通过多频段相互切换实现的电力试验高压领域保护装置的制作方法

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种通过多频段相互切换实现的电力试验高压领域保护装置。

背景技术：

输变电设备运维人员要定期对设备、电缆进行耐压或局部放电等高压试验，在试验过程中会产生42kv、95kv等高电压，试验环境相对复杂，非工作人员可能误入试验区域造成人身伤害，试验人员可能由于在试验过程中因为设备放电闪烁、更改接线、更改设备状态等原因在没有切断试验电源的情况下进入试验区域，进而造成对试验人员的人身伤害，早期进行高压试验时围栏有伸缩带或线绳，由于不能报警和自动断电，可能导致相关人员误入带电高压试验区域，造成重大安全事故和生命财产损失。

中国专利授权公告号cn101615781b，授权公告日2012年05月09日，公开了一种高压试验电源快速切断装置,它包括有试验电源控制装置和至少三个红外线围栏,一般设定四个红外线围栏呈四方形排列在电力设备周围,红外线围栏内配置有电池,所述的四个红外线围栏位于同一水平面上并经无线信号互相连接,四个红外线围栏经无线信号或有线连接试验电源控制装置,该红外线围栏上端安装有一个报警器、下端固定有三脚架,主体上设有两个红外线收发装置形成第一投射围栏和第二投射围栏,形成两道反应装置,该高压试验电源快速切断装置解决了现有的红白带围拦等安全措施只能在工作中起到被动隔离的作用,提高了高压试验电源快速切断装置的稳定和安全性。但是，上述专利的装置精度和可靠性没有得到重视，由于红外收发装置的精度不足，造成人员误入时不能迅速报警，而且当红外收发装置的红外信号受到干扰时可能会发生失灵或者误判，这样不仅增加了危险性，而且影响了高压试验的正常进行，因此需要设计一种精度和稳定性更高的电力试验高压领域保护装置。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是如何设计一种精度和稳定性更高的电力试验高压领域保护装置。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：一种通过多频段相互切换实现的电力试验高压领域保护装置，包括主控单元和若干个红外检测单元，所述主控单元包括主控处理器模块、主控无线模块、断电模块和语音模块，所述红外检测单元包括处理器模块、无线模块、红外发射模块和红外接收模块，所述若干个红外检测单元围成封闭的高压保护领域并受控于所述主控单元，所述主控单元与所述若干个红外检测单元通过无线通信连接，当有人闯入高压保护领域时，所述红外检测单元向所述主控单元发送无线电信号，所述主控单元接收到无线电信号后进行报警并及时切断高压电源，其特征在于，还包括若干个可见光检测单元，所述可见光检测单元通过无线电信号受控于主控单元，包括处理器模块、可见光发射模块、可见光接收模块和无线模块，可见光发射模块、可见光接收模块和无线模块均与处理器模块电连接，一个可见光检测单元的可见光发射模块与另一个可见光检测单元的可见光接收模块依次相对并围成封闭的高压保护领域。

作为优选，所述可见光发射模块为可见光的激光二极管，所述可见光接收模块为光电二极管。由于激光强度高，单色性好，发散角度小，使用激光作为围栏光源能提高判定人员非法侵入高压试验区域的准确性并减少响应时间。红外光源形成的围栏边界长度不超过15m，而激光光源形成的围栏边界长度最远可以达到50m，大大提高了高压试验区域的保护范围。

作为优选，该领域保护装置还包括透镜模块，所述透镜模块为透射式聚焦光学系统，位于可见光接收模块的正前方，用于将垂直于透镜主平面的可见光汇聚在像方焦点位置的可见光接收模块的光学感应区。由于激光光束截面直径较小，使得可见光发射模块和可见光接收模块的对准变得困难，增加的透镜模块使得对准只需将激光垂直于透镜主平面透射到透镜上，即可完成对准。

作为优选，所述激光二极管发射的激光波长为520nm。人眼对550nm附近的绿光最为敏感，使用520nm激光二极管使得肉眼更加精准地对准可见光发射模块和可见光接收模块。

作为优选，该领域保护装置还包括若干组反射镜片，用于反射可见光信号和扩大高压保护领域。反射镜片的引入可以减少可见光检测单元的数目，通过激光的反射来扩大高压保护领域的面积。

作为优选，所述可见光检测单元与所述红外检测单元一一对应并设置在同一个外壳内，并受控于同一个处理器模块，同时使用同一个无线模块，所述可见光发射模块与所述红外发射模块的出射光波的出射位置和出射方向相同，所述可见光接收模块与所述红外接收模块的信号接收位置相同。

作为优选，所述外壳为长方体金属盒，长方体金属盒的下方通过磁铁固定在固定架上，长方体金属盒两个侧面依次固定着激光二极管的发射头和光电二极管的接收头。

作为优选，准确对准相邻可见光检测单元的激光二极管和光电二极管的方法为：在高压保护领域内光照强度小于500勒克斯时，通过目视的方法将激光二极管发出的激光垂直于透镜模块主平面入射到透镜模块，激光经过透镜模块汇聚到位于像方焦点的光电二极管；在高压保护领域内光照强度大于500勒克斯时，激光难以被人眼分辨，首先通过对准相邻红外检测单元的红外发射模块和红外接收模块来实现粗调，使得激光二极管和光电二极管对射角度小于±10°，然后在光电二极管原有位置附近进行微调，使得激光光斑位于透明模块上，最后，在光斑位置不变的状态下旋转光电二极管的外壳，使得光电二极管产生的电信号达到最大，此时为激光垂直于透镜模块主平面入射到透镜模块。

作为优选，所述可见光检测单元还包括状态指示灯，用于指示可见光发射模块和可见光接收模块的对准状态和无线模块的连接状态，当可见光检测单元的无线模块与主控单元连接失败时，状态指示灯熄灭；当可见光检测单元的无线模块与主控单元连接成功，并且可见光发射模块和可见光接收模块对准失败时，状态指示灯闪烁；当可见光检测单元的无线模块与主控单元连接成功，并且可见光发射模块和可见光接收模块处于对准状态时，状态指示灯长亮。

本发明的实质性效果是：增加了可见光检测单元的红外围栏，该可见光检测单元通过激光二极管作为光源，对侵入高压试验区域的人员的判别更加精准和快速，并提高了高压试验区域的保护范围，同时使用红外检测单元和可见光检测单元使得高压试验区域保护的稳定性有所提高。

附图说明

图1为通过多频段相互切换实现的电力试验高压领域保护装置的俯视示意图。

图2为通过多频段相互切换实现的电力试验高压领域保护装置的前视示意图。

图3为配合反射镜片的高压领域保护装置的结构俯视示意图。

图中：1、高压试验区域，2、主控单元，3、红外检测单元，4、可见光检测单元，5、信号光发射口，6、信号光接收口，7、透镜模块，8、无线模块，9、红外发射口，10、红外接收口，11、可见光发射口，12、可见光接收口，13、反射镜片，14、外壳，15、磁铁。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

图1为通过多频段相互切换实现的电力试验高压领域保护装置的俯视示意图，该电力试验高压领域保护装置包括主控单元2、四个红外检测单元3和四个可见光检测单元4，主控单元2包括主控处理器模块、主控无线模块、断电模块和语音模块，可见光检测单元4与红外检测单元3一一对应并设置在同一个外壳14内，并受控于同一个处理器模块，同时使用同一个无线模块8，可见光发射模块与红外发射模块的出射光波的出射位置和出射方向相同，可见光接收模块与红外接收模块的信号接收位置相同，均从信号光发射口5发射信号光线，均从信号光接收口6接收信号光线。外壳14为长方体金属盒，长方体金属盒的下方通过磁铁15固定在固定架上，长方体金属盒两个侧面依次固定着信号光发射口5和信号光接收口6，其中，信号光接收口6前方设置有透镜模块7，用于汇聚可见光和红外光。四个外壳14围成矩形的高压试验区域1，当人员非法侵入高压试验区域1时，可见光检测单元4和红外检测单元3通过无线模块8向主控单元2发送信号，主控单元2接收到无线电信号后进行报警并及时切断高压电源。在每个信号光接收口6附近设置有可转动的遮挡块，用于检测红外检测单元3的自检工作，遮挡块的转动受主控单元2的处理器模块控制，需要自检时，转动遮挡块遮挡发射口和接收口之间的区域，如果超过200ms主控单元2没有进行报警并及时切断高压电源，则判定红外检测单元3不能正常工作，此时，启动可见光检测单元4工作，通过两个频段的信号光提高了高压试验区域1保护的稳定性，还可以设置其它频段信号光对该系统进行补充，但是这样会增加成本，耗电量也会随之增加。

图2为通过多频段相互切换实现的电力试验高压领域保护装置的前视示意图，图中，信号光发射口5内设置有红外发射口9和可见光发射口11，红外发射口9连接在红外检测单元3上，可见光发射口11连接在可见光检测单元4上，信号光接收口6内设置有可见光接收口12和红外接收口10，可见光接收口12连接在可见光检测单元4上，红外接收口10连接在红外线检测单元上。信号光接收口6前方设置有透镜模块7，透镜模块7为透射式聚焦光学系统，用于将垂直于透镜主平面的可见光汇聚在像方焦点位置的可见光接收模块的光学感应区，由于激光光束截面直径较小，使得可见光发射模块和可见光接收模块的对准变得困难，增加的透镜模块7使得对准只需将激光垂直于透镜主平面透射到透镜上，即可完成对准。可见光发射模块为可见光的激光二极管，可见光接收模块为光电二极管。由于激光强度高，单色性好，发散角度小，使用激光作为围栏光源能提高判定人员非法侵入高压试验区域1的准确性并减少响应时间，使用红外检测单元3时，人员非法侵入高压试验区域1时发出报警的响应时间为100ms左右，而使用可见光检测单元4的响应时间仅为50ms。红外光源形成的围栏边界长度不超过15m，而激光光源形成的围栏边界长度最远可以达到50m，大大提高了高压试验区域1的保护范围。使用该电力试验高压领域保护装置的方法为，首先对红外围栏进行校准，依次连接矩形高压试验区域1的四条红外线围栏，然后校准可见光围栏，校准方法为：在高压保护领域内光照强度小于500勒克斯时，通过目视的方法将激光二极管发出的激光垂直于透镜模块7主平面入射到透镜模块7，激光经过透镜模块7汇聚到位于像方焦点的光电二极管；在高压保护领域内光照强度大于500勒克斯时，激光难以被人眼分辨，首先通过对准相邻红外检测单元3的红外发射模块和红外接收模块来实现粗调，使得激光二极管和光电二极管对射角度小于±10°，然后在光电二极管原有位置附近进行微调，使得激光光斑位于透明模块上，最后，在光斑位置不变的状态下旋转光电二极管的外壳14，使得光电二极管产生的电信号达到最大，此时为激光垂直于透镜模块7主平面入射到透镜模块7。设置完成后，在主控单元2上将显示每条虚拟围栏的设立情况，当有人员非法闯入后，相应虚拟围栏将在主控单元2的屏幕上进行闪烁，正常情况下，仅有红外检测单元3工作，系统每隔2min会对红外检测单元3进行自检，需要自检时，转动遮挡块遮挡发射口和接收口之间的区域，如果超过200ms主控单元2没有进行报警并及时切断高压电源，则判定红外检测单元3不能正常工作，此时，启动可见光检测单元4工作。

图3为配合反射镜片的高压领域保护装置的结构俯视示意图，设置有反射镜片13时，红外检测单元3停止工作，仅有可见光检测单元4工作，如图所示，将图1中下面两个可见光检测单元4替换为45°角的反射镜片13，原先需要使用4个可见光检测单元4，现在仅需使用2个可见光检测单元4即可完成同样面积大小的高压试验区域1的保护，从而减少了使用费用。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。