一种基于相位差式开关柜二次核相仪的制作方法

1.本发明涉及开关柜二次核相仪领域，尤其涉及一种基于相位差式开关柜二次核相仪。


背景技术：

2.高压开关设备停电检修或新设备投运前均要进行核对相序是否正确，只有相序完全正确满足要求才可以进行合闸投运，现有中压开关柜采用电压差法核对相序时，由于不同开关柜配套的电容传感器指标不一致，造成因为不同电容传感器耦合的不同电压带来误判，并且相同电容传感器容量有差别也会造成误判，或者因为电容传感器与带电体之间距离不同造成耦合出不同电压，造成相序核对误判等问题。并且对于不同电压的开关柜检测准确度较差。由于不同配电网设备的运行状态、设备种类不同，实际工作中需要多种对应核相仪进行检测，造成检测人员工作不便。
3.例如，一种在中国专利文献上公开的“一种相位差式高压开关柜二次核相试验仪”，其公告号：cn111157807a，公开了过零比较器、信号接线，能够将正弦波切换为方波进行检验，但是该方案没有考虑到利用电场法获取高压带电信息进行判断。


技术实现要素：

4.为了解决由于不同开关柜配套的电容传感器指标不一致、造成相序核对误判等问题，本发明提供一种基于相位差式开关柜二次核相仪，能够对不同电压等级的开关柜进行核验并且能利用电场法获取高压带电信息进行判断。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种基于相位差式开关柜二次核相仪，包括：相位获取模块，相位获取模块与高压线连接；相位获取模块连接有相位核准模块，相位核准模块连接有信号处理模块，信号处理模块连接有提示模块。相位获取模块包括一个或多个电压相位信号感应端，电压相位信号感应端与待测相线连接，电压相位信号感应端与相位核准模块无线连接。能够通过与待测相线电压变化规律相同的电场的感应电流进行检测，能够对不同电压等级的开关柜进行核验并且能利用电场法获取高压带电信息进行判断。
7.作为优选的，相位获取模块包括感应电路，感应电路连接有限幅电路，限幅电路与信号处理模块连接。感应电路用于获取待测相线的感应电压，并将待测相线的感应电压信号发送到限幅电路，限幅电路用于把具有相位关系的电压波形信号取出并发送到信号处理模块。能够实现无接触的获得电压信号，并将电压信号中待测相线电压信号取出。能够获取待测相线的电压信号。
8.作为优选的，感应电路连接有处理电路，处理电路连接有放大电路，放大电路连接有发送电路。处理电路包括电压信号转换电路，用于将感应电流转换为电压相位信号；放大电流连接有屏蔽电路，屏蔽电路用于将与测量无关的干扰点位进行消除；发送电路用于将电压信号通过电磁波发送到限幅电路。能够对待测相线进行感应检测，并将感应检测得到
的电流信号转换为电压信号并无线发送。
9.作为优选的，相位核准模块包括比较电路，比较电路连接有积分电路，积分电路与信号处理模块连接。比较电路用于获得两条被测线路的相位脉冲信号，将相位脉冲信号发送到积分电路，积分电路用于根据相位脉冲信号的占空比转换为不同大小的电压信号。比较电路还连接有过零电路，过零电路用于波形变换将电压信号变成矩形波，过零电路的两端分别与发送电路及比较电路连接。能够实现只需要测出矩形波的高电平宽度即可测出占空比，进而得出相位差。
10.作为优选的，比较电路连接有去耦电容；信号处理模块包括微处理器，微处理器与提示模块连接。去耦电容能够消除高频干扰、提供和吸收该集成电路开门或关门瞬间的充放电能。微处理器用于将获得的相位差与设定值进行比较，在相位差超过设定值时进行判断同相还是异相，将判断结果转换为高低电平信号发送到提示模块，改变提示模块的工作状态从而提醒使用者。
11.作为优选的，比较电路包括非门电路和与门电路，非门电路分别与相位获取模块、与门电路连接，与门电路分别与非门电路、积分电路连接。能够将某一信号反相再与另外一信号进行与操作即可得到相位差信号。
12.作为优选的，提示模块包括指示灯，指示灯与信号处理模块连接；提示模块包括射频芯片，射频芯片与信号处理模块连接。指示灯为具有两种颜色且高低电平切换控制的三极管，能够根据核相结果发出的高低电平信号发出红光或绿光，起到警醒的作用，信号处理模块将信号发送到指示灯的同时能够将信号记录到射频芯片中，能够将每次的核相结果进行记录，方便对核相仪每次的使用结果进行溯源。
13.本发明具有如下优点：
14.(1)能够通过对配电网的相线电场进行感应从而实现感应电流的获取，根据感应电流转换为电压信号再对电压信号结合过零法和波形变换法进行处理实现相位差的判断；(2)将信号通过过零电路波形变换处理后变成矩形波，再将双路矩形波信号输入到对应的检测电路得出相位差脉冲信号，通过测出脉冲信号的占空比，即可得出相位差，占空比的检测类似于频率的检测，只需要测出矩形波的高电平宽度即可，此方法不仅硬件电路容易实现，而且软件算法简单易行；(3)具有判断准确、使用方便等特点。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
16.图1是本发明一种基于相位差式开关柜二次核相仪的原理框图。
17.图2是本发明中波形变换法原理图。
18.图3是本发明中实测的相位差10
°
和30
°
时的脉冲信号图。
19.图4是本发明中积分电路和比较电路示意图。
20.图中：
21.1-感应电路；2-限幅电路；3-比较电路；4-积分电路；5-微处理器；6-提示模块。
具体实施方式
22.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.如图1所示，在一个较佳的实施例中，本发明公开了一种基于相位差式开关柜二次核相仪，包括：相位获取模块，相位获取模块与高压线连接；相位获取模块连接有相位核准模块，相位核准模块连接有信号处理模块，信号处理模块连接有提示模块6。相位获取模块包括一个或多个电压相位信号感应端，电压相位信号感应端与待测相线连接，电压相位信号感应端与相位核准模块无线连接。能够通过与待测相线电压变化规律相同的电场的感应电流进行检测，能够对不同电压等级的开关柜进行核验并且能利用电场法获取高压带电信息进行判断。在使用时，通过相位获取模块获取电压信号，通过相位核准模块对电压信号进行处理，通过信号处理模块对相位差信息进行判断，从而实现对不同电压等级的开关柜基于电场法检测。
24.相位获取模块包括感应电路1，感应电路1连接有限幅电路2，限幅电路2与信号处理模块连接。感应电路1用于获取待测相线的感应电压，并将待测相线的感应电压信号发送到限幅电路2，限幅电路2用于把具有相位关系的电压波形信号取出并发送到信号处理模块。能够实现无接触的获得电压信号，并将电压信号中待测相线电压信号取出。能够获取待测相线的电压信号。在使用时，通过感应电路1获取电压信号，通过限幅电路2将待测相线的电压信号取出。
25.感应电路1连接有处理电路，处理电路连接有放大电路，放大电路连接有发送电路。处理电路包括电压信号转换电路，用于将感应电流转换为电压相位信号；放大电流连接有屏蔽电路，屏蔽电路用于将与测量无关的干扰点位进行消除；发送电路用于将电压信号通过电磁波发送到限幅电路。能够对待测相线进行感应检测，并将感应检测得到的电流信号转换为电压信号并无线发送。在使用时，在使用时，通过处理电路将感应电流转换电压信号，通过放大电路对获得信号进行放大，通过发送电路将电压信号发送到相位核准模块进行下一步信号处理。
26.相位核准模块包括比较电路3，如图4所示，比较电路3连接有积分电路4，积分电路4与信号处理模块连接。比较电路3用于获得两条被测线路的相位脉冲信号，将相位脉冲信号发送到积分电路4，积分电路4用于根据相位脉冲信号的占空比转换为不同大小的电压信号。比较电路3还连接有过零电路，过零电路用于波形变换将电压信号变成矩形波，过零电路的两端分别与发送电路及比较电路3连接。能够将信号通过过零电路波形变换处理后变成矩形波，再将双路矩形波信号输入到对应的检测电路得出相位差脉冲信号，通过测出脉冲信号的占空比，即可得出相位差，如图2所示。在使用时，占空比的检测类似于频率的检测，只需要测出矩形波的高电平宽度即可，此方法不仅硬件电路容易实现，而且软件算法简单易行。包括二极管d，二极管d连接有电容c，二极管d连接有电阻r1，二极管d连接有电阻r3，二极管d连接有集成电路u，电容c、电阻r1电阻r3及集成电路u均连接与二极管d的同一端，电容c、电阻r1接地，电阻r3连接有电阻箱r4，电阻r3连接有电阻r2，电阻r2和电阻箱r4均连接于电阻r3远离二极管d的一端，电阻箱r4连接电源电压vcc。
27.比较电路3连接有去耦电容；信号处理模块包括微处理器5，微处理器5与提示模块
6连接。去耦电容能够消除高频干扰、提供和吸收该集成电路开门或关门瞬间的充放电能。微处理器5用于将获得的相位差与设定值进行比较，在相位差超过设定值时进行判断同相还是异相，将判断结果转换为高低电平信号发送到提示模块6，改变提示模块6的工作状态从而提醒使用者。在使用时，通过微处理器5对相位差进行判断，根据判断结果异相发送高电平信号、同相发送低电平信号到提示模块6。
28.比较电路3包括非门电路和与门电路，非门电路分别与相位获取模块、与门电路连接，与门电路分别与非门电路、积分电路4连接。能够将某一信号反相再与另外一信号进行与操作即可得到相位差信号。在使用时，第一个信号通过非门后与第二个信号通过与门得到脉冲信号。
29.提示模块6包括指示灯，指示灯与信号处理模块连接；提示模块6包括射频芯片，射频芯片与信号处理模块连接。指示灯为具有两种颜色且高低电平切换控制的三极管，能够根据核相结果发出的高低电平信号发出红光或绿光，起到警醒的作用，信号处理模块将信号发送到指示灯的同时能够将信号记录到射频芯片中，能够将每次的核相结果进行记录，方便对核相仪每次的使用结果进行溯源。在使用时，高电平使得红灯引脚导通，使得指示灯发红光；低电平使得绿灯引脚导通，使得指示灯发绿光。
30.用rc移项电路设计了两路频率为50hz，幅值9v的方波信号，两路方波信号相位差分别为10
°
和30
°
,将其接入接收装置比较电路中，即可获得相位差信号，如图3为实测的相位差10
°
和30
°
时的脉冲信号。
31.在另一个实施例中，相位获取模块包括两个电极端子，当高压开关柜核相时，两个电极与分别与被测高压线路电容传感器的输出端接触，在电容传感器输出端上就有具有相位关系频率为工频的电压信号，通过限幅电路把具有相位关系的电压波形信号取出，并送到比较器整形同时送到比较电路获得两条被测量线路的相位差φ(脉冲信号)。假设两个信号是相位差为φ的两个同频信号，那么第一个信号非后再和第二个信号相与即可得到相位脉冲信号，然后将相位差φ(脉冲信号)送到积分电路，转换成电压信号(电压的大小取决于脉冲信号的占空比)，然后送到比较器比较，如果两个信号为同相(相位差在
±
10
°
范围以内)，那么积分所得电压相应地比较低，比较器输出低电平。如果两信号异相(相位差超过
±
30
°
范围)，那么所得电压相应地比较高，比较器输出高电平。
32.包括电源，电源在向系统提供能源的同时，也将其噪声加到所供电的电源上。电网上的强干扰通过电源进入电路，即使是电池供电的系统，电池本身也有高频噪声。模拟电路中的模拟信号更经受不住来自电源的干扰，使用去耦电容有两个作用：一是本集成电路的蓄能电容能提供和吸收该集成电路开门或关门瞬间的充放电能；二是可旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容为0.1μf的去耦电容，在电源进入印制板的地方放一个1μf或10μf的去高频电容。
33.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。