CN104459358A - 一种高压电气设备残余电荷检测装置 - Google Patents

Abstract

一种高压电气设备残余电荷检测装置，它主要由电压取样模块、直流偏置模块、主控制器、声光报警模块、电池模块组成，所述的电压取样模块主要由一串接在被检线路上的取样电阻构成，所述取样电阻的两端连接于所述直流偏置模块上，将取样电阻的负电压转换成主控制器能够识别的正电压；所述直流偏置模块连接于采用ATMEL公司生产的ATMEGA16L芯片构成的主控制器上，通过其模数转换功能，计算获得实际高压端的电压值，并根据电压的大小，通过相连的声光报警模块给予不同程序的告警；所述的声光报警模块由指示灯和蜂鸣器组成，它们分别连接与主控制器上；它具有结构简单、易携带、操作方便、通用性强等特点。

Description

一种高压电气设备残余电荷检测装置

技术领域

本发明涉及一种高压电气设备残余电荷检测装置，属于电力设备工器具领域。

背景技术

随着我国经济社会的高速发展，社会用电量逐年上升，变电所容量也随着用电量的增加而增加，同时变电所的感性负荷也随之增加，导致功率因数下降，电压下降。因此，为了确保用户的用电质量，在变电所安装的电容器组容量越来越大，单个电容器电容量也随之增大。我们对电容器的日常维修、抢修、预试等工作中，在工作前必须对电容器组及单个电容器进行放电，因为《安规》上有明确规定：电缆及电容器接地前应逐相充分放电，星形接线电容器的中性点应接地、串联电容器及与整组电容器脱离的电容器应逐个多次放电，装在绝缘支架上的电容器外壳也应放电；同时电力电缆等电力设备在电力生产中的应用也越来越广泛，我们对电力电缆的日常维修、抢修、预试等工作中，在工作前必须对其进行充分放电。但是对于放电的过程中，残余电荷产生的电压是否在安全电压之下，是否已经充分放电，却没有专门的验电装置，对电缆及电容器放电是否完成没有明确的指示。因此，研制一种高压电气设备残余电荷检测装置，能够即时反映电缆及电容器等电力设备停电时所带残余电荷情况是非常有必要的。

发明内容

    本发明的目的在于克服上述存在的不足，而提供一种结构简单、易携带、操作方便、通用性强的高压电气设备残余电荷检测装置。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种高压电气设备残余电荷检测装置，它主要由电压取样模块、直流偏置模块、主控制器、声光报警模块、电池模块组成，所述的电压取样模块主要由一串接在被检线路上的取样电阻构成，所述取样电阻的两端连接于所述直流偏置模块上，将取样电阻的负电压转换成主控制器能够识别的正电压，同时，通过二极管钳位输入信号的幅值，避免超范围的输入信号损坏主控制器的ADC通道；所述直流偏置模块连接于采用ATMEL公司生产的ATMEGA16L芯片构成的主控制器上，通过其模数转换功能，计算获得实际高压端的电压值，并根据电压的大小，通过相连的声光报警模块给予不同程序的告警。

所述的声光报警模块由指示灯和蜂鸣器组成，它们分别连接与主控制器上；所述的电池模块，通过4节1.5V钮扣电池串接，给直流偏置模块和主控制器的提供电源。

所述的主控制器还相连有一自检模块，该自检模块在采样、检测电路时作以下显示：电量大于80%时，全亮，电量大于50%，两个亮，电量大于20%，一个亮，如果一个灯都不亮，表示电量太低，不能进行验电操作。

本发明具有结构简单实用、新型、安全、功耗低、检测范围大和测试精度高等特点，较好的适用高压电气设备残余电荷的检测工作，能够即时、精确的反映电缆及电容器带电情况，从而确保人身和设备的安全。

附图说明

图1是本发明的结构组成框图。

图2是本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1所示，一种高压电气设备残余电荷检测装置，它主要由电压取样模块1、直流偏置模块2、主控制器3、声光报警模块4、电池模块5以及自检模块6组成，所述的电压取样模块1主要由一串接在被检线路上的取样电阻构成，所述取样电阻的两端连接于所述直流偏置模块2上，将取样电阻的负电压转换成主控制器能够识别的正电压，同时，通过二极管钳位输入信号的幅值，避免超范围的输入信号损坏主控制器的ADC通道；所述直流偏置模块2连接于采用ATMEL公司生产的ATMEGA16L芯片构成的主控制器3上，通过其模数转换功能，计算获得实际高压端的电压值，并根据电压的大小，通过相连的声光报警模块4给予不同程序的告警。

所述的声光报警模块4由指示灯和蜂鸣器组成，它们分别连接于主控制器3上；所述的电池模块5，通过4节1.5V钮扣电池串接，给直流偏置模块2和主控制器3的提供电源。

本发明所述的主控制器3还相连有一自检模块6，该自检模块在采样、检测电路时作以下显示：电量大于80%时，全亮，电量大于50%，两个亮，电量大于20%，一个亮，如果一个灯都不亮，表示电量太低，不能进行验电操作。

实施例：

本发明通过电压取样模块1的2kΩ取样电阻上流过电流，产生电压信号，对电压进行采样、判断和处理，通过直流偏置2模块将负电压装换成主控制器3能识别的正电压，进行电压大小检测，如果电压大于设定的安全电压，通过声光报警4驱动指示灯和蜂鸣器给予不同程序的告警，提醒工作人员，直流偏置2和主控制器3的电源由电池模块5的4节1.5V钮扣电池串接进行供电，同时装置还具有自检模块6，能对电池模块5剩余电量以及装置是否能够正常工作进行检测，当采样、检测电路能能正常工作，且电量大于80%时，全亮，电量大于50%，两个亮，电量大于20%，一个亮，如果一个灯都不亮，表示电量太低，不能进行验电操作。

    图2所示，为了提高验电盒的测量范围和测试精度，本发明并未采用常规的分立元件+逻辑器件的电路模式，而是选用了一款小型单片机控制器作为检测装置，该控制器是ATMEL公司生产的ATMEGA16L。

它具有如下特点:16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)，512 字节EEPROM，1K 字节SRAM，32 个通用I/O 口线，32 个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG 接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C),片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益的ADC ，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI 串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式；本发明选用该控制器，主要是应用了其中的模/数转换和省电模式。

输入的交直流电压信号，既有正电压，又有负电压，单片机的ADC输入只能允许正电压，因此，电路通过电阻R8给输入信号提供直流偏置，同时，二极管D1钳位输入信号的幅值，避免超范围的输入信号损坏单片机的ADC通道。这样，输入的交直流信号，通过单片机的模数转换，就可以计算获得实际高压端的电压值，从而根据电压的大小，给予不同程序的告警。

本发明可以做成较小的体积，只能放入很小的电池，因此，电路的低功耗要求也很高。常规的分立元件电路耦电很小，只有uA级别，所以可以长期无开关工作。而单片机的功耗正常时，可达mA级别，为了能提高验电器的电池续航能力，设计中采取了两个措施，一个是增加电源开关，不用时，主动切断电源节约电池能耗；另一个是使单片机在外接无电压时，进入低功耗模式，这时的电源电流也可以减小到uA级别。

内部的供电电池为6V，而单片机的工作电压范围是2.7-5.5V，当电池电压很低仍能正常工作，因此，还可以通过单片机的模数转换器，测量电池的电压值，并给予电量提示。

单片机丰富的外接I/O口和灵活的软件编程，让验电器的功能复杂性和测量精度有了质的提高。

Claims (3)

1.一种高压电气设备残余电荷检测装置，它主要由电压取样模块、直流偏置模块、主控制器、声光报警模块、电池模块组成，其特征在于所述的电压取样模块主要由一串接在被检线路上的取样电阻构成，所述取样电阻的两端连接于所述直流偏置模块上，将取样电阻的负电压转换成主控制器能够识别的正电压，同时，通过二极管钳位输入信号的幅值，避免超范围的输入信号损坏主控制器的ADC通道；所述直流偏置模块连接于采用ATMEL公司生产的ATMEGA16L芯片构成的主控制器上，通过其模数转换功能，计算获得实际高压端的电压值，并根据电压的大小，通过相连的声光报警模块给予不同程序的告警。

2.根据权利要求1所述的高压电气设备残余电荷检测装置，其特征在于所述的声光报警模块由指示灯和蜂鸣器组成，它们分别连接与主控制器上；所述的电池模块，通过4节1.5V钮扣电池串接，给直流偏置模块和主控制器的提供电源。

3.根据权利要求1或2所述的高压电气设备残余电荷检测装置，其特征在于所述的主控制器还相连有一自检模块，该自检模块在采样、检测电路时作以下显示：电量大于80%时，全亮，电量大于50%，两个亮，电量大于20%，一个亮，如果一个灯都不亮，表示电量太低，不能进行验电操作。