合取能单元、防过压保护电路、整流电路和储能电路，与储能电路相连的触发电路，以及与触发电路和储能电路均相连的可控娃，所述电源稳压电路与储能电路相连。
6.根据权利要求5所述的高压带电显示装置，其特征在于，所述耦合取能单元包括相互平行的上极板与下极板。
7.根据权利要求2或3所述的高压带电显示装置，其特征在于，所述检测发射端为三个，分别安装在高压电气设备的A、B、C三相上，与电源稳压电路相连的带电指示灯为单相带电指示灯；与处理器相连的带电指示灯为三相带电指示灯。
8.权利要求f7任意一项所述的高压带电显示装置的实现方法，其特征在于，包括以下步骤: (I)将信号发射频率不同的三个检测发射端分别安装在高压电气设备的A、B、C三相上； (2 )当高压电气设备带电时，交变电场存在，检测发射端的感应取能装置从交变电场中获取能量，带电指示灯持续发出闪光信号，同时声表谐振器产生振荡信号，射频信号放大电路将该振荡信号进行放大后传递至发射天线进行发送，当接收显示端接收到发射天线发射的射频信号时，由射频信号放大电路将接收到的射频信号进行放大，由射频信号接收电路对放大后的信号进行接收，并由射频信号接收电路通过扫频核相处理过程获取高压电气设备各相的带电信息，然后由射频信号接收电路将带电信息传递至处理器中，由处理器控制三相带电指示灯显示出各相带电信息，并输出闭锁信号；当高压电气设备不带电时，交变电场消失，检测发射端停止发送信号。
9.根据权利要求8所述的高压带电显示装置的实现方法，其特征在于，所述步骤(1)中，基于电场耦合的感应取能装置通过以下步骤进行取能: (Ia)将稱合取能单元的上极板连接在高压带电体上； (Ib)将耦合取能单元的上极板和下极板在电场作用下形成的交流电连接至防过压保护电路，之后将交流电连接至整流电路； (Ic)整流电路将交流电整流为直流电输出，并对储能电路充电； (Id)将储能电路与可控硅和触发电路相连，调节可控硅和触发电路控制储能电路进行充电或放电，并将放电后的电能连接至电源稳压电路。
【文档编号】G01R19/145GK103743937SQ201410040863
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】曾德华, 胡晓林, 王权, 陈友武, 万顺 申请人:成都赛康信息技术有限责任公司