CN105842550A - 新型多功能全智能核相仪装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型多功能全智能核相仪装置，包括信号采集装置和信号接收器。信号采集装置包括X采集装置和Y采集装置，X采集装置包括X采集器和X可伸缩绝缘操作杆，X采集器包括金属感应头、信号调理电路、调制电路、信号发射电路和电源控制电路，Y采集装置包括Y采集器和Y可伸缩绝缘操作杆，Y采集器包括金属感应头、信号调理电路、调制电路、信号发射电路和电源控制电路。信号接收器包括无线信号接收模块、MCU处理器模块、LCD显示屏模块、时钟信号模块、外部输入端口模块和电源控制模块。本发明采用独立的信号采集器与主机，通过无线数据传输，无需任何的导线连接，具有可靠的高电压电气安全隔离性能，操作使用十分安全。

Description

新型多功能全智能核相仪装置

技术领域

本发明涉及一种核相仪，特别涉及一种采用无线通信的多功能智能核相仪装置，属于电力检测设备领域。

背景技术

目前，在配电网的相序及相位检测中，常出现不同接线组别的两个供电网络，相位不同出现角度差，无法检测具体的角度差值，给判断电网是否能并列运行，实现手拉手的安全可靠供电带来难度和不便。若在10kV供电网络，高压柜的二次和环网柜的感应点进行核相检测，往往一台检测设备仪器无法完成。在100V的二次线路上和10kV高压供电网络中核相检测时，现有的仪器不能显示检测点的电压值，可能出现错误的判断。

发明内容

本发明新型多功能全智能核相仪装置公开了新的方案，将被测的高压相位号通过采集器处理后直接发射给接收器，无线数据传输，采用独立的信号采集与接收装置，主机与采集器之间无需任何的连接导线，解决了电网并列运行时相位检测采用有线传送信号带来的操作不便、故障率高的问题。

本发明新型多功能全智能核相仪装置包括信号采集装置和信号接收器，信号采集装置与信号接收器无线通信连接。信号采集装置包括X采集装置和Y采集装置，X采集装置包括X采集器和X可伸缩绝缘操作杆，X采集器固定在X可伸缩绝缘操作杆延伸端上，X采集器包括金属感应头、信号调理电路、调制电路、信号发射电路和电源控制电路，Y采集装置包括Y采集器和Y可伸缩绝缘操作杆，Y采集器固定在Y可伸缩绝缘操作杆延伸端上，Y采集器包括金属感应头、信号调理电路、调制电路、信号发射电路和电源控制电路。信号接收器包括无线信号接收模块、MCU处理器模块、LCD显示屏模块、时钟信号模块、外部输入端口模块和电源控制模块。信号调理电路将金属感应头发送来的信号处理后经过调制电路和信号发射电路形成无线信号，无线信号接收模块将收到的无线信号处理后传送给MCU处理器模块，MCU处理器模块将收到的信号处理后传送到LCD显示屏模块示出。

本发明新型多功能全智能核相仪装置采用独立的信号采集器与接收装置，通过无线数据传输，主机与采集器之间无需任何的导线连接，具有可靠的高电压电气安全隔离性能，操作使用十分安全。

附图说明

图1是本发明核相仪装置通信原理示意图。

图2是信号采集装置的原理示意图。

图3是信号接收器的原理示意图。

图4是金属感应头的一种具体实现方式的示意图。

图1中，271是耐磨防滑手持套。图4中，111是防脱弹片条。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明核相仪装置通信原理示意图。新型多功能全智能核相仪装置包括信号采集装置和信号接收器，信号采集装置与信号接收器无线通信连接。本方案的核相仪在核相过程中能检测和显示角度差和检测点电压，在100V的二次线路上和10kV高压供电网络上都能得到应用。本方案采用了无线通信传递检测信号，接收器放在地面，由地面人员直接判断相位差，减少了读取的麻烦，也减少了杆上和地面人员传话造成的失误。更重要的是，在高低压同杆的情况下，使用本方案的核相仪能确保核相作业人员的人身安全，有效防止触及临近用电低压线的危险。本方案采用一次性核相方式实现了从配电网的一次到开关柜二次、感应点三种情况核相时仅使用一台核相仪就能完成的技术目的，提高了检测工作的高效性。

本方案的信号采集装置包括X采集装置和Y采集装置，X采集装置包括X采集器和X可伸缩绝缘操作杆，X采集器固定在X可伸缩绝缘操作杆延伸端上，图2示出了X采集器包括金属感应头、信号调理电路、调制电路、信号发射电路和电源控制电路，Y采集装置包括Y采集器和Y可伸缩绝缘操作杆，Y采集器固定在Y可伸缩绝缘操作杆延伸端上，图2示出了Y采集器包括金属感应头、信号调理电路、调制电路、信号发射电路和电源控制电路。采集器的主要目的是实现对电压和相位信息的采集、处理和发送功能。采集器通过金属感应头感应电缆的电压和相位信号，将信号传给信号调理电路，调理后由信号采集电路采样电压信号和相位信号，这个过程是实时的。采集到的电压和相位信息，通过433MHz(X采集器)或315MHz(Y采集器)调制电路，调制成特定433MHz或315MHz信号，再由发射电路发射出去。具体是，采集器分为两路：X通道采集器和Y通道采集器。X通道采集器工作频率为433MHz，Y通道采集器工作频率为315MHz，采用军工厂声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高，当环境温度在-25～+85度之间变化时，频漂仅有3PPM/度。采集器采用ASK调制，在没有感应信号时，采集器会关闭调制、发射以及采集电路电源，以降低功耗。通过实验室环境监测，在空旷环境下，采集器的信号传输距离为100米左右。本方案的采集器可采用可换电池结构，逆时针旋转采集器外壳，将采集器外壳取下，将电池盖取下即可更换电池，电池型号为23A 12V。

本方案还针对采集器的采集头进行了改进，来增强操作人员在检测中的安全性。具体是金属感应头是金属钩状部件，X采集装置和Y采集装置通过上述金属钩状部件挂搭在线路上。同时，本方案的可伸缩绝缘操作杆可长达3米，从而不受电杆高度和电杆其它线路的影响，两个采集器可勾可挂，为杆上操作人带来轻巧、放便，不受接线影响。进一步，为了加强金属感应头挂搭在线路上的稳定性，避免轻易脱落，如图4所示，本方案的金属钩状部件可包括钩头和钩柄，钩头的自由端固定设有防脱弹片条，防脱弹片条自由端延伸至钩头与钩柄的连接部，被测线缆推开防脱弹片条进入钩头的内穹形成挂搭连接，取出时只需反向克服弹片条的弹性应力脱出即可。本方案的信号调理电路可以包括低通滤波电路、信号放大电路、AD采样电路和控制电路，线路电压感应原件将测得的弱电压信号经低通滤波电路滤除噪声后经信号放大电路放大后经AD采样电路转变成数字信号后经控制电路处理后通过调制电路、信号发射电路传送给信号接收器。

如图3所示，本方案的信号接收器包括无线信号接收模块、MCU处理器模块、LCD显示屏模块、时钟信号模块、外部输入端口模块和电源控制模块。信号调理电路将金属感应头发送来的信号处理后经过调制电路和信号发射电路形成无线信号，无线信号接收模块将收到的无线信号处理后传送给MCU处理器模块，MCU处理器模块将收到的信号处理后传送到LCD显示屏模块示出。信号接收器主要是手持机的形式，其主要功能为接收X、Y采集器发射的信号，解调信号获得电压和相位信息，通过一系列的运算，将结果显示在显示屏上。本方案的无线信号接收模块可以包括信号接收电路、滤波电路和信号整形电路，所述接收电路将收到的信号经所述滤波电路处理后经所述信号整形电路处理后传送给所述MCU处理器模块。

为了便于地面工作人员实时监控相位差和电压值，保证信号接收器的正常工作，本方案的信号接收器还包括全封闭绝缘塑胶壳体，无线信号接收模块、MCU处理器模块、LCD显示屏模块、时钟信号模块、外部输入端口模块和电源控制模块封装在全封闭绝缘塑胶壳体内，全封闭绝缘塑胶壳体正面上部设有LCD显示屏，全封闭绝缘塑胶壳体正面下部设有按键组，按键组包括开关按键、信号接收器显示模式按键和信号接收器显示帮助按键，LCD显示屏模块将收到的信号处理后通过LCD显示屏示出，监控人员通过按键组向MCU处理器模块发送外部指令。进一步，为了提高手持信号接收器的使用安全性，改善使用体验，如图1所示，本方案的全封闭绝缘塑胶壳体两侧设有耐磨防滑手持套，耐磨防滑手持套包覆全封闭绝缘塑胶壳体两侧整体，耐磨防滑手持套握持面上设有规则排列的防滑条状凸起，防滑条状凸起防止信号接收器从手中意外滑落。

为了使得地面监控人员更好地掌握测得的信号数据，为查询与分析检测历史数据提供便利，本方案的信号接收器还包括数据存储模块，数据存储模块根据设定的范围保存数据信息，监控人员通过外部输入指令查阅、处理数据存储模块内的信息。进一步，为了方便分析人员将检测得到的数据导入其它终端设备进行进一步整理分析使用，本方案的信号接收器还可以包括USB端口，外部终端设备通过USB端口查阅、复制、处理数据存储模块内的信息。另外，为了增强用户使用体验，改善设备的人性化设计，本方案的信号接收器还可以包括语音模块，语音模块将从MCU处理器模块得到的信号处理后通过真人发声的方式提示。

本方案的核相仪在测量相位信号时，操作人员需要将X、Y采集器旋转固定在绝缘杆顶端，拉伸绝缘杆，然后将采集器分别挂靠在被测的两根线缆上，这时，采集器即刻工作，把实时的电压和相位信息，通过315MHz和433MHz无线信号发射出去。按手持机上的“开/关”按键打开手持机，待开机初始化后，接收到采集器发射的无线信号，通过解调信号、提取数据，运算分析后，显示屏即可显示实时的相位和电压信息。同时，语音模块也可以同步通过外部扬声器播报所得数据信息。

上述方案中涉及的电力设备、电路、模块以及电子元器件除特别说明之外，根据其实现的具体功能可以选择本领域通用的设计和方案，也可以根据实际需要选择其他设计和方案。

本方案的新型多功能全智能核相仪装置为电网手拉手“N－1”电网的并列运行的相位检测提供了一种更安全、快捷、智能的解决方案，通过无线数据传输，独立的信号采集与接收装置，主机与采集器之间无需任何的连接导线，具有可靠的高电压电气安全隔离性能，操作使用十分安全。通过采用长达3米的可伸缩绝缘操作杆，不受电杆高度和电杆其它线路的影响，两个采集器可勾可挂，为杆上操作人带来轻巧、放便，也不受接线影响。特有的金属感应头设计使得采集器工作更加稳定。信号接收器(手持机)内部存储模块和USB端口的改进给数据的分析和加工带来了便利。接收器放在地面，由地面人员直接判断相位差，减少了读取的麻烦，也减少了杆上和地面人员传话造成的失误。更重要的是，在高低压同杆的情况下，使用本方案的智能核相仪能确保核相作业人员的人身安全，有效杜绝触及临近用电低压线的危险。本方案的一台仪器即可显示检测点的电压值，主机显示不同两待测系统实际的角度值，显示检测点网络电压值，直接判断电网是否能并列运行，从根本上解决配电网、室外环网柜小型紧凑式开关柜二次不能安全高效核相的现状，杜绝了所引发的电网和人身安全隐患，使手拉手的安全可靠供电更加安全和便捷。基于以上特点，本方案的新型多功能全智能核相仪装置相比现有的有线核相仪以及其他核相仪具有突出的实质性特点和显著的进步。

本方案的新型多功能全智能核相仪装置并不限于具体实施方式公开的内容，实施例中出现的技术方案可以单独存在，也可以相互包含，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。

Claims (10)

1.新型多功能全智能核相仪装置，其特征是包括信号采集装置和信号接收器，所述信号采集装置与所述信号接收器无线通信连接；所述信号采集装置包括X采集装置和Y采集装置，所述X采集装置包括X采集器和X可伸缩绝缘操作杆，所述X采集器固定在所述X可伸缩绝缘操作杆延伸端上，所述X采集器包括金属感应头、信号调理电路、调制电路、信号发射电路和电源控制电路，所述Y采集装置包括Y采集器和Y可伸缩绝缘操作杆，所述Y采集器固定在所述Y可伸缩绝缘操作杆延伸端上，所述Y采集器包括金属感应头、信号调理电路、调制电路、信号发射电路和电源控制电路；所述信号接收器包括无线信号接收模块、MCU处理器模块、LCD显示屏模块、时钟信号模块、外部输入端口模块和电源控制模块；所述信号调理电路将所述金属感应头发送来的信号处理后经过所述调制电路和信号发射电路形成无线信号，所述无线信号接收模块将收到的所述无线信号处理后传送给所述MCU处理器模块，所述MCU处理器模块将收到的信号处理后传送到所述LCD显示屏模块示出。

2.根据权利要求1所述的新型多功能全智能核相仪装置，其特征在于，所述金属感应头是金属钩状部件，所述X采集装置和所述Y采集装置通过所述金属钩状部件挂搭在线路上。

3.根据权利要求2所述的新型多功能全智能核相仪装置，其特征在于，所述金属钩状部件包括钩头和钩柄，所述钩头的自由端固定设有防脱弹片条，所述防脱弹片条自由端延伸至所述钩头与钩柄的连接部，被测线缆推开所述防脱弹片条进入所述钩头的内穹形成挂搭连接。

4.根据权利要求1所述的新型多功能全智能核相仪装置，其特征在于，所述信号调理电路包括低通滤波电路、信号放大电路、AD采样电路和控制电路，线路电压感应原件将测得的弱电压信号经所述低通滤波电路滤除噪声后经所述信号放大电路放大后经所述AD采样电路转变成数字信号后经所述控制电路处理后通过所述调制电路、信号发射电路传送给所述信号接收器。

5.根据权利要求1所述的新型多功能全智能核相仪装置，其特征在于，所述无线信号接收模块包括信号接收电路、滤波电路和信号整形电路，所述接收电路将收到的信号经所述滤波电路处理后经所述信号整形电路处理后传送给所述MCU处理器模块。

6.根据权利要求1或5所述的新型多功能全智能核相仪装置，其特征在于，所述信号接收器还包括全封闭绝缘塑胶壳体，所述无线信号接收模块、MCU处理器模块、LCD显示屏模块、时钟信号模块、外部输入端口模块和电源控制模块封装在所述全封闭绝缘塑胶壳体内，所述全封闭绝缘塑胶壳体正面上部设有LCD显示屏，所述全封闭绝缘塑胶壳体正面下部设有按键组，所述按键组包括开关按键、信号接收器显示模式按键和信号接收器显示帮助按键，所述LCD显示屏模块将收到的信号处理后通过所述LCD显示屏示出，监控人员通过所述按键组向所述MCU处理器模块发送外部指令。

7.根据权利要求6所述的新型多功能全智能核相仪装置，其特征在于，所述全封闭绝缘塑胶壳体两侧设有耐磨防滑手持套，所述耐磨防滑手持套包覆所述全封闭绝缘塑胶壳体两侧整体，所述耐磨防滑手持套握持面上设有规则排列的防滑条状凸起，所述防滑条状凸起防止所述信号接收器从手中意外滑落。

8.根据权利要求1所述的新型多功能全智能核相仪装置，其特征在于，所述信号接收器还包括数据存储模块，所述数据存储模块根据设定的范围保存数据信息，监控人员通过外部输入指令查阅、处理所述数据存储模块内的信息。

9.根据权利要求8所述的新型多功能全智能核相仪装置，其特征在于，所述信号接收器还包括USB端口，外部终端设备通过所述USB端口查阅、复制、处理所述数据存储模块内的信息。

10.根据权利要求1所述的新型多功能全智能核相仪装置，其特征在于，所述信号接收器还包括语音模块，所述语音模块将从所述MCU处理器模块得到的信号处理后通过真人发声的方式提示。