CN103308750B - 通用型高压带电指示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种通用型高压带电指示器，其包括整流电路、指示灯、指示灯供电电路、指示灯驱动控制电路、开关电路以及分流电路；整流电路的输入端接于交流电网，整流电路的输出端接于指示灯供电电路的输入端和指示灯驱动控制电路的输入端；指示灯供电电路的输出端一路依次经过开关电路和分流电路连接至指示灯驱动控制电路的输入端，指示灯供电电路的输出端另一路还连接至指示灯的输入端；指示灯驱动控制电路的输出端接于指示灯的输入端。本发明通过改变其内部电路的实现原理，增加拨码开关，达到一机多用的通用功能，即同一个通用型高压带电指示器产品，通过若干拨码开关的设置可以实现全范围电压检测，基本覆盖了现有技术中同类产品的电压检测。

Description

通用型高压带电指示器

技术领域

本发明涉及一种带电指示装置，具体涉及一种具有通用性的高压带电指示器的电气原理与结构。

背景技术

在高压输送电系统中，二级输送电系统的电压几十至几百千伏特，还属高压范围。但为维护二级输送电系统，常常需要监测该电网的运行状态。于是就需要一种设备应用于电力系统各种环网柜、高压开关柜、电缆分支箱等高压电气设备中，能可靠提供高压电气设备被监测处主回路电压状态的信息，并能有效防止高压设备因高压绝缘破坏，高压直接导入设备前操作面板，从而导致电力维护人员触电可能。国家强制要求高压电气设备必须安装使用高压带电显示器，以防止电力维护人员的误触电。

目前现有的高压带电指示器，是通过套管电容和指示器内部分压电容进行分压取电，用气体放电管作为关键动作器件，当取电电压达到放电管门限值，指示回路触发LED灯指示带电，该分压特性使得高压带电指示器在产品订制时，需要客户提供明确的套管电容值及其所监测电压的范围，根据客户的需求进行定制生产。以上设计与布置存在以下缺陷：

1.   因现有的套管电容种类繁多，不同种类套管电容的电容值大小不一，且检测电压的额定值范围较广，使得目前该类高压带电指示器产品的型号多样，通用性能差、交期长、成本高（定制生产），不利于产品的规模化生产；

2.   国家标准中气体放电管（二极管和三极管）的最小电压为90V，定制的最小电压为70V，其门限电压超过了安全电压36V，因此要求产品有一定的安全防护措施；

3.90V的门限电压，要求某些型号的分压电容值非常小（100pF），而实际使用的连接电缆带来的耦合电容远大于该分压电容值，给产品的配线带来很大的困扰；

4. 现有电路中使用的气体放电管的精度等级低，产品在批量生产中，不同批次间稳定性极差，不合格率高。

发明内容

因此，针对上述的问题，本发明提出一种通用型高压带电指示器，通过改变其内部电路的实现原理，增加拨码开关，达到一机多用的通用功能；将现有的门限电压90V降到安全电压以下，从而不必再增设安全防护模块，同时也解决了配线难的问题；选用其他元器件代替气体放电管，从而提高产品的稳定性；以解决现有技术之不足。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，一种通用型高压带电指示器，包括整流电路、指示灯、指示灯供电电路、指示灯驱动控制电路、开关电路以及分流电路，其中，整流电路的输入端接于交流电网，整流电路的输出端接于指示灯供电电路的输入端和指示灯驱动控制电路的输入端；指示灯供电电路的输出端一路依次经过开关电路和分流电路连接至指示灯驱动控制电路的输入端，指示灯供电电路的输出端另一路还连接至指示灯的输入端；指示灯驱动控制电路的输出端接于指示灯的输入端。利用交流电网的电压的正弦波特性，交流电网的电压经整流电路整流后，一个半波经指示灯供电电路、开关电路以及分流电路再到指示灯驱动控制电路，另一个半波经指示灯驱动控制电路再到指示灯，从而实现电压指示。

进一步的，该通用型高压带电指示器还包括稳压电路，该稳压电路的输入端接于指示灯供电电路的输出端，稳压电路的输出端接于指示灯驱动控制电路的输入端。

进一步的，所述指示灯由发光二极管（LED）实现。所述指示灯供电电路由储能电容实现。所述指示灯驱动控制电路由三极管实现。所述开关电路由拨码开关实现，其数量可为1个或者多个，从而实现不同电压范围的检测。所述分流电路由电阻串并联电路实现。所述稳压电路由稳压二极管实现。

作为一种可行的方案，该通用型高压带电指示器包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、稳压二极管D5、电容C1、电容C2、拨码开关S7、电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管Q1和发光二极管LED1，第一二极管D1的正极和第二二极管D2的负极连接至交流电网的火线，第三二极管D3的正极和第四二极管D4的负极连接至交流电网的零线，第二二极管D2的正极和第四二极管D4的正极相连；第一二极管D1的负极连接电容C1的一端、电阻R1的一端、电阻R2的一端、电阻R3的一端以及三极管Q1的输入端，电容C1的另一端连接电容C2的一端、第二二极管D2的正极、拨码开关S7的输入端和发光二极管LED1的负极；电容C2的另一端连接第三二极管D3的负极和三极管Q1的控制端；稳压二极管D5并联于电容C2的两端；拨码开关S7的输出端连接电阻R1的另一端、电阻R2的另一端和电阻R3的另一端；三极管Q1的输出端接于发光二极管LED1的正极。其中，所述稳压二极管D5的稳定电压小于安全电压36V，例如可选为24V。

上述电路中，利用电网电压的正弦波特征，其中的一个半波经电容C2储能后再由稳压二极管D5稳压在指定电压值（该电压值小于安全电压36V），并将其输出的稳定电压传输至三极管Q1的控制端；另一半波经电容C1储能后连接到三极管Q1的输入端，三极管Q1的输出端串接发光二极管LED1（指示灯）后通过第四二极管D4回到电网回路。其中三极管Q1为COMS三极管。

因电压检测回路电流微弱，且该回路电流大小理论上正比于检测电压的大小。利用该特性，在电容C1两端并上分流电路（由电阻R1、电阻R2和电阻R3实现）, 通过控制分流电路的电流大小来控制作为储能电容的电容C1的充电时间，从而控制发光二极管LED1指示灯的闪烁频率。

本发明的通用型高压带电指示器通过上述方案，与现有技术相比，具有如下优点：

1.   通过改变其内部电路的实现原理，增加拨码开关，达到一机多用的通用功能，即同一个通用型高压带电指示器产品，通过若干拨码开关的设置可以实现全范围电压检测，基本覆盖了现有技术中同类产品的电压检测；

2.   通过稳压电路的设置，降低了门限电压值，将原来的门限电压值从90V降到安全电压以下，不必再增设安全防护模块，从而简化了电路；门限电压的降低同时解决了配线难的问题；

3. 现有技术中由于使用的气体放电管的击穿电压精度很低（-20%--20%），因此不合格率高；而本发明采用了高精度的三极管Q1（COMS三极管）和稳压二极管D5，三极管Q1的导通电压控制由引入的稳压二极管完成，产品批量生产的稳定性强，从而提高了产品合格率；

4.   本发明的电路结构简单，易于产业化，具有很好的社会效益和经济效益。

附图说明

图1为本发明的实施例的实现框图；

图2为本发明的实施例的电路原理图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

作为一个较佳的实施例，参照图1，本发明的一种通用型高压带电指示器，包括整流电路、指示灯、指示灯供电电路、指示灯驱动控制电路、开关电路、分流电路以及稳压电路，其中，整流电路的输入端接于交流电网，整流电路的输出端接于指示灯供电电路的输入端和指示灯驱动控制电路的输入端；指示灯供电电路的输出端一路依次经过开关电路和分流电路连接至指示灯驱动控制电路的输入端，指示灯供电电路的输出端另一路还连接至指示灯的输入端；指示灯驱动控制电路的输出端接于指示灯的输入端；稳压电路的输入端接于指示灯供电电路的输出端，稳压电路的输出端接于指示灯驱动控制电路的输入端。

其中，所述指示灯由发光二极管（LED）实现。所述指示灯供电电路由储能电容实现。所述指示灯驱动控制电路由三极管实现。所述开关电路由拨码开关实现。所述分流电路由电阻串并联电路实现。所述稳压电路由稳压二极管实现。

图2为实现该通用型高压带电指示器的一种较佳的电路原理图，该通用型高压带电指示器包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、稳压二极管D5、电容C1、电容C2、拨码开关S7、电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管Q1和发光二极管LED1，第一二极管D1的正极和第二二极管D2的负极连接至交流电网的火线，第三二极管D3的正极和第四二极管D4的负极连接至交流电网的零线，第二二极管D2的正极和第四二极管D4的正极相连；第一二极管D1的负极连接电容C1的一端、电阻R1的一端、电阻R2的一端、电阻R3的一端以及三极管Q1的输入端，电容C1的另一端连接电容C2的一端、第二二极管D2的正极、拨码开关S7的输入端和发光二极管LED1的负极；电容C2的另一端连接第三二极管D3的负极和三极管Q1的控制端；稳压二极管D5并联于电容C2的两端；拨码开关S7的输出端连接电阻R1的另一端、电阻R2的另一端和电阻R3的另一端；三极管Q1的输出端接于发光二极管LED1的正极。

其中，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4构成桥式整流电路，将交流电网的电压的正弦波分为波形的正半周（一个半波）和波形的负半周（另一半波）。稳压二极管D5实现稳压电路，所述稳压二极管D5的稳定电压小于安全电压36V，例如可选为24V。电容C1和电容C2均为储能电容，电容C1实现指示灯供电电路，电容C2与三极管Q1配合实现指示灯驱动控制电路。三极管Q1为COMS三极管。拨码开关S7实现开关电路。发光二极管LED1作为指示灯。电阻R1、电阻R2、电阻R3构成分流电路，本实施例中，通过S7拨码开关的设置，电阻R1、电阻R2、电阻R3串并联之后再并联在电容C1的两端，从而实现多种电阻组合，进而实现一机多用（使用本发明的一个通用型高压带电指示器，可检测多个电压范围）的功能，且其电压参数均在安全电压之内，有利于结构上的优化设计。另外，上述分流电路的电阻数量不拘泥于三个，也可以由多个电阻使用其他串并联方式实现。另外，现有技术中采用气体放电管，其击穿电压精度很低，约为-20%--20%。而本发明引入高精度的三极管Q1（COMS三极管）和稳压二极管D5，产品批量生产的稳定性强，从而提高了产品合格率。

上述电路中，利用电网电压的正弦波特征，其中的一个半波经电容C2储能后再由稳压二极管D5稳压在指定电压值（该电压值小于安全电压36V），并将其输出的稳定电压传输至三极管Q1的控制端；另一半波经电容C1储能后连接到三极管Q1的输入端，三极管Q1的输出端串接发光二极管LED1（指示灯）后通过第四二极管D4回到电网回路。

因电压检测回路电流微弱，且该回路电流大小理论上正比于检测电压的大小。利用该特性，在电容C1两端并上分流电路（由电阻R1、电阻R2和电阻R3实现）, 通过控制分流电路的电流大小来控制作为储能电容的电容C1的充电时间，从而控制发光二极管LED1指示灯的闪烁频率。

本发明利用正弦波特性，两个半波分别用于LED灯的电源供电（C1储能）和导通控制（C2储能），其原理简单；应用分流电路，通过控制电流实现调节电压的大小，实现方便；通过拨码开关的引入，进而实现一机多用的功能。本发明具有很好的实用性。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种通用型高压带电指示器，其特征在于：包括整流电路、指示灯、指示灯供电电路、指示灯驱动控制电路、开关电路以及分流电路；

整流电路的输入端接于交流电网，整流电路的输出端接于指示灯供电电路的输入端和指示灯驱动控制电路的输入端；指示灯供电电路的输出端一路依次经过开关电路和分流电路连接至指示灯驱动控制电路的输入端，指示灯供电电路的输出端另一路还连接至指示灯的输入端；指示灯驱动控制电路的输出端接于指示灯的输入端；

交流电网的电压经整流电路整流后，一个半波经指示灯供电电路、开关电路以及分流电路再到指示灯驱动控制电路，另一半波经指示灯驱动控制电路再到指示灯，从而实现电压指示；

具体的，包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、稳压二极管D5、电容C1、电容C2、拨码开关S7、电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管Q1和发光二极管LED1，第一二极管D1的正极和第二二极管D2的负极连接至交流电网的火线，第三二极管D3的正极和第四二极管D4的负极连接至交流电网的零线，第二二极管D2的正极和第四二极管D4的正极相连；第一二极管D1的负极连接电容C1的一端、电阻R1的一端、电阻R2的一端、电阻R3的一端以及三极管Q1的输入端，电容C1的另一端连接电容C2的一端、第二二极管D2的正极、拨码开关S7的输入端和发光二极管LED1的负极；电容C2的另一端连接第三二极管D3的负极和三极管Q1的控制端；拨码开关S7的输出端连接电阻R1的另一端、电阻R2的另一端和电阻R3的另一端；三极管Q1的输出端接于发光二极管LED1的正极。

2. 根据权利要求1所述的一种通用型高压带电指示器，其特征在于：该通用型高压带电指示器还包括稳压电路，该稳压电路的输入端接于指示灯供电电路的输出端，稳压电路的输出端接于指示灯驱动控制电路的输入端。

3. 根据权利要求2所述的一种通用型高压带电指示器，其特征在于：所述稳压电路具体是：一稳压二极管D5并联于电容C2的两端，稳压二极管D5的正极连接电容C1和电容C2的连接节点，稳压二极管D5的负极连接第三二极管D3的负极。

4. 根据权利要求3所述的一种通用型高压带电指示器，其特征在于：所述稳压二极管D5的稳定电压小于安全电压36V。