CN103792417A - 有源无源双模感应高压带电显示装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有源无源双模感应高压带电显示装置及实现方法，该装置包括非接触式高压带电传感器；所述非接触式高压带电传感器的输出端依次经整流桥、贮能电路与一触发电路连接；所述触发电路输出端经一分配电路一路连接到无源通道，另一路连接到有源通道；所述无源通道包括第一LED灯和第一光耦；所述第一LED灯的正极与所述分配电路的第一输出端连接；所述第一LED灯的负极与所述第一光耦的正输入端连接；所述光耦的负输入端接所述整流桥的负端；所述有源通道内，所述分配电路的第二输出端输出的信号经第二光耦，并整形后送入CPU处理器进行处理、输出显示。

Description

有源无源双模感应高压带电显示装置及其实现方法

技术领域

本发明涉及高电压带电显示技术领域，特别是一种有源无源双模感应高压带电显示装置及其实现方法。

背景技术

高压带电显示器由于其对保证操作及检修人员安全所起到的重要作用，成为了高压设备实现本质安全的重要组成部分。高压带电显示装置目前市场上主要有两种类型，一种是接触式，另一种是非接触式。

接触式带电显示装置，其高压传感器直接与高压端连接，优点是带电显示无需外加工作电源，利用电容分压直接驱动发光元件进行显示，但其重大弊端是传感器与高压直接连接，高压电容由于各种原因存在击穿危险，有较严重安全隐患，目前国网系统内要求更换成非接触式。

非接触式带电显示装置，其工作原理是利用高压电场效应原理，无需直接接触检测高压设备是否带电，其主要优点是传感器不与带电导体接触，从根本上解决了传感器因直接接触而带来的安全隐患；但目前市场上提供的此类产品，其工作时必须要有外加工作电源，而当外加电源缺失时，就无法正常工作并指示高压设备是否带电，容易误导操作或检修人员认为设备不带电，也无法提供防误闭锁。此重大缺陷大大制约了非接触式带电显示器的应用范围。

此外，当前市场上高压带电显示装置只能安装于距离裸露带电导体空气绝缘一定距离位置处，在配网中对诸如配电环网柜等结构紧凑、安装空间极其有限的设备，存在感应头部分安装困难的问题。SM、RM型环网柜线路侧接地刀闸操作前完全靠线路侧高压带电显示装置进行间接验电，而目前只装有一套高压带电显示装置，不符合国网《安规》中间接验电需要采用“二元法”的要求。有必要在户外环网柜线路侧安装第二套高压带电显示装置。 

发明内容

本发明的目的是提供一种有源无源双模感应高压带电显示装置，即能保证安全消除安全隐患，又能进行无需外加工作电源即能可靠带电指示的新型非接触式高压带电显示装置。

本发明采用以下方案实现：一种有源无源双模感应高压带电显示装置，其特征在于：包括非接触式高压带电传感器；所述非接触式高压带电传感器的输出端依次经整流桥、贮能电路与一触发电路连接；所述触发电路输出端经一分配电路一路连接到无源通道，另一路连接到有源通道；所述无源通道包括第一LED灯和第一光耦；所述第一LED灯的正极与所述分配电路的第一输出端连接；所述第一LED灯的负极与所述第一光耦的正输入端连接；所述光耦的负输入端接所述整流桥的负端；所述有源通道内，所述分配电路的第二输出端输出的信号经第二光耦，并整形后送入CPU处理器进行处理、输出显示。

在本发明一实施例中，所述的贮能电路包括电容C1、电阻R1和电容C2；所述电容C1的正极、所述电阻R1的一端与所述整流桥的正端连接；所述电容C1、C2的负极与所述整流桥的负端连接；所述电容C2的正极与所述电阻R2的另一端连接。

在本发明一实施例中，所述触发电路由触发二极管D5和晶体管Q1级联构成；所述触发二极管D5的正端与所述电容C2的正极连接；所述触发二极管D5的负端与所述晶体管Q1的基极连接；所述晶体管Q1的集电极与所述电阻R1的一端连接。

在本发明一实施例中，所述的分配电路是一继电器J2，所述继电器J2由所述CPU处理器；所述继电器J2的中间接点与所述晶体管Q1的射极连接；所述继电器J2的常闭触点与所述第一LED灯的正极连接；常开触点作为所述有源通道的接入点。

在本发明一实施例中，所述的有源通道包括第二光耦、电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、电容C3、C4、比较器U1、CPU处理器、第二LED灯、继电器J1、晶体管Q2、二极管D7以及电源接入点W1；所述第二光耦的正输入端与所述继电器J2的常开触点连接，负输入端与所述整流桥的负端连接，正输出端与电容C3的一端、比较器U1的正输入端、电阻R2的一端连接，负输出端、电容C3的另一端、电阻R4的一端、晶体管Q2的射极继电器J2的负端、电容C4的负极均接电源的零点；所述电阻R2的另一端与电阻R3的一端、电阻R5的一端、电阻R6的一端、电阻R8的一端、继电器J1的正极、电容C4的正极以及二极管D7的负极连接；所述电阻R3的另一端与电阻R4的另一端与所述比较器U1的负输入端连接；所述比较器U1的输出端与所述电阻R5的另一端、CPU处理器的输入端I1连接；所述CPU处理器的第一输出端o1经第二LED灯、电阻R6与所述继电器J1的正极连接；所述继电器J1的负极与晶体管Q2的集电极连接；所述CPU处理器的第二输出端o2经电阻R7与所述晶体管Q2的基极连接；所述电阻R8的另一端与所述继电器J2的正极连接；所述二极管D7的正极与所述电源接入点W1连接。

本发明另一目的是提供一种有源无源双模感应高压带电显示的实现方法，该方法包括以下步骤：

步骤S01：利用高压电场在导体表面存在迁移电流的效应原理，做成非接触式高压带电传感器；

步骤S02：将所述非接触式高压带电传感器接收到的反映电压存在与否的信号，通过贮能电路贮能，使之达到能驱动LED显示的能量；

步骤S03：在所述贮能电路贮存有的能量达到驱动LED显示器的能量时，通过触发电路的输出经分配电路分别进入有源通道和无源通道；在无源工作通道，把释放的能量直接驱动LED显示，同时通过光耦输出五防脉冲信号；在有源工作通道，释放的能量通过光电隔离并整形后送入CPU处理器进行处理；并输出显示。

本发明为克服当前配网高压带电显示器存在带有安全隐患、且工作电源不可靠的弊端，实现研制一种即能保证安全消除安全隐患，又能进行无需外加工作电源即能可靠带电指示的新型非接触式高压带电显示器。其科技依据是在高压电场中，接地极的曲率半径较小的导体表面，存在有微弱的“迁移电流”。在保证绝缘安全的条件下，将导体靠近高压端以取得较大信号，此信号经贮能、触发电路作用下，将驱动LED进行带电显示。同时能够提供一定频率的脉冲式导通信号，可供微机五防电脑钥匙识别。此外，本发明采用安装于电缆头三相分支绝缘层处的非接触感应器，以解决配网环网柜安装困难的问题，为环网柜增加一套线路高压带电显示装置创造条件。

附图说明

图1是本发明电路原理框图。

图2是本发明电路连接示意图。 

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，本实施例提供一种有源无源双模感应高压带电显示装置，其特征在于：包括非接触式高压带电传感器；所述非接触式高压带电传感器的输出端依次经整流桥、贮能电路与一触发电路连接；所述触发电路输出端经一分配电路一路连接到无源通道，另一路连接到有源通道；所述无源通道包括第一LED灯和第一光耦；所述第一LED灯的正极与所述分配电路的第一输出端连接；所述第一LED灯的负极与所述第一光耦的正输入端连接；所述光耦的负输入端接所述整流桥的负端；所述有源通道内，所述分配电路的第二输出端输出的信号经第二光耦，并整形后送入CPU处理器进行处理、输出显示。

具体的，请参见图2，该显示装置包括桥式整流电路、触发二极管D5和晶体管Q1，Q2；转换继电器J2，闭锁继电器J1，光藕合器B1，B2，发光二极管DS1，DS2；电容C3，C4，二极管D7，电阻R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，电源插座W1。所述桥式整流电路的输入端连接电压感应器，桥式整流电路的直流输出正端分别连接有电容C1的第一端、电阻R1的第一端和三级管Q1的集电极，，电容C1的第二端与桥式整流电路的负极连接，电阻R1的第二端分别与电容C2的第一端和触发二极管D5的一极连接，触发二极管D5的另一极与晶体管Q1的基极连接，Q1的发射极连接继电器J2的中间接点J20，J2的常闭接点J21与发光二极管DS1的正极连接，DS1负极和光藕合器B2的输入正端连接，B2的输入负端与电容C2的第二端分别与桥式整流电路的负极连接。

J2的常开接点J22与光耦合器B1输入正端连接，B1的负端与整流桥负极连接，B1的输出正端连接C3的一端，R2的一端及比较器U1的“+”端。B1的输出负端接电源0点，U1的“-”端接R3、R4的一端，R4的另一端接0V点，R3、R8、C4、R2、R5、R6及继电器J1的一端共同接二极管D7的负端，D7的正端接电源插座W1的+6V输出端，R5的另一端接U1的输出端及微处理器CPU的输入口I1，R6的另一端接发光二极管DS2的正极，DS2的负极接CPU的输出口o1，R8的另一端接转换继电器J2一端。J2的另一端与C4另一端共同接0V点，闭锁继电器J1的另一端接晶体管Q2的集电极，Q2的基极接R7一端，R7另一端接CPU的输出端o2，Q2的发射极接0V。上述0V点接入电源插座W1的0V点。B2的输出端为无源“五防”输出端。J1的接点就J11，J12为有源闭锁（“五防”）输出接点。      采用以上的电路结构，桥式整流电路接收电压感应器感应的电压信号，经桥式整流电路整流后，输出电流给电容C1充电，同时通过电阻R1对电容C2充电，当电容C2中的电量足够触发触发二极管D5时，电容C2通过触发二极管D5对晶体三极管Q1的基极输出电流，晶体三极管Q1导通；在无工作电源时，电容C1通过J2的中间点J20与常闭接点J21对发光二极管DS及B2放电，发光二极管DS1亮起。当电容C1放电完毕，发光二极管DS熄灭。电容C1和电容C2不断地重复以上的工作过程，发光二极管DS闪烁，B2输出端输出“有电”脉冲信号。从而达到指示高压设备带电的目的。

当有工作电源时，J2的J20与常开接点J22导通，C1对光耦合器B1放电，B1的输出端产生脉冲信号输入比较器U1的“+”端，U1输出一个“有电”信号给CPU输入I1口，CPU经判断除干扰处理后输出“有电”信号，点亮DS2同时接通闭锁继电器J1，J1接点J11，J12输出闭锁信号，达到“有电”显示及闭锁目的。 

此外，本发明另提供一种有源无源双模感应高压带电显示的实现方法，该方法包括以下步骤：

步骤S01：利用高压电场在导体表面存在迁移电流的效应原理，做成非接触式高压带电传感器；

步骤S02：将所述非接触式高压带电传感器接收到的反映电压存在与否的信号，通过贮能电路贮能，使之达到能驱动LED显示的能量；

步骤S03：在所述贮能电路贮存有的能量达到驱动LED显示器的能量时，通过触发电路的输出经分配电路分别进入有源通道和无源通道；在无源工作通道，把释放的能量直接驱动LED显示，同时通过光耦输出五防脉冲信号；在有源工作通道，释放的能量通过光电隔离并整形后送入CPU处理器进行处理；并输出显示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。 

Claims (6)

1.一种有源无源双模感应高压带电显示装置，其特征在于：包括非接触式高压带电传感器；所述非接触式高压带电传感器的输出端依次经整流桥、贮能电路与一触发电路连接；所述触发电路输出端经一分配电路一路连接到无源通道，另一路连接到有源通道；所述无源通道包括第一LED灯和第一光耦；所述第一LED灯的正极与所述分配电路的第一输出端连接；所述第一LED灯的负极与所述第一光耦的正输入端连接；所述光耦的负输入端接所述整流桥的负端；所述有源通道内，所述分配电路的第二输出端输出的信号经第二光耦，并整形后送入CPU处理器进行处理、输出显示。

2.根据权利要求1所述的有源无源双模感应高压带电显示装置，其特征在于：所述的贮能电路包括电容C1、电阻R1和电容C2；所述电容C1的正极、所述电阻R1的一端与所述整流桥的正端连接；所述电容C1、C2的负极与所述整流桥的负端连接；所述电容C2的正极与所述电阻R2的另一端连接。

3.根据权利要求2所述的有源无源双模感应高压带电显示装置，其特征在于：所述触发电路由触发二极管D5和晶体管Q1级联构成；所述触发二极管D5的正端与所述电容C2的正极连接；所述触发二极管D5的负端与所述晶体管Q1的基极连接；所述晶体管Q1的集电极与所述电阻R1的一端连接。

4.根据权利要求3所述的有源无源双模感应高压带电显示装置，其特征在于：所述的分配电路是一继电器J2，所述继电器J2由所述CPU处理器；所述继电器J2的中间接点与所述晶体管Q1的射极连接；所述继电器J2的常闭触点与所述第一LED灯的正极连接；常开触点作为所述有源通道的接入点。

5.根据权利要求4所述的有源无源双模感应高压带电显示装置，其特征在于：所述的有源通道包括第二光耦、电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、电容C3、C4、比较器U1、CPU处理器、第二LED灯、继电器J1、晶体管Q2、二极管D7以及电源接入点W1；所述第二光耦的正输入端与所述继电器J2的常开触点连接，负输入端与所述整流桥的负端连接，正输出端与电容C3的一端、比较器U1的正输入端、电阻R2的一端连接，负输出端、电容C3的另一端、电阻R4的一端、晶体管Q2的射极继电器J2的负端、电容C4的负极均接电源的零点；所述电阻R2的另一端与电阻R3的一端、电阻R5的一端、电阻R6的一端、电阻R8的一端、继电器J1的正极、电容C4的正极以及二极管D7的负极连接；所述电阻R3的另一端与电阻R4的另一端与所述比较器U1的负输入端连接；所述比较器U1的输出端与所述电阻R5的另一端、CPU处理器的输入端I1连接；所述CPU处理器的第一输出端o1经第二LED灯、电阻R6与所述继电器J1的正极连接；所述继电器J1的负极与晶体管Q2的集电极连接；所述CPU处理器的第二输出端o2经电阻R7与所述晶体管Q2的基极连接；所述电阻R8的另一端与所述继电器J2的正极连接；所述二极管D7的正极与所述电源接入点W1连接。

6.一种有源无源双模感应高压带电显示的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤S01：利用高压电场在导体表面存在迁移电流的效应原理，做成非接触式高压带电传感器；

步骤S02：将所述非接触式高压带电传感器接收到的反映电压存在与否的信号，通过贮能电路贮能，使之达到能驱动LED显示的能量；

步骤S03：在所述贮能电路贮存有的能量达到驱动LED显示器的能量时，通过触发电路的输出经分配电路分别进入有源通道和无源通道；在无源工作通道，把释放的能量直接驱动LED显示，同时通过光耦输出五防脉冲信号；在有源工作通道，释放的能量通过光电隔离并整形后送入CPU处理器进行处理；并输出显示。

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