CN103091600B - 电力线路故障指示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力线路故障指示器，包括，外壳、装在外壳上部的卡线部分、具有检测判断功能的控制电路部分、具有故障指示功能的指示部分；所述外壳，包括左立柱和右立柱，在壳体上部呈U型；卡线部分，包括弹簧和压线板；所述压线板，成J形，分别通过转轴与所述外壳左右立柱的安装孔连接，可相对所述左右立柱旋转，分别从左右两侧把电力导线卡在左右立柱的V型槽内；所述弹簧，用于连接压线板和立柱上的螺栓，安装卡线时弹簧处于拉伸状态，压线板被触发后弹簧收缩，压线板压紧电力导线。本发明可以解决现有技术中安装、拆卸不方便，故障指示不明显，误动作率高以及电力线路的卡线装置容易损伤线缆及生锈等问题。

Description

电力线路故障指示器

技术领域

本发明涉及一种电力线路故障指示器。

背景技术

电力线路故障指示器是用于检测并指示用户电力线路的故障回路是否流经此处的一种故障信息指示装置。其工作原理为当电力线路出现故障时，由于线路中电气参数突变，在电力线路周围产生磁场及电场的变化，电力线路故障指示器内部的控制线路监测到这些变量，自动判断故障回路是否流经此处，进而输出报警信号驱动显示部分工作，并报警闪烁红色指示灯，从而达到指示故障线路故障的目的。现有的各类电力线路故障指示器虽能检测线路故障，但是还存在以下某些缺点：

1.安装、拆却不方便。现有技术要借助托杯等辅助工具才能实现电力线路故障指示器的安装和拆却，操作复杂。

2.故障指示不明显。现有技术采用翻牌装置显示线路故障，会受天气及光线等原因限制，显示不明显。

3.电力线路的夹持装置为金属材料，容易生锈，容易损伤线缆。现有技术采用的电力线路的夹持装置均为金属材料，由于电力线路故障指示器暴露于空气中，故很容易氧化生锈，影响使用寿命。

4.误动作率高。现有技术没有电力线路上电时指示器监测功能延时开启的性能，导致励磁涌流和重合闸引起误动作，实际使用效果不尽满意。

因此，目前的电力线路故障指示器还存在需要改进的地方。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力线路故障指示器，以解决现有技术中电力线路故障指示器安装、拆卸不方便，故障指示不明显，误动作率高以及电力线路的卡线装置容易生锈等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种电力线路故障指示器，其特征在于包括：外壳，上部包括安装弹簧和压线板的左立柱和右立柱；卡线部分，安装在所述外壳的上部，包括两个压线板和两根弹簧，两个压线板分别与所述外壳上的左右立柱活动连接，弹簧连接在压线板和所述外壳上的立柱之间；具有检测判断功能的控制电路部分；具有故障指示功能的指示部分。

进一步地：

所述外壳的立柱呈盒形结构，在盒子左右侧壁的中部开有V型槽，位于V型槽的前后两侧开有用于安装所述压线板的安装孔，在盒子左右侧壁的靠近端部处固定用于钩挂所述弹簧的螺栓；所述压线板为由左右板组成的J形双板结构，左右板中部的外侧各设有转轴，左右板的一端之间设有用于钩挂所述弹簧的钩柱；两个压线板分别通过外侧的转轴与所述外壳上左右立柱的安装孔连接，可相对所述左右立柱旋转，分别从左右两侧把导线卡在左右立柱的V型槽内，所述两根弹簧分别连接在压线板的钩柱和所述外壳上左右立柱上的螺栓之间。

所述指示部分包括显示体，位于在外壳底部，内含发光管阵列，并通过驱动线路与外壳内的控制电路相连；所述发光管阵列采用高亮度发光管阵列，发光管亮度为10000至15000坎德拉。

所述显示体采用透光性能良好的抗老化、高强度、聚碳酸酯材料制成，显示体呈透明实心圆锥体，一次成型于外壳底部。

所述外壳底部为一有显示体的端盖，用于更换所述备用电池。

所述外壳采用全绝缘密封材料，用于封装所述电力线路故障指示器，防止水气进入其内部而破坏电路。

所述卡线部分与电力线接触部分采用非金属材料，并采用板式造型，防止对电力线的损伤。

还包括复位测试操作开关装置，其设置在外壳底部内侧的电路板上，便于在线对所述指示器进行测试及复位操作，操作工具为安装在电力操作杆上的永磁铁或者电磁铁。

指示器内部设置一块平行于大地的金属极板，构成电容式分压器，用于检测电力导线的电压。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.故障指示不受气象条件影响，指示效果明显。解决了传统线路故障指示器在夜间及恶劣气候条件下难以观察的问题；

2.安装拆卸方便。采用弹簧触发机构，安装只需往上顶，拆卸只需往下拽。

3.与线缆接触部分均为非金属材料，具有抗锈蚀、抗老化及防止线缆损伤的作用。

4.增加测试复位操作开关，可在线测试电力线路故障指示器工作状态。

5.增加电力线路上电，指示器监测功能延时开启的功能，避免励磁涌流和重合闸引起误的动作。

6.设置一个平行大地的金属极板，构成电容式分压器，测量电力导线的电压。

附图说明

图1为本发明电力线路故障指示器的立体图；

图2为图1所示指示器的左视图；

图3和图4为本发明电力线路故障指示器的上下斜视图；

图5为本发明所述电力线路故障指示器压线板的立体图；

图6为本发明电力线路故障指示器压线板的机械动作原理示意图；

图7为本发明电力线路故障指示器卡线时的实物图；

图8为本发明电力线路故障指示器底部端盖的拆卸示意图；

图9为电压信号测量原理示意图；

图10为MCU微处理器电路图。

具体实施方式

为解决现有技术中电力线路故障指示器安装、拆卸不方便，故障指示不明显，误动作率高以及电力线路的卡线装置容易生锈等问题，本发明提供了一种电力线路故障指示器。该电力线路故障指示器包括：外壳，上部包括安装弹簧和压线板的左立柱和右立柱；卡线部分，安装在所述外壳的上部，包括两个压线板和两根弹簧，两个压线板分别与所述外壳上的左右立柱活动连接，弹簧连接在压线板和所述外壳上的立柱之间；具有检测判断功能的控制电路部分；具有故障指示功能的指示部分。

下面结合附图对本发明的具体实施方案做进一步说明。

参见图1及图2、3、4。图1为本发明所述电力线路故障指示器立体图；图2为图1所示故障指示器左视图。图3和图4为所示故障指示器上下斜视图。

本发明所述电力线路故障指示器，包括外壳、装在外壳上方的卡线部分、具有检测判断功能的控制电路部分、具有故障指示功能的显示部分。其中：

外壳采用全绝缘防水材料，并且经过纳米防污表面处理，该外壳用于封装电力线路故障指示器，防止水气进入其内部，破坏电路，具有抗腐蚀、抗老化的作用。

外壳上部具有左立柱A、右立柱B(图2中所示)，外壳的左右立柱均呈盒形结构，在盒子左右侧壁的中部开有V型槽，位于V型槽的前后两侧开有用于安装压线板的安装孔，在盒子左右侧壁的靠近端部处固定用于钩挂弹簧的螺栓。

卡线部分包括压线板和弹簧。压线板采用非金属材料，可以采用聚碳酸酯类材料，并采用板式造型。这样可以防止因完全暴露在空气中而发生氧化生锈现象，从而增加本发明产品的使用寿命，还可防止金属的卡线部分挤压线缆而对电力线路的损伤。其中：压线板为由横卧的左右板组成的J形双板结构，左右板中部的两个外侧各设有转轴O，对应安装于左/右立柱的O点。左右板的一端之间的内侧设有用于钩挂弹簧的钩柱M；该钩柱M与弹簧T连接(见图1和图5标注点)。两个压线板分别通过外侧的转轴O与外壳上左右立柱的O点处的安装孔连接，可相对该左右立柱旋转，分别从左右两侧把导线卡在左右立柱的V型槽内。两根弹簧T的一端分别与左/右立柱的安装于N点的螺栓连接，另一端分别连接两个压线板的钩柱M。弹簧可以随着压线板的M点运动，相对于N点转动(见图1和图6标注点)。

压线板两侧的转轴O可以作为压线板的支撑点，扳动压线板时，M点相对于N点运动。当M、N点的连线位于O点上方时，压线板受到向上的拉力，同时弹簧T位于压线板正下方，阻挡压线板位于O点右侧的部分继续向下运动，此时压线板处于平衡状态(图6中所示)。

两个压线板相向安装在左/右立柱的异侧，两个压线板都处于平衡状态时可以准备安装故障指示器。安装故障指示器时压线板的M点受到电力导线的压力，M点向下运动，当M、N点的连线位于O点下方时，压线板受到向下的拉力，弹簧被触发，使压线板加速向下转动，电力导线则卡在立柱的V型槽内，压线板进入新的平衡状态(见图7)。拆卸故障指示器时，向下拉拽指示器的外壳，压线板受电力导线向上的拉力，压线板向外侧转动，当M、N点的连线位于O点上方时，压线板受到向上的拉力，此时压线板向外侧翻起，重新处于平衡状态。

指示部分包括内含发光管阵列的显示体，发光管阵列通过驱动线路与外壳内的控制电路相连，当监测到线路发生故障时，发光管阵列间歇性发光；当电力线路正常时，发光管阵列不亮。所述发光管阵列采用高亮度发光管阵列，发光管亮度为10000至15000坎德拉。在强日光照射下或其他恶劣天气情况下，用户仍能看清所述指示器的故障显示状态。显示体采用透光性能良好的抗老化、高强度、聚碳酸酯材料制成，显示体呈透明实心圆锥体，一次成型于外壳底部。发光管阵列的光照可以聚集于锥体的尖端P，使得指示效果更加明显(见图2标示点)

外壳底部设有一端盖，用于更换电力线路故障指示器内的备用电池。显示体与该端盖合为一体(见图8)。

本发明还设置测试复位操作开关，其设置在外壳底部内侧的电路板上，用于在线对指示器进行测试及复位操作，可在线测试或复位指示器的工作状态。参见图10，该图中的单元E为测试复位操作开关电路图。该操作开关为磁开关，可以选用干簧管或者霍尔元件。当磁体靠近故障指示器时，开关闭合，开关状态信号输入指示器内部的微处理器，发光管阵列闪烁特定的次数后，停止闪烁，故障指示器将复位至正常工作状态。操作工具为安装在电力操作杆上的永磁铁或者电磁铁。

参见图9和图10，图9为电压信号测量原理示意图；图10为MCU微处理器电路图。检测判断功能的控制电路部分包括：电压信号处理单元A、发光二极管阵列的驱动电路B、电流信号处理单元C、电流突变检测单元D、复位测试单元E、MCU微处理器。

检测判断功能的控制电路工作过程：

电压信号处理单元，见图10中A区域部分电路。该单元从电力线路中通过电压传感器GY检测电压信号，经三极管放大送至微处理器的端口5，作为判断线路是否带电的判定依据。指示器内部设置一块平行于大地的金属极板，构成电容式分压器，用于检测电力导线的电压。如图9所示，电压传感器GY的原理是在故障指示器内置一块平行于大地的金属板，如此电力导线与故障指示器的电路板形成电容C1，故障指示器的电路板与金属板形成电容C2，金属板与大地形成电容C3。其等效电路如图9中右侧电路。根据电容分压原理，金属板与故障指示器的电路板的电位差U2＝U1C1C3/(C1C2+C1C3+C2C3)，其中U1为导线电压，很显然该电压正比于电力导线的电压，因此可以用于测量电力导线的电压。该方法测量电压受环境影响较大，不能用于计量的测量，但用于本发明则精度完全满足要求。

见图10中B区域部分电路，微处理器的端口3用于控制发光二极管阵列的驱动，当端口3为高电平时，经三极管放大，点亮发光二极管阵列，当端口3为低电平时，发光二极管阵列熄灭。

见图10中C区域部分电路，电流信号处理单元通过卡具结构及线圈从电力线路中互感到一定比率的电流变化信号、频率信号及谐波成份。经整流阻容线路，转换为电压信号，经电阻和箝位二极管分压，输入到微处理器的模数转换输入端口6，作为检测线路中是否有负荷电流的判定依据。

见图10中D区域部分电路，整流的电压信号经电容耦合、三极管放大后输入到微处理器的端口7，作为判断电流突变的判断依据。

磁开关电路见图10中E区域部分电路，当磁开关闭合时，该状态变化输入到微处理器的端口4，微处理器进入复位测试过程，完成该过程后进入正常工作装态。

电池欠压检测功能，全部由微处理器内部资源实现。选用的微处理器型号为16F1822，该芯片内部集成一个2.048V固定参考电压源模块，以及一个可以外接参考电源(电池电压)的电阻分压网络。该芯片还集成10位的模数转换器(AD)，能够选择2.048V固定参考电压源为AD的转换参考电压，电池电压经内部的电阻分压网络，分压后由AD转换为数字量。微处理器定期测量电池电压，转换为数字量Nx，如果该测量值小于电池电压下限范围时的阈值Ny，则可判定该电池欠压。

MCU微处理器作为核心计算及控制单元，完成接地电压的捕捉、线路电流的转换、电池欠压的检测、测试复位的响应、光闪显示的驱动的功能。微处理器监测电力线路的电压，当检测到电力线路上电，超过整定的延时时间以后，才开启线路故障判断监测功能；当检测到电力线路掉电时，立即关闭线路故障判断监测功能，直到检测到电力线路上电，再次开启线路故障判断监测功能。该方法能够有效避免故障时重合闸导致的误动作。

该微处理器还可以外扩无线射频模块完成故障信息的通讯及参数整定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电力线路故障指示器，其特征在于包括：

外壳，上部包括安装弹簧和压线板的左立柱和右立柱；

卡线部分，安装在所述外壳的上部，包括两个压线板和两根弹簧，两个压线板分别与所述外壳上的左右立柱活动连接，弹簧连接在压线板和所述外壳上的立柱之间；

具有检测判断功能的控制电路部分；

具有故障指示功能的指示部分；

所述外壳的立柱呈盒形结构，在盒子左右侧壁的中部开有V型槽，位于V型槽的前后两侧开有用于安装所述压线板的安装孔，在盒子左右侧壁的靠近端部处固定用于钩挂所述弹簧的螺栓；

所述压线板为由左右板组成的J形双板结构，左右板中部的外侧各设有转轴，左右板的一端之间设有用于钩挂所述弹簧的钩柱；

两个压线板分别通过外侧的转轴与所述外壳上左右立柱的安装孔连接，可相对所述左右立柱旋转，分别从左右两侧把电力导线卡在左右立柱的V型槽内，所述两根弹簧分别连接在压线板的钩柱和所述外壳上左右立柱上的螺栓之间。

2.如权利要求1 所述的电力线路故障指示器，其特征在于：

所述指示部分包括显示体，其位于外壳底部，内含发光管阵列，并通过驱动线路与外壳内的控制电路相连；

所述发光管阵列采用高亮度发光管阵列，发光管亮度为10000 至15000 坎德拉。

3.如权利要求2 所述的电力线路故障指示器，其特征在于：

所述显示体采用透光性能良好的抗老化、高强度、聚碳酸酯材料制成，显示体呈透明实心圆锥体，一次成型于外壳底部。

4.如权利要求3所述的电力线路故障指示器，其特征在于：

所述外壳底部为一有显示体的端盖，用于更换备用电池。

5.如权利要求1-3之一所述的电力线路故障指示器，其特征在于：

所述外壳采用全绝缘密封材料，用于封装所述电力线路故障指示器，防止水气进入其内部而破坏电路。

6.如权利要求1-3之一所述的电力线路故障指示器，其特征在于：

所述卡线部分与电力导线接触部分采用非金属材料，并采用板式造型，防止对电力导线的损伤。

7.如权利要求1-3之一所述的电力线路故障指示器，其特征在于：

还包括复位测试操作开关装置，其设置在外壳底部内侧的电路板上，便于在线对所述指示器进行测试及复位操作，操作工具为安装在电力操作杆上的永磁铁或者电磁铁。

8.如权利要求1-3之一所述的电力线路故障指示器，其特征在于：

指示器内部设置一块平行于大地的金属极板，构成电容式分压器，用于检测电力导线的电压。