一种户外架空线等电位高压线路带电指示装置的制作方法

本实用新型涉及电气安全监测技术领域，更具体地，涉及一种基于太阳能辅助供电技术的户外架空线等电位高压线路带电指示装置。

背景技术：

目前户外高压架空导线在带电状态下出现了“电不可见”的难题，无法通过肉眼直接观察判断出高压线是否有电，例如：工地临时架空导线上、公路交叉跨越的架空导线上、江河跨越的架空导线上及易发生人员误触架空导线上等，都会存在导线的触电事故和损坏事故。目前只是通过专业电力检修人员使用专业的设备，如手持式线路高压验电设备，来判断此时的架空高压线是否带电，无电时施工人员可以施工操作，但施工人员不知何时会有电，万一来电时，仍然在施工，这样就会存在着极大的安全隐患。为此，本实用新型提出一种户外架空线等电位高压线路带电指示装置，可以直观的提示出高压线路是否有电。

技术实现要素：

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种户外架空线等电位高压线路带电指示装置，具有提示性强、稳定性高、能够实时监测高压架空导线是否带电的优点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种户外架空线等电位高压线路带电指示装置，其中，包括有带电指示装置的供电部分和带电指示装置的信号采集部分。白天太阳能电池板通过充电管理单元给装置内部的锂电池充电，同时采集电场能量，电场能量分为两部分，一部分给信号采集用，另外多于的部分用于给锂电池充电，最后通过dc-dc电源调制单元将电池电压调至mcu合适的工作电压。信号采集部分，首先采集电场能量的电压，将采集过来的信号进行放大调理，便于微功耗mcu采集，mcu判断是否采集到电场信号，如有电场，则认为高压有电，此时mcu驱动led闪烁。mcu采集太阳能电池板的电压、环境光亮度传感器的信号，如太阳光能板电压高于默认阈值，且环境光亮度较强，则mcu通过pwm提高led显示单元的亮度。反之光线较暗或黑夜的情况下，降低led的亮度。

本申请技术方案中，带电指示装置的供电部分包括有高压电场、锂电池充电管理单元、锂电池、及dc-dc电源调制转换单元。信号采集部分包括能量收集、信号放大调理单元、微功耗mcu、环境光亮度传感器、pwm调制单元、led驱动、led显示单元以及看门狗复位单元。这些单元通过mcu的集中处理，来实现高压架空电缆是否带电的实时监测。

在一个实施方式中，太阳能电池板分为四片，四片串联起来，给充电管理单元供电。

优选地，4片太阳能板通过金属架支撑，每两片太阳能板平行地放置在电缆的两侧，带电显示装置安装于电缆上后，太阳光能够完全照射到电池板上，不被电缆或其他元件遮挡。金属板上设有倒水槽，避免了下雨时太阳能板上积水。

在一个实施方式中，太阳能电池板的连接线使用的是耐高温抗老化的电源线，电源线连接至电源管理板。

在一个实施方式中，太阳能板和充电管理单元连接，充电管理单元收集太阳能板过来的电压，给锂电池充电电，充电管理单元可保护锂电池，以防电池过充、过流、过放。

在一个实施方式中，mcu采集高压电场信号和环境光亮度传感器，来控制led闪烁。

优选地，微处理器采用的是stm8l超低功耗单片机。高压线路带电指示装置采用的是等电位设计，只需和高压导线连接，无需接地回路。

本实用新型与现有技术相比，具有以下特点：

1、利用太阳能板辅助取电技术，给整个系统供电，使用的是超高亮led显示、超低功耗mcu，大容量锂电池，超长续航能力，充满电的情况后，可在阴雨天气下，连续工作15天。采集高压电场能量，将多于的能量用于给系统电池充电。本装置实时监测架空电缆是否有电，解决了电不可见的难题。

附图说明

图1是本新型实施例中高压信号采样等效模拟示意图。

图2是本实用新型实施例中硬件系统结构框图。

图3是本实用新型实施例中取能及充电管理单元结构框图。

图4是本实用新型实施例中高压电场信号采样原理图。

图5是本实用新型实施例中外部看门狗复位及mcu处理单元原理图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1：

如图1所示，高压电场信号的采样部分，使用了一个等效的模拟图来表示，当架空线上有高压时，其导线附近必定存在一定的电场，且每一处的电场强度均不完全一样，所以导线和其附近的空气中某点必定存在一定的电势差即电压差，有电压差则有能量存在，mcu可采集该电压差信号，来得知高压是否有电，把高压线和线路板上的铜箔等效成一个电容，高压线作为电容的一极，线路板上的铜箔作为电容的另外一极，把空气介质看作一个大电阻和电容的并联，铜箔通过空气介质连接到大地，绝大部分电压分布在空气和大地之间，等效电容的两侧，有个较小的电压，mcu采集分析该等效电容两侧的电压，高压线有电时，等效电容两侧会有个较小的电压，高压线无电时，等效电容两侧也物电压。

如图2所示，整个系统的硬件包含太阳能板、锂电池、信号采样单元、信号放大调理单元、mcu、光照亮度采集单元，led驱动显示单元，太阳能板信号、锂电池电压信号、高压采样信号，经过处理后送至mcu分析判断高压是否有电。

如图4所示，采用整流桥对高压交流信号进行整流，再经过c1,c2,c3三个电容进行滤波，再经过双向二极管d3后，连至两个电阻r10,r13进行分压，再经过r5,c11阻容滤波至adc采样单元，经adc采样之前，有个瞬态电压抑制器，以防止雷电击坏装置,多余的电场能量，通过二极管d1送至充电管理单元。

户外架空线等电位高压线路带电指示装置的微处理器采用微功耗处理器stm8l151，它是一种嵌入式-微控制器的集成电路（ic），是由st公司开发的stm8l系列的其中一种。

如图5所示，户外架空线等电位高压线路带电指示装置，本设计采用独立的外部看门狗复位芯片u2，mcu（u3）自身有看门狗，双看门狗大大保证了系统装置的可靠运行。

本实施按例中，微处理器采用采用内核stm8l151，抗干扰特性（电磁兼容性及抗电强度）得到加强,功耗极低，运行功耗约180ua/mhz，自带内部晶振。

实施例2：

本实施例与实施例1相似，不同之处在于，本实施例中，主要提供了户外架空线等电位高压线路带电指示装置的系统电源，利用太阳光和电场能量，给装置供电。

如图3所示，装置取能单元的能量主要是来自太阳能和高压电场能量，通过太阳能电池板发电，给锂电池充电管理单元和dc-dc电源调制单元，同时高压电场也可取出一部分微小的能量给充电管理单元，白天主要通过太阳能板和高压电场供电，夜晚或雨天主要通过锂电池和高压电场给装置供电，每片太阳能板通过3m胶固定在金属支架的托盘上，再用金属卡扣卡住四周，每两片太阳能板平行的放置在两侧，金属支架的下半部分通过环氧树脂浇铸在装置主体上。

本实施按例中，取能后送至充电保护管理单元，充电保护管理单元有过压保护功能，通过电压保护器来确保锂电池不会被强烈的太阳光过充，也有欠压保护功能，如mcu监测到锂电池电压过低且环境光比较弱时，mcu可以降低led的显示亮度和频率，从而保障了装置的使用寿命。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。