非接触式带电识别验电器的制造方法
【专利摘要】非接触式带电识别验电器，包括电压信号传感器，所述电压信号传感器采集高压带电体上的电压信号；与所述电压信号传感器连接的滤波电路；与所述滤波电路连接的信号采集模块，所述信号采集模块包括依次相连的放大电路、低通滤波电路、AD转换电路、50Hz滤波电路、半波整流电路及取平均值电路，所述放大电路与所述滤波电路相连，所述取平均值电路与下述控制模块相连；与所述信号采集模块连接的控制模块，所述控制模块分别与所述放大电路和低通滤波电路相连；与所述控制模块连接的信号传输模块，所述信号传输模块与外部处理终端连接，将信号传输至外部处理终端。本实用新型可以提高验电准确性，减少外界干扰对信号精度造成的影响。
【专利说明】非接触式带电识别验电器
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型属于验电设备【技术领域】，尤其涉及一种用于对检测输电线等带电体是否带电的验电器。
【背景技术】
[0002]对带电设备进行检修是掌握电网设备运行情况、及时发现和处理设备缺陷的重要手段。根据电力安全工作规程的规定，在部分停电的电气设备上工作或停电线路工作地段装接地线前，要先验电，验明设备或线路确无电压。验电器即是用于检测电力设备上是否存在电压的常用工具之一。通过验电器明确验证被检修设备却无电压后再进行其它操作，可以防止出现带电接地线、误碰有电设备等恶性事故发生。按验电模式进行分类，验电器可以分为接触式验电器和非接触式验电器。其中，非接触式验电器由于操作时可以不直接与待测物体接触，逐渐成为研究热点。非接触式验电器的工作原理是基于对工频电场强度的测量进行阀值触发，从而判断物体是否带电，通过信号指示发出有电或者无电信息，目前广泛应用于闻压电等危险物体的验电。
[0003]专利号为200910060796.9的中国发明专利公开了一种100kv特高压交流非接触式验电方法及验电器，该专利采用电容感应原理的电磁感应法进行验电，验电器以1KHz的频率进行数据采集，将采集到的工作位置的电场强度值作为验电的基准值，根据空间电场的场强曲线和变化趋势来验电，通过报警的声、光信号频率快慢来反映电场的大小。该专利所述验电器的报警阀值由多次现场试验，根据电场的变化趋势选取得到，在一定程度上提高了验电器的使用范围和准确度，但由于变电站和换流站的带电设备多，带电设备之间的干扰较大，导致带电设备周围的合成场强复杂多变，验电采集信号时会受到较大的干扰，因此验电器基准值和报警阀值的取得容易受到外界干扰，对准确性也会产生影响。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种可以提高验电准确性的非接触式带电识别验电器。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案:
[0006]非接触式带电识别验电器，包括:电压信号传感器，所述电压信号传感器采集高压带电体上的电压信号；与所述电压信号传感器连接的滤波电路；与所述滤波电路连接的信号采集模块，所述信号采集模块包括依次相连的放大电路、低通滤波电路、AD转换电路、50Hz滤波电路、半波整流电路及取平均值电路，所述放大电路与所述滤波电路相连，所述取平均值电路与下述控制模块相连；与所述信号采集模块连接的控制模块，所述控制模块分别与所述放大电路和低通滤波电路相连；与所述控制模块连接的信号传输模块，所述信号传输模块与外部处理终端连接，将信号传输至外部处理终端。
[0007]进一步的，所述电压信号传感器为差分式场强测量传感器。
[0008]进一步的，所述滤波电路由共模电感两端跨接两个电容组成低通滤波器，两端的电容分别并联两个压敏电阻。
[0009]进一步的，所述放大电路的增益根据所采集的电压信号范围设置，将电压数据分为三个区域:0?1mv, 1mv?10mv及10mv?2.5v,所述三个区域对应的放大电路增益分别为128，16和I。
[0010]进一步的，所述信号传输模块包括电光转换器、光纤以及设置于处理终端上的光电转换器。
[0011]本实用新型的验电器通过电压信号传感器采集电压信号，由滤波电路进行滤波后，传送至信号采集单元进行信号处理，同时，通过控制模块对信号采集单元中的放大电路和低通滤波电路进行控制，根据电压范围设置信号增益及改变信号截止频率，从而提高信号的稳定性和精度，克服了现有技术中非接触式验电器采集信号时容易受到外界干扰，准确性不高的缺陷。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型实施例的电路框图；
[0013]图2为本实用新型感应模块的电路原理图；
[0014]图3为本实用新型滤波模块的电路原理图；
[0015]图4为本实用新型信号传输模块的框图；
[0016]图5为本实用新型验电检测示意图。
[0017]下面结合附图和各实施例对本实用新型进一步详细说明。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，本实用新型的验电器包括依次连接的电压信号传感器1、滤波电路2、信号采集模块3、控制模块4以及信号传输模块5。电压信号传感器I采集高压带电体上的电压信号，通过滤波电路2滤波后，传送给信号采集模块3对信号进行模数转换变成数字信号，由控制模块4传送至信号传输模块5，信号传输模块5将信号输出传送至外部的处理终端，由处理终端根据信号数据进行分析，从而判别带电体是否带电。外部处理终端为电脑，或者移动智能终端，例如安装有操作系统的平板电脑、智能手机或个人数字助理(PDA)。
[0019]本实用新型的电压信号传感器I用于检测输电线下方测量路径上各测量点垂直间距的电压值。如图2所示，电压信号传感器I根据电磁感应原理对带电体的电压信号进行采集，通过测量电阻R两端的压降，计算出电压信号传感器所处空间的电压值。本实用新型的电压信号传感器I采用市场上销售的差分式场强测量传感器。
[0020]电压信号传感器I与滤波电路2相连，将感应到的电压信号传送至滤波电路2，由滤波电路2对接收到的电压信号进行滤除高频杂波。如图3所示，本实施例的滤波电路2由共模电感L两端跨接两个电容Cl、C2组成低通滤波器，将高频杂波去掉，两端的电容分别并联两个压敏电阻Rl、R2可以阻止瞬间的高压通过，防止例如雷击对仪器造成的损坏。
[0021]滤波电路2与信号采集模块3相连，信号采集模块3包括依次连接的放大电路3-1、低通滤波电路3-2、AD转换电路3-3、50Hz滤波电路3_4、半波整流电路3_5以及取平均值电路3-6。滤波电路2将信号传送给放大电路3-1，放大电路3-1对感应到的电压信号进行放大，经过放大的信号经过低通滤波电路3-2进行二次滤波，滤除高频信号，再次提高信号的精度，经过滤波的信号由AD转换电路3-3进行模数转换转换为数字信号，数字信号经过50Hz滤波电路3-4进行第三次滤波，滤除其他成分，提取工频信号，工频信号经过半波整流电路3-5消除负值，然后传送到取平均值电路3-6，取平均值电路3-6存储设定数量的采样值，然后计算出这些采样值的平均值，从而得到一个稳定的工频信号值，最后将这个信号送到控制模块4。
[0022]控制模块4控制信号信号采集模块3的运行，本实施例的控制模块采用型号为C8051F3XX的单片机。控制模块4与信号采集模块3的低通滤波电路3_2相连，通过反馈控制信号1，改变低通滤波电路的截止频率从而滤除不同频率的杂波，提高信号的稳定性；控制模块4同时还与信号采集模块3的放大电路3-1相连，通过反馈控制信号2，改变放大电路对信号的放大倍数，从而提高AD转换电路的转换精度，提高AD的分辨率。
[0023]更具体的，本实施例根据所采集的电压信号范围设置放大电路的增益，将采集的电压数据分为三个区域，分别为O?1mv, 1mv?10mv以及10mv?2.5v,这三个区域对应的放大电路增益分别为128，16和1，对应关系如下表所示:
[0024]
电压范围 O ?10mv 1mv ?lOOmv 10mv ?2.5v
放大器增益~12816I
[0025]控制模块4接收到不同区域的信号值后，判断出电压所属的范围，通过反馈控制信号2，控制放大电路的增益大小，提高AD的分辨率。
[0026]如图4所不,本实施例的信号传输模块5包括电光转换器5-1、光纤5-2以及设置于处理终端上的光电转换器5-3。电光转换器5-1对控制模块4输出的信号进行电光转换，然后通过光纤5-2及光电转换器5-3向处理终端传输数据。本实施例的信号传输模块2由(光/电)信号转换器和光纤组成，将电压信号传感器I检测到的电信号转换为光信号，通过RS232协议由光纤进行传输，以减少数据传输过程中的其他干扰，提高传输距离。
[0027]下面对本实用新型的工作过程进行说明:
[0028]进行验电检测时，测量点间隔分布在垂直于输电线延伸方向的测量路径a上，沿图5中箭头X方向对测量点进行测量，电压信号传感器I根据电磁感应原理感应出测量路径上每个测量点垂直间距d两端的电压值，然后通过滤波电路2滤波，将信号输出到信号采集模块3，信号采集模块3对信号进行放大、滤波、模数转换及取平均值，将数字信号输出到控制模块4，控制模块4将信号通过光纤发送到处理终端，由处理终端根据采集到的数据进行计算分析，最后得到带电识别结果。
[0029]以上通过具体实施例对本实用新型进行了详细说明，但是，本实用新型的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本实用新型的构思得到许多不同的具体方案，例如，前述实施例采用光纤在电压信号感应器和处理终端进行数据传输，但也可以采用如WiF1、GPRS、蓝牙等无线通信方式进行数据传输，或者USB等串口通信方式进行数据传输；信号采集模块可以是六个单独的硬件电路，或者是集成了前述电路的芯片；诸如此等改变以及等效变换均应包含在权利要求所述的范围之内。
【权利要求】
1.非接触式带电识别验电器，其特征在于，包括: 电压信号传感器，所述电压信号传感器采集高压带电体上的电压信号； 与所述电压信号传感器连接的滤波电路； 与所述滤波电路连接的信号采集模块，所述信号采集模块包括依次相连的放大电路、低通滤波电路、AD转换电路、50Hz滤波电路、半波整流电路及取平均值电路，所述放大电路与所述滤波电路相连，所述取平均值电路与下述控制模块相连； 与所述信号采集模块连接的控制模块，所述控制模块分别与所述放大电路和低通滤波电路相连； 与所述控制模块连接的信号传输模块，所述信号传输模块与外部处理终端连接，将信号传输至外部处理终端。
2.根据权利要求1所述的非接触式带电识别验电器，其特征在于:所述电压信号传感器为差分式场强测量传感器。
3.根据权利要求1所述的非接触式带电识别验电器，其特征在于:所述滤波电路由共模电感两端跨接两个电容组成低通滤波器，两端的电容分别并联两个压敏电阻。
4.根据权利要求1所述的非接触式带电识别验电器，其特征在于:所述放大电路的增益根据所采集的电压信号范围设置，将电压数据分为三个区域:0?10mv，1mv?10mv及10mv?2.5v，所述三个区域对应的放大电路增益分别为128，16和I。
5.根据权利要求1所述的非接触式带电识别验电器，其特征在于:所述信号传输模块包括电光转换器、光纤以及设置于处理终端上的光电转换器。
【文档编号】G01R19/155GK204008823SQ201420437214
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】刘瑾, 张志强, 董文娟 申请人:西安光远电气有限责任公司