CN103513090B - 光导式高压带电指示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光导式高压带电指示系统，其包括等电位闪光器、导光带和显示面板，等电位闪光器包括与高压导线连接的高压极板、与高压极板平行对应设置成电容结构的中间极板、整流电路、继流电容、稳压管、晶闸管和LED灯，整流电路连接高压极板和中间极板，整流电路的输出端连接继流电容，继流电容的通过稳压管连接晶闸管控制极，继流电容、LED灯和晶闸管构成回路，LED灯的发出的光通过导光带投射到显示面板。中间极板和高压极板感应取电，通过后续电路使LED灯不断闪光。管理人员在显示面板上可以直接察看导线的带电情况，与监测点的距离可以根据需要设置得较远，安全系数高。本发明适用于高压开光柜监测领域。

Description

光导式高压带电指示系统

技术领域

本发明涉及一种高压开光柜监测设备，尤其是涉及一种光导式高压带电指示系统。

背景技术

带电指示系统一般由带电传感器和指示器构成，目前比较多的采用电容式带电传感器，它一般需要直接安装在高压一次回路上，通过内部电容取得微弱的电流信号；还有一种就是采用非接触式安装，采取电场感应方式获取带电信号。上述两种传感器所获得的电信号通过电缆传输给带电指示器，指示器进行显示和闭锁控制，即进行了电信号—光信号—电信号—光信号的多步转换，整个过程中容易受电磁环境干扰，并且一般传感器和显示器分属不同厂家，阻抗不匹配，显示误差比较大。

中华人民共和国国家知识产权局于2013年04月17日公开了公布号为CN103048525A的专利文献，名称是等电位高压带电指示器，其包括外壳及设置在外壳内的内部电路结构，其中，内部电路结构包括依次连接的感应电压接收器、磁芯互感器、整流器、充放电器、触发器及闪光组件。磁芯互感器设有具有线圈的原边和副边，磁芯互感器原边的线圈匝数大于磁芯互感器副边的线圈匝数。感应电压接收器包括分别连接于磁芯互感器原边两端的第一感应极板和第二感应极板。整流器包括整流单元、第二电容、第三电阻及整流二极管，触发器包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻及触发二极管。此方案能够从高压导线产生的电场中获取感应能量，为闪光组件供电进行警示，但是闪光组件是通过LED发光，必需距离指示器在较近距离内才可以准确获知警示信号，无法远距离了解带电情况，近距离查看时有安全隐患。如果将LED灯安装在较远处，则由于电流通过导线时会产生损耗，导线长度越大则损耗越大，可能使LED的亮度较低甚至无法点亮。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的警示信号无法设置在距离监测点较远位置、必须近距离观察、有安全隐患、监控不方便的技术问题，提供一种可以将闪光信号引出，实现远距离监控带电情况，安全程度高，可以集中监控的光导式高压带电指示系统。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种光导式高压带电指示系统，包括等电位闪光器、导光带和显示面板，所述等电位闪光器包括与高压导线连接的高压极板、与高压极板平行对应设置成电容结构的中间极板、整流电路、继流电容、稳压管、晶闸管和LED灯，所述整流电路的两个输入端分别连接高压极板和中间极板，整流电路的输出端正极连接继流电容的正极，整流电路的输出端负极连接继流电容的负极，继流电容的正极还连接LED灯的正极和稳压管的负极，LED灯的负极连接晶闸管的阳极，稳压管的正极连接晶闸管的控制极，晶闸管的阴极连接继流电容的负极；所述导光带的两端分别为入射端和出射端，所述LED灯的发光面面对导光带的入射端，所述导光带的出射端指向显示面板。

本方案主要应用在高压开关柜中。中间极板设置在高压极板和地极（地平面）之间，即高压极板、中间极板和作为第三极板的地平面等效于两个电容串联，从其中一个电容上获取能量就实现了等电位带电闪光器的能量来源。一次回路电压达到1kV就能发出闪光信号，对其电流大小没有任何要求。整流电路将高压极板和中间极板获得的电流转化为直流电以后，给继流电容充电。继流电容两极的电压随着充电的进行逐渐增大，当电压上升到足够值时，稳压二极管被击穿，晶闸管被触发导通，此时发光二极管开始发光，继流电容进入放电阶段。当继流电容中的电流被泄放到一定程度时，晶闸管的电流变得非常微弱，晶闸管截止，发光二极管熄灭，继流电容又进入充电阶段，如此循环，LED灯不断闪光。LED灯发出的光从入射端进入导光带，传递到导光带的出射端，然后投射到显示面板上。导光带为光纤，光线在其中传递时耗损极小，相比电流在导线中的损耗可以忽略不计。显示面板是半透明板，管理人员在显示面板上可以直接察看是否有光线传递过来，从而得知高压回路的带电情况，与监测点的距离可以根据需要设置得较远，安全系数高，并且可以实现在一个位置对多个电位监测点的监控，提高效率。

作为优选，光导式高压带电指示系统还包括分支器、光敏三极管、延迟单元和闭锁继电器，所述分支器串接在导光带上，分支器的第一个输出端通过导光带指向显示面板，第二个输出端通过导光带指向光敏三极管的感光面，所述光敏三极管的集电极连接电源正极，所述光敏三极管的发射极通过延迟单元连接闭锁继电器的线圈的一端，闭锁继电器的线圈的另一端接地，闭锁继电器的触点部分串联在柜门控制回路中。

分支器将导光带中的光线分为两路，一路投射到显示面板上，另一路投射到光敏三极管上，光敏三极管的感光面接收到来自导光带出射端的光线时，集电极和发射极导通，使闭锁继电器线圈通电，闭锁继电器的触点部分工作，即闭锁继电器闭合，使开关柜的柜门处于关闭状态，防止带电开门误操作。只有闭锁继电器断开以后，柜门才可以打开。延迟单元采用单稳态触发电路实现，当闪光脉冲触发该电路后，延迟单元使继电器闭合并在触发脉冲消失后的一端时间内保证继电器的状态不发生改变，否则导光带传递过来的闪光信号会使继电器不断在闭合和断开之间切换。

作为优选，所述等电位闪光器、分支器和光敏三极管都有若干个且一一对应，各个等电位闪光器设置在高压导线的不同位置并都通过导光带将LED灯发出的光线通过分支器分光后传递到对应的光敏三极管，所有的光敏三极管并联后连接在电路中。

电路中只要有一个点带电，则闭锁继电器都可以起到闭锁作用。

作为优选，光导式高压带电指示系统还包括控制器和若干个与控制器电连接的光敏二极管，所述分支器为三输出端分支器，分支器的第三输出端通过导光带指向一个光敏二极管的感光面，所述控制器与上位机连接。

控制器通过光敏二极管采集导光带的出射端发出的光，然后将采集到的信号传递给上位机。通过一个上位机可以实现大范围、跨地域的集中监控，方便在出现问题以后及时找到故障点，利于后续维修工作的进行。

作为优选，所述等电位闪光器还包括常闭继电器，所述常闭继电器的线圈串联在LED灯的负极和晶闸管的阳极之间，所述常闭继电器的触点部分串联在电容的负极和整流电路的负极之间。

当高压导线的电压较大时，从高压极板和中间极板上获取到的电能会较多，有可能会使稳压管长期保持在击穿状态，晶闸管长期导通，也就是获取到的电能足够LED灯保持常亮，这样导光带出射端的光也是常亮状态，而不是闪光。常亮的灯光容易导致监控人员心里麻痹，警惕性下降，辨识度降低，而闪光则可以避免这一情况，相比常亮的灯光警示效果更好。增加了常闭继电器以后，当稳压管导通时，触点部分断开，整流电路与电容的连接中断，闪光部分无法得到补充能源，随着电容中存储的电能消耗尽，晶闸管必然会因为电流的降低而截止，LED灯必然会熄灭，当线圈中的电流为零时，常闭继电器的触点部分重新导通，电容开始充电，从而实现了闪光的效果。

本发明带来的实质性效果是，以导光带作为媒介，将闪光信号直接传递到较远距离，实现远程监控，提高安全性，不需要经过调理过程，可以集中监控，方便快速准确找到故障点，强制闪光，警示度高。

附图说明

图1是本发明的一种电路图；

图中：1、等电位闪光器，2、导光带，3、延迟单元，4、闭锁继电器，5、分支器，6、显示面板，7、控制器，11、高压极板，12、中间极板。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种光导式高压带电指示系统，包括若干个等电位闪光器1、若干个导光带2、若干个光敏三极管T2、若干个光敏二极管PD、若干个分支器5，还包括显示面板6、延迟单元3、闭锁继电器4和控制器7。

如图1所示，等电位闪光器包括与高压导线连接的高压极板11、与高压极板平行对应设置成电容结构的中间极板12、整流电路U、常闭继电器、继流电容C、稳压管D、晶闸管T1和LED灯，所述整流电路U的两个输入端分别连接高压极板11和中间极板12，整流电路U的输出端正极连接继流电容C的正极，整流电路U的输出端负极通过常闭继电器的触点部分KM连接继流电容C的负极，继流电容C的正极还连接LED灯的正极和稳压管D的负极，LED灯的负极通过常闭继电器的线圈KT连接晶闸管T1的阳极，稳压管D的正极连接晶闸管T1的控制极，晶闸管T1的阴极连接继流电容C的负极；所述导光带2的两端分别为入射端和出射端，所述LED灯的发光面面对导光带2的入射端，导光带的出射端连接到分支器5的输入端。导光带为光纤。

等电位闪光器1、分支器5、光敏三极管T2和光敏二极管PD一一对应，分支器的第一输出端通过导光带指向显示面板6，第二个输出端通过导光带指向光敏三极管T2的感光面，第三个输出端通过导光带指向光敏二极管PD的感光面。显示面板为半透明的塑料板，所有分支器的第一输出端都通过导光带指向同一块显示面板的不同区域，每个区域根据需要可以进行标注以表明指向本区域的光源（等电位闪光器）所处的位置。光敏三极管T2的集电极连接电源正极VCC，光敏三极管T2的发射极通过延迟单元3连接闭锁继电器4的线圈的一端，闭锁继电器4的线圈的另一端接地，闭锁继电器4的触点部分串联在开关柜的柜门控制回路中。光敏二极管PD一端接地，另一端都与控制器7电连接，控制器7与上位机连接。

本方案特点如下：

1、分布电容取电：等电位带电闪光器内部构造了平板电容的两个极板，将地平面作为第三极，这三个极板等效于两个电容串联，从其中一个电容上获取能量就实现了等电位带电闪光器的能量来源。

2、带电闪光：采用闪光方式提示带电是一种比较安全的方法。传统带电指示采用常亮方式，带电信号微弱时亮度非常暗，不容易引起人们的警觉。

3、闪光电路：交流电压经过二极管整流之后，电量存储在电容上，当电容的电压上升到一定程度后，稳压二极管被击穿，晶闸管被触发导通，此时发光二极管开始发光；当电容的电量被泄放到一定程度时，晶闸管的电流就变得非常微弱，此时晶闸管截止，发光二极管熄灭。随后进入下一个充放电循环和闪光过程。

4、光导传输及分支：从等电位带电闪光器到带电指示器之间采用导光材料连接，闪光器的光信号直接传输至指示器，到达指示器后经分支器后分为两路。

5、闪光信号光导显示：分支器出来的一路光纤直接投射在带电显示器的面板上，便于用户观察。

6、闭锁继电器控制方式：分支器出来的另一路光直达光敏三极管，光敏管检测到带电闪光信号后，经过一个延时电路控制闭锁继电器，该闭锁继电器串联在柜门控制回路中。当检测到带电后，闭锁继电器闭合，柜门处于关闭状态，防止带电开门误操作；反之，闭锁继电器断开，柜门可以打开。

7、延迟电路：采用单稳态触发电路实现，当闪光脉冲触发该电路后，

延迟电路使继电器闭合并在触发脉冲消失后的一段时间内保证继电器状态不发生改变。该延迟时间长度可以预先设定。

智能电网的发展趋势就是底层信号量采集的信息数字化、传输高速化、媒介光纤化，光导式带电指示装置符合这一发展趋势，在最底层将带电状态转换为光信号，然后采用光导技术传输给显示器，这一方法将为后期的相关功能扩展打下了基础。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了等电位闪光器、导光带、晶闸管等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (4)

1.一种光导式高压带电指示系统，其特征在于，包括等电位闪光器、导光带和显示面板，所述等电位闪光器包括与高压导线连接的高压极板、与高压极板平行对应设置成电容结构的中间极板、整流电路、继流电容、稳压管、晶闸管和LED灯，所述整流电路的两个输入端分别连接高压极板和中间极板，整流电路的输出端正极连接继流电容的正极，整流电路的输出端负极连接继流电容的负极，继流电容的正极还连接LED灯的正极和稳压管的负极，LED灯的负极连接晶闸管的阳极，稳压管的正极连接晶闸管的控制极，晶闸管的阴极连接继流电容的负极；所述导光带的两端分别为入射端和出射端，所述LED灯的发光面面对导光带的入射端，所述导光带的出射端指向显示面板；

所述等电位闪光器还包括常闭继电器，所述常闭继电器的线圈串联在LED灯的负极和晶闸管的阳极之间，所述常闭继电器的触点部分串联在电容的负极和整流电路的负极之间。

2.根据权利要求1所述的光导式高压带电指示系统，其特征在于，还包括分支器、光敏三极管、延迟单元和闭锁继电器，所述分支器串接在导光带上，分支器的第一个输出端通过导光带指向显示面板，第二个输出端通过导光带指向光敏三极管的感光面，所述光敏三极管的集电极连接电源正极，所述光敏三极管的发射极通过延迟单元连接闭锁继电器的线圈的一端，闭锁继电器的线圈的另一端接地，闭锁继电器的触点部分串联在柜门控制回路中。

3.根据权利要求2所述的光导式高压带电指示系统，其特征在于，所述等电位闪光器、分支器和光敏三极管都有若干个且一一对应，各个等电位闪光器设置在高压导线的不同位置并都通过导光带将LED灯发出的光线通过分支器分光后传递到对应的光敏三极管，所有的光敏三极管并联后连接在电路中。

4.根据权利要求3所述的光导式高压带电指示系统，其特征在于，还包括控制器和若干个与控制器电连接的光敏二极管，所述分支器为三输出端分支器，分支器的第三输出端通过导光带指向一个光敏二极管的感光面，所述控制器与上位机连接。