CN108732410A - 一种用于配电线路的电压测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于配电线路的电压测量装置，涉及配电线路监测技术领域，所述电压测量装置包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体在宽度方向的一侧铰接，另一侧设置有锁定装置，上壳体和下壳体之间沿长度方向设置有用于放置待测配电线路的凹槽；下壳体的中部设置有开槽，开槽内侧设置有用于接触待测配电线路的金属卡具，开槽中设置有用于推动金属卡具移动的推动装置；上壳体和下壳体的表面均设置有金属表壳；金属卡具和金属表壳之间串联有隔离电容和测量电容，测量电容的两端连接有测量电路。本发明可以直接安装在配电线路上进行监测，无需在线路安装一次设备，也不需要停电安装，适合在电网大规模部署。

Description

一种用于配电线路的电压测量装置

技术领域

本发明涉及配电线路监测技术领域，特别是指一种用于配电线路的电压测量装置。

背景技术

配电网是给城市和农村电力用户进行电力传输分配的网络，主要由降压变电站、配电线路、配电变压器等设备组成。我国的配电线路主要采取的是小电流接地系统，线路为三相三线制，线路的电压等级一般为10KV，个别地方也有20KV的系统。每条配电线路长短不同，线路走向复杂，往往都有多条分支线路，分支线路下面还有分支线路。为了掌握配电网运行状况，提高线路运行的经济效率，提高线路运行的安全可靠性，电力公司运维部门需要对线路的运行情况尽可能的掌握。

现有的电网监控方案主要分为两类：一是在变电站内安装测量装置，监控每条配电线路首端的电流电压参数并录制波形；二是在线路上安装配电开关，利用配电开关内部或者外部集成的电流和电压互感器，进行运行监控。

这两种监测方案技术方案复杂，需要在配电网安装一次设备，一般都需要停电安装。配电网不可能安装过多的一次设备，因为这些设备本身也是有使用寿命的，过多的一次设备增加了用户的维护工作量，也给配电网带来了新的隐患。另外，为了提高电网运行的可靠性，电力公司都严格规定了每条线路的计划停电时间，这宝贵的停电时间基本都用来执行对配电线路的计划维修任务，不可能给安装监控设备很多时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于配电线路的电压测量装置，其不需要在线路安装一次设备，也不需要停电安装，适合在电网大规模部署。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种用于配电线路的电压测量装置，包括壳体，所述壳体包括上壳体和下壳体，其中：

所述上壳体和下壳体均为长方形，所述上壳体和下壳体在宽度方向的一侧铰接，另一侧设置有锁定装置，所述上壳体和下壳体之间沿长度方向设置有用于放置待测配电线路的凹槽；

所述下壳体的中部设置有开槽，所述开槽内侧设置有用于接触待测配电线路的金属卡具，所述开槽中设置有用于推动所述金属卡具移动的推动装置；

所述上壳体和下壳体的表面均设置有金属表壳，所述上壳体的金属表壳和所述下壳体的金属表壳相连接；

所述金属卡具和所述金属表壳之间串联有隔离电容和测量电容，所述测量电容的两端连接有测量电路。

进一步的，所述待测配电线路的电压U0的计算公式为：

U0＝k0*U2

其中，k0为电压系数，通过标准电压源校准获得；U2为所述测量电容两端的电压。

进一步的，所述锁定装置为从所述下壳体下部穿入的第一螺钉。

进一步的，所述推动装置包括设置在所述开槽中的L形支架，所述L形支架上穿设有第二螺钉，所述第二螺钉的末端抵靠在所述金属卡具上。

进一步的，所述第一螺钉和第二螺钉均为头端带圆孔的螺钉。

进一步的，所述金属表壳为圆弧形。

进一步的，所述上壳体和下壳体的长度为200-240mm，宽度为120-160mm。

进一步的，所述测量电路包括依次连接的滤波电路、放大电路、模数转换电路和中央处理单元，所述中央处理单元上还连接有无线通信模块。

进一步的，所述上壳体的上表面中部凸设有把手。

进一步的，所述上壳体、下壳体和把手的材质均为尼龙+玻璃纤维增强复合材料，所述金属表壳和金属卡具的材质均为铝。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，应用时，旋转开启上壳体和下壳体，将待测配电线路放置在凹槽内，然后闭合上壳体和下壳体，并通过锁定装置将上壳体和下壳体固定住，最后通过推动装置推动金属卡具向上移动挤压住待测配电线路，使整个装置可靠的卡在配电线路上。整个操作过程可以通过绝缘设施来操作，从而实现带电安装。本发明可以直接安装在配电线路上进行监测，无需在线路安装一次设备，也不需要停电安装，适合在电网大规模部署。

附图说明

图1为本发明的用于配电线路的电压测量装置的安装结构图，其中图1(a)为正面结构图，图1(b)为侧面结构图，图1(c)为仰视结构图，图1(d)为剖面结构图；

图2为图1所示电压测量装置的安装过程图；

图3为图1所示电压测量装置的电路原理图；

图4为图1所示电压测量装置中待测配电线路对外壳的电势感应示意图；

图5为图1所示电压测量装置中测量电路的结构图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有技术中对配电线路监测时需要在配电网停电安装一次设备且一次设备不适合安装过多的问题，提供一种用于配电线路的电压测量装置。

如图1-5所示，本发明实施例提供的用于配电线路的电压测量装置，包括壳体1，壳体1包括上壳体11和下壳体12，其中：

上壳体11和下壳体12均为长方形，上壳体11和下壳体12在宽度方向的一侧铰接(具体可通过一个或两个销轴铰接，图1(c)中采用了两个销轴13)，从而使上壳体11和下壳体12可旋转开启和闭合，上壳体11和下壳体12的另一侧设置有锁定装置14，上壳体11和下壳体12之间沿长度方向设置有用于放置待测配电线路15的凹槽16；

下壳体12的中部设置有开槽17，开槽17内侧设置有用于接触待测配电线路15的金属卡具18，开槽17中设置有用于推动金属卡具18移动的推动装置19；

上壳体11和下壳体12的表面均设置有金属表壳(未示出)，上壳体11的金属表壳和下壳体12的金属表壳相连接；

金属卡具18和所述金属表壳之间串联有隔离电容C1和测量电容C2，测量电容C2的两端连接有测量电路。

本实施例的电压测量装置为开启式结构，应用时，旋转开启上壳体和下壳体，将待测配电线路放置在凹槽内(如图2所示)，然后闭合上壳体和下壳体，并通过锁定装置将上壳体和下壳体固定住，最后通过推动装置推动金属卡具向上移动挤压住待测配电线路(如图1(d)所示)，使整个装置可靠的卡在待测配电线路上。整个操作过程可以通过绝缘设施(如绝缘棒等)来操作，从而实现带电安装。

本实施例可以直接安装在配电线路上进行监测，无需在线路安装一次设备，也不需要停电安装，适合在电网大规模部署。

如图3所示，本发明技术利用电容分压的原理实现配电线路对地电压的测量。如图4所示，配电线路通电后，其周围会形成电场，在电场内的金属极板会被充电成为一个电极，两个极板之间的电压是可测量的。

如图3和5所示，电压测量装置内与待测配电线路接触的金属卡具18是测量装置的一个电极，上壳体11和下壳体12上的金属表壳是测量装置的另一个电极。在两个电极之间通过两个电容C1和C2连接起来，电容C1、C2的电压就是两个电极之间的电压。金属表壳与电压零参考点之间存在在分布电容C3，电压零参考点一般选择为大地。待测配电线路对参考点的电压等于电容C1、C2、C3及高压导线(即待测配电线路)与金属卡具18之间等效电容C4上的电压之和，当待测配电线路为裸导线时，配电线路对参考点之间的电容直接等于电容C1、C2和C3的电压之和。其中C1和C2的取值范围可以为470μF-1000μF。图3中，E0为待测配电线路对地形成的电场，E1为待测配电线路在上壳体金属表壳和下壳体金属表壳上形成的均匀电场。

待测配电线路对参考点的电压U0与电容C2上的电压U2之间存在线性关系，即：

U0＝k0*U2

其中，k0为电压系数，取值范围可以在500～1000之间，可以通过标准电压源校准获得；U2为测量电容C2两端的电压，通过测量装置内部的测量电路可以直接测得U2。

这样，就可以实现待测配电线路对参考点电压的测量，并且这种方式不需要停电安装测量装置。

配电线路电压高达几千伏特到几万伏特，测量电路容易受到强电磁干扰，上述实施例通过设置隔离电容C1的方式，解决了高压电磁干扰问题。测量电路与高压导体(即待测配电线路)之间不直接接触，由金属卡具18以及电容C1形成了隔离机制，这就确保了测量结果的稳定性，装置的可靠性。

如图1(d)所示，当上壳体11和下壳体12旋转闭合后，为方便实现两者的固定，锁定装置14可以为从下壳体12下部穿入的第一螺钉，这样便于在整个装置下方通过绝缘工具操作安装。上壳体11的金属表壳和下壳体12的金属表壳相连接，为实现该连接，既可以在装置内部通过导线相连，也可以通过此处的第一螺钉实现两个金属表壳的连接。

如图1(a)-(d)所示，推动装置19可以包括设置在开槽17中的L形支架191，L形支架191上穿设有第二螺钉192，第二螺钉192的末端抵靠在金属卡具18上。这样，通过开槽和L形支架的设计，能够使金属卡具有足够的上下移动距离，并且也方便第二螺钉的设置。

优选的，上述第一螺钉和第二螺钉均为头端带圆孔的螺钉，以便于在安装时使用绝缘棒来旋转操作，实现带电安装。为增加强度，第二螺钉还可以采用加粗设计，并且为进一步方便操作，如图1(a)所示，其上还可以穿设有横向定位杆1921。

整个装置的外壳形状越接近圆形越好，利于形成等势体，故上壳体11和下壳体12上的金属表壳优选为圆弧形。并且金属表壳面积越大越好，但是考虑到产品实用性，故对上壳体11和下壳体12的尺寸设计为：长200-240mm，宽120-160mm。这样大面积的极板(即金属表壳)确保了内部电场分布的均匀稳定性，防止了边缘电力线的畸变。同时，大面积极板的方式，可以确保极板上的能量充足，不会轻易受到周边环境的影响，确保测量结果稳定。

以上实施例中，如图5所示，测量电路可以包括依次连接的滤波电路31、放大电路32、模数转换电路33和中央处理单元34，中央处理单元34上还连接有无线通信模块35，以与外部配电网监控系统40通信。无线通信模块35可以采用WiFi、蓝牙、4G、5G等无线通信技术。应当理解的是，测量电路还可以采用本领域技术人员公知的其他电路形式，均不影响本发明技术方案的实施。

以上实施例中，上壳体11的上表面中部可以凸设有把手20，以便于安装操作。并且，上壳体11、下壳体12和把手20的材质可以均为尼龙+玻璃纤维增强复合材料，金属表壳和金属卡具18的材质可以均为铝，第一螺钉和第二螺钉的材质可以为不锈钢。

综上，按照本发明设计制造的配电线路电压测量装置，适用于0～35KV的配电网架空线路的电压测量，可测量的导线类型包括裸导线和绝缘导线。适用温度范围从-40℃～70℃，测量电压精度±2％。并且经测验，本发明的电压测量装置无论在测量准确度和精度方面均相较于现有技术有大幅提升。

如下表1所示，其中本发明的电压测量装置对应精确录波型故障指示器，现有技术的产品对应传统暂态录波型故障指示器，传统产品虽然可以检测电压，但是没有量化的精度(具体可参见行业内的技术规范)。

表1：

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于配电线路的电压测量装置，包括壳体，其特征在于，所述壳体包括上壳体和下壳体，其中：

所述上壳体和下壳体均为长方形，所述上壳体和下壳体在宽度方向的一侧铰接，另一侧设置有锁定装置，所述上壳体和下壳体之间沿长度方向设置有用于放置待测配电线路的凹槽；

所述下壳体的中部设置有开槽，所述开槽内侧设置有用于接触待测配电线路的金属卡具，所述开槽中设置有用于推动所述金属卡具移动的推动装置；

所述上壳体和下壳体的表面均设置有金属表壳，所述上壳体的金属表壳和所述下壳体的金属表壳相连接；

所述金属卡具和所述金属表壳之间串联有隔离电容和测量电容，所述测量电容的两端连接有测量电路。

2.根据权利要求1所述的用于配电线路的电压测量装置，其特征在于，所述待测配电线路的电压U0的计算公式为：

U0＝k0*U2

其中，k0为电压系数，通过标准电压源校准获得；U2为所述测量电容两端的电压。

3.根据权利要求1所述的用于配电线路的电压测量装置，其特征在于，所述锁定装置为从所述下壳体下部穿入的第一螺钉。

4.根据权利要求3所述的用于配电线路的电压测量装置，其特征在于，所述推动装置包括设置在所述开槽中的L形支架，所述L形支架上穿设有第二螺钉，所述第二螺钉的末端抵靠在所述金属卡具上。

5.根据权利要求4所述的用于配电线路的电压测量装置，其特征在于，所述第一螺钉和第二螺钉均为头端带圆孔的螺钉。

6.根据权利要求1所述的用于配电线路的电压测量装置，其特征在于，所述金属表壳为圆弧形。

7.根据权利要求1所述的用于配电线路的电压测量装置，其特征在于，所述上壳体和下壳体的长度为200-240mm，宽度为120-160mm。

8.根据权利要求1-7中任一所述的用于配电线路的电压测量装置，其特征在于，所述测量电路包括依次连接的滤波电路、放大电路、模数转换电路和中央处理单元，所述中央处理单元上还连接有无线通信模块。

9.根据权利要求8所述的用于配电线路的电压测量装置，其特征在于，所述上壳体的上表面中部凸设有把手。

10.根据权利要求9所述的用于配电线路的电压测量装置，其特征在于，所述上壳体、下壳体和把手的材质均为尼龙+玻璃纤维增强复合材料，所述金属表壳和金属卡具的材质均为铝。