CN105929219A - 一种改进的全回路验电器及其控制方法 - Google Patents

一种改进的全回路验电器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改进的全回路验电器，包括串联连接的防死区输入模块、电流缩放模块、放大滤波模块、受控振荡模块、功率放大模块和声光报警模块，在电流缩放模块和放大滤波模块之间连接有抗干扰模块；防死区输入模块的输入端连接至控制器的输出端，功率放大模块的输出端连接至控制器的输入端，任意两个上述相邻的模块之间连接至控制器的输入端；防死区输入模块、电流缩放模块、放大滤波模块、受控振荡模块、功率放大模块、声光报警模块、抗干扰模块和控制器固定安装在外壳内。本发明还公开了一种上述改进的全回路验电器的控制方法。本发明可以解决现有技术的不足，提高了验电器的抗干扰能力和其自检能力。

Description

一种改进的全回路验电器及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种高压验电设备，尤其是一种改进的全回路验电器及其控制方法。
背景技术
高压设备和输配电线路在运行中有时会发生故障，维修人员在检修时，都会首先使用交流高压压电器对高压设备和输配电线路进行检测，然后，在确保安全的情况下，再试试维修。中国发明专利申请CN 103336168A公开了一种全回路交流自检高压验电装置，通过输入回路电阻与电容的配合，降低了验电器在检测低电压的响应时间，提高了全回路自检高压验电器的灵敏度，因此可以可靠地保证安全操作。但是，这种结构的验电器抗干扰能力差，自检过程无法准确判断故障点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种改进的全回路验电器及其控制方法，能够解决现有技术的不足，提高了验电器的抗干扰能力和其自检能力。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种改进的全回路验电器，包括串联连接的防死区输入模块、电流缩放模块、放大滤波模块、受控振荡模块、功率放大模块和声光报警模块，在电流缩放模块和放大滤波模块之间连接有抗干扰模块；抗干扰模块包括串联连接的第一电感、第二电感和第三电感，第一电感和第二电感以及第二电感和第三电感之间分别通过第一电容和第二电容接地；防死区输入模块的输入端连接至控制器的输出端，功率放大模块的输出端连接至控制器的输入端，任意两个上述相邻的模块之间连接至控制器的输入端，第一电容和第二电容分别通过第一运放和第二运放连接至控制器的输出端，第一运放的正向输入端通过第一电阻连接至控制器的输出端，第一运放的反向输入端通过第二电阻接地，第一运放的反向输入端通过第三电阻连接至第一运放的输出端，第一运放的输出端通过第四电阻连接至第一电容，第二运放的正向输入端通过第五电阻连接至控制器的输出端，第二运放的反向输入端通过第六电阻接地，第二运放的反向输入端通过第七电阻连接至第二运放的输出端，第二运放的输出端通过第八电阻连接至第二电容；防死区输入模块、电流缩放模块、放大滤波模块、受控振荡模块、功率放大模块、声光报警模块、抗干扰模块和控制器固定安装在外壳内。
作为优选，所述防死区输入模块、电流缩放模块、放大滤波模块、受控振荡模块、功率放大模块、声光报警模块和抗干扰模块的输出端各通过一个缓冲电感接地，缓冲电感与各模块的输出端之间连接有继电器的常开触点，控制器的输出端与继电器的控制线圈相连。
作为优选，所述防死区输入模块前设置有输入保护模块，输入保护模块包括三极管，三极管的集电极通过第九电阻连接至输入保护模块的输入端，三极管的发射极连接至输入保护模块的输出端，三极管的集电极通过串联的第十电阻、稳压二极管和可调电阻接地，三极管的基极连接至第十电阻和稳压二极管之间，三极管的发射极连接至稳压二极管和可调电阻之间。
作为优选，所述外壳接缝处的两侧设置有橡胶密封条，橡胶密封条的外侧设置有直线部，任意一侧的橡胶密封条上设置有凹槽部，另一侧的橡胶密封条上设置有与凹槽部对应的凸起部，凹槽部和凸起部都位于直线部的内侧，凹槽部和凸起部的内侧设置有斜面部。
一种用于上述的改进的全回路验电器的控制方法，包括以下步骤：
A、控制器的输出端向防死区输入模块输入自检信号，自检信号依次通过各个模块传输至功率放大模块后，被控制器的输入端采集；与此同时，控制器的输入模块对从各个模块中传出的自检信号进行同步采集；
B、以各个模块的输出端自检信号为基准，将各个模块输出的自检信号实际值与其理论值进行对比，计算出实际值与理论值的单一偏差率；以防死区输入模块输入端的自检信号为基准，将功率放大模块输出端的自检信号实际值与其理论值进行对比，计算出实际值与理论值的综合偏差率；
C、首先判断综合偏差率是否符合要求，若综合偏差率符合规定值，则判定验电器无故障，若综合偏差率超出要求规定值，则判定验电器出现故障；当验电器出现故障时，进一步判断各个单一偏差率是否超出规定值，超出规定值的单一偏差率所述模块判定为故障模块。
作为优选，所述单一偏差率和综合偏差率的计算方法为，
将实际值和理论值的最大值偏差率、最小值偏差率和平均值偏差率进行加权平均，得到最终的单一偏差率和综合偏差率；其中最大值偏差率的比例系数为0.3，最小值偏差率的比例系数为0.2，平均值偏差率的比例系数为0.5。
作为优选，所述实际值和理论值均采用电压信号和电流信号归一化后的信号强度之和表示。
作为优选，在自检完毕后，若验电器正常，控制器的输入端周期性地采集各个模块的输出信号，若出现信号异常波动，则通过控制器的输出端向第一电容和第二电容上施加修正信号，对验电器中出现的信号异常波动进行缓冲。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过改进验电器的电路结构，提高了验电器对于外界电场波动以及自身信号变化的缓冲适应能力。验电器的外壳结构可以有效地保护其内部的电路结构，使其不受外界灰尘水汽等的影响。基于上述电路结构开发出来的自检方法可以快速准确地确定故障位置；此外，通过控制器的输出调节，可以提高验电器的容错能力，并实现一定程度的纠错效果，从而降低由于故障或者干扰导致验电器电路自动断开的频率。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的原理图。
图2是本发明一个具体实施方式中抗干扰模块的电路图。
图3是发明一个具体实施方式中输入保护模块的电路图。
图4是发明一个具体实施方式中外壳的结构图。
图中：1、防死区输入模块；2、电流缩放模块；3、放大滤波模块；4、受控振荡模块；5、功率放大模块；6、声光报警模块；7、抗干扰模块；8、控制器；9、外壳；10、输入保护模块；11、橡胶密封条；12、直线部；13、凹槽部；14、凸起部；15、斜面部；16、弹簧体；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R6、第六电阻；R7、第七电阻；R8、第八电阻；R9、第九电阻；R10、第十电阻；C1、第一电容；C2、第二电容；L1、第一电感；L2第二电感；L、缓冲电感；A1、第一运放；A2、第二运放；K、继电器；Q；三极管；ZD、稳压二极管；VR、可调电阻。
具体实施方式
参照图1-4，一种改进的全回路验电器，包括串联连接的防死区输入模块1、电流缩放模块2、放大滤波模块3、受控振荡模块4、功率放大模块5和声光报警模块6，在电流缩放模块2和放大滤波模块3之间连接有抗干扰模块7；抗干扰模块7包括串联连接的第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3，第一电感L1和第二电感L2以及第二电感L2和第三电感L3之间分别通过第一电容C1和第二电容C2接地；防死区输入模块1的输入端连接至控制器8的输出端，功率放大模块5的输出端连接至控制器8的输入端，任意两个上述相邻的模块之间连接至控制器8的输入端，第一电容C1和第二电容C2分别通过第一运放A1和第二运放A2连接至控制器8的输出端，第一运放A1的正向输入端通过第一电阻R1连接至控制器8的输出端，第一运放A1的反向输入端通过第二电阻R2接地，第一运放A1的反向输入端通过第三电阻R3连接至第一运放A1的输出端，第一运放A1的输出端通过第四电阻R4连接至第一电容C1，第二运放A2的正向输入端通过第五电阻R5连接至控制器8的输出端，第二运放A2的反向输入端通过第六电阻R6接地，第二运放A2的反向输入端通过第七电阻R7连接至第二运放A2的输出端，第二运放A2的输出端通过第八电阻R8连接至第二电容C2；防死区输入模块1、电流缩放模块2、放大滤波模块3、受控振荡模块4、功率放大模块5、声光报警模块6、抗干扰模块7和控制器8固定安装在外壳9内。所述防死区输入模块1、电流缩放模块2、放大滤波模块3、受控振荡模块4、功率放大模块5、声光报警模块6和抗干扰模块7的输出端各通过一个缓冲电感L接地，缓冲电感L与各模块的输出端之间连接有继电器K的常开触点，控制器8的输出端与继电器K的控制线圈相连。所述防死区输入模块1前设置有输入保护模块10，输入保护模块10包括三极管Q，三极管Q的集电极通过第九电阻R9连接至输入保护模块10的输入端，三极管Q的发射极连接至输入保护模块10的输出端，三极管Q的集电极通过串联的第十电阻R10、稳压二极管ZD和可调电阻VR接地，三极管Q的基极连接至第十电阻R10和稳压二极管ZD之间，三极管Q的发射极连接至稳压二极管ZD和可调电阻VR之间。所述外壳9接缝处的两侧设置有橡胶密封条11，橡胶密封条11的外侧设置有直线部12，任意一侧的橡胶密封条11上设置有凹槽部13，另一侧的橡胶密封条11上设置有与凹槽部13对应的凸起部14，凹槽部13和凸起部14都位于直线部12的内侧，凹槽部13和凸起部14的内侧设置有斜面部15。凸起部14内设置有弹簧体16。
一种用于上述的改进的全回路验电器的控制方法，包括以下步骤：
A、控制器8的输出端向防死区输入模块1输入自检信号，自检信号依次通过各个模块传输至功率放大模块5后，被控制器8的输入端采集；与此同时，控制器8的输入模块对从各个模块中传出的自检信号进行同步采集；
B、以各个模块的输出端自检信号为基准，将各个模块输出的自检信号实际值与其理论值进行对比，计算出实际值与理论值的单一偏差率；以防死区输入模块1输入端的自检信号为基准，将功率放大模块5输出端的自检信号实际值与其理论值进行对比，计算出实际值与理论值的综合偏差率；
C、首先判断综合偏差率是否符合要求，若综合偏差率符合规定值，则判定验电器无故障，若综合偏差率超出要求规定值，则判定验电器出现故障；当验电器出现故障时，进一步判断各个单一偏差率是否超出规定值，超出规定值的单一偏差率所述模块判定为故障模块。
所述单一偏差率和综合偏差率的计算方法为，
将实际值和理论值的最大值偏差率、最小值偏差率和平均值偏差率进行加权平均，得到最终的单一偏差率和综合偏差率；其中最大值偏差率的比例系数为0.3，最小值偏差率的比例系数为0.2，平均值偏差率的比例系数为0.5。
所述实际值和理论值均采用电压信号和电流信号归一化后的信号强度之和表示。
在自检完毕后，若验电器正常，控制器8的输入端周期性地采集各个模块的输出信号，若出现信号异常波动，则通过控制器8的输出端向第一电容C1和第二电容C2上施加修正信号，对验电器中出现的信号异常波动进行缓冲。若异常点出现在抗干扰模块之前，则首先在第一电容上施加修正信号，对异常信号进行初步缓冲，然后根据施加修正信号后对后续模块的影响，在第二电容上施加另外一个修正信号。若通过施加两个修正信号还是无法将异常信号消减至规定范围以内，则还可以通过在防死区输入模块1的输入端加入一个相对较弱的修正信号来对整个电路系统进行调整。若经过上述调整后系统中还是存在超标的异常信号，则控制相应位置的继电器常开触点闭合，利用缓冲电感将出现异常的部分进行接地处理。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种改进的全回路验电器，包括串联连接的防死区输入模块(1)、电流缩放模块(2)、放大滤波模块(3)、受控振荡模块(4)、功率放大模块(5)和声光报警模块(6)，其特征在于：在电流缩放模块(2)和放大滤波模块(3)之间连接有抗干扰模块(7)；抗干扰模块(7)包括串联连接的第一电感(L1)、第二电感(L2)和第三电感(L3)，第一电感(L1)和第二电感(L2)以及第二电感(L2)和第三电感(L3)之间分别通过第一电容(C1)和第二电容(C2)接地；防死区输入模块(1)的输入端连接至控制器(8)的输出端，功率放大模块(5)的输出端连接至控制器(8)的输入端，任意两个上述相邻的模块之间连接至控制器(8)的输入端，第一电容(C1)和第二电容(C2)分别通过第一运放(A1)和第二运放(A2)连接至控制器(8)的输出端，第一运放(A1)的正向输入端通过第一电阻(R1)连接至控制器(8)的输出端，第一运放(A1)的反向输入端通过第二电阻(R2)接地，第一运放(A1)的反向输入端通过第三电阻(R3)连接至第一运放(A1)的输出端，第一运放(A1)的输出端通过第四电阻(R4)连接至第一电容(C1)，第二运放(A2)的正向输入端通过第五电阻(R5)连接至控制器(8)的输出端，第二运放(A2)的反向输入端通过第六电阻(R6)接地，第二运放(A2)的反向输入端通过第七电阻(R7)连接至第二运放(A2)的输出端，第二运放(A2)的输出端通过第八电阻(R8)连接至第二电容(C2)；防死区输入模块(1)、电流缩放模块(2)、放大滤波模块(3)、受控振荡模块(4)、功率放大模块(5)、声光报警模块(6)、抗干扰模块(7)和控制器(8)固定安装在外壳(9)内。
2.根据权利要求1所述的改进的全回路验电器，其特征在于：所述防死区输入模块(1)、电流缩放模块(2)、放大滤波模块(3)、受控振荡模块(4)、功率放大模块(5)、声光报警模块(6)和抗干扰模块(7)的输出端各通过一个缓冲电感(L)接地，缓冲电感(L)与各模块的输出端之间连接有继电器(K)的常开触点，控制器(8)的输出端与继电器(K)的控制线圈相连。
3.根据权利要求1所述的改进的全回路验电器，其特征在于：所述防死区输入模块(1)前设置有输入保护模块(10)，输入保护模块(10)包括三极管(Q)，三极管(Q)的集电极通过第九电阻(R9)连接至输入保护模块(10)的输入端，三极管(Q)的发射极连接至输入保护模块(10)的输出端，三极管(Q)的集电极通过串联的第十电阻(R10)、稳压二极管(ZD)和可调电阻(VR)接地，三极管(Q)的基极连接至第十电阻(R10)和稳压二极管(ZD)之间，三极管(Q)的发射极连接至稳压二极管(ZD)和可调电阻(VR)之间。
4.根据权利要求1所述的改进的全回路验电器，其特征在于：所述外壳(9)接缝处的两侧设置有橡胶密封条(11)，橡胶密封条(11)的外侧设置有直线部(12)，任意一侧的橡胶密封条(11)上设置有凹槽部(13)，另一侧的橡胶密封条(11)上设置有与凹槽部(13)对应的凸起部(14)，凹槽部(13)和凸起部(14)都位于直线部(12)的内侧，凹槽部(13)和凸起部(14)的内侧设置有斜面部(15)。
5.一种用于权利要求1-4任意一项所述的改进的全回路验电器的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
A、控制器(8)的输出端向防死区输入模块(1)输入自检信号，自检信号依次通过各个模块传输至功率放大模块(5)后，被控制器(8)的输入端采集；与此同时，控制器(8)的输入模块对从各个模块中传出的自检信号进行同步采集；
B、以各个模块的输出端自检信号为基准，将各个模块输出的自检信号实际值与其理论值进行对比，计算出实际值与理论值的单一偏差率；以防死区输入模块(1)输入端的自检信号为基准，将功率放大模块(5)输出端的自检信号实际值与其理论值进行对比，计算出实际值与理论值的综合偏差率；
C、首先判断综合偏差率是否符合要求，若综合偏差率符合规定值，则判定验电器无故障，若综合偏差率超出要求规定值，则判定验电器出现故障；当验电器出现故障时，进一步判断各个单一偏差率是否超出规定值，超出规定值的单一偏差率所述模块判定为故障模块。
6.根据权利要求5所述的改进的全回路验电器的控制方法，其特征在于：所述单一偏差率和综合偏差率的计算方法为，
将实际值和理论值的最大值偏差率、最小值偏差率和平均值偏差率进行加权平均，得到最终的单一偏差率和综合偏差率；其中最大值偏差率的比例系数为0.3，最小值偏差率的比例系数为0.2，平均值偏差率的比例系数为0.5。
7.根据权利要求6所述的改进的全回路验电器的控制方法，其特征在于：所述实际值和理论值均采用电压信号和电流信号归一化后的信号强度之和表示。
8.根据权利要求5所述的改进的全回路验电器的控制方法，其特征在于：在自检完毕后，若验电器正常，控制器(8)的输入端周期性地采集各个模块的输出信号，若出现信号异常波动，则通过控制器(8)的输出端向第一电容(C1)和第二电容(C2)上施加修正信号，对验电器中出现的信号异常波动进行缓冲。
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