CN109991465A - 一种抗干扰型接触网天窗修专用验电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗干扰型接触网天窗修专用验电器。该验电器包括验电装置和绝缘操作杆，验电装置包括高压接触探针和验电器头，高压接触探针一端可拆卸固定连接于绝缘操作杆，验电器头包括外壳和设于外壳内的电路板，电路板上设置有选频电路、高频抑制电路、门控电路、声光报警驱动电路以及与选频电路输入端连接的铅锤导线，铅锤导线伸出外壳前端并悬挂在高压接触探针上，选频电路输出端与高频抑制电路的输入端连接，高频抑制电路的输出端与门控电路的输入端连接，门控电路的输出端与声光报警驱动电路的输入端连接。本发明提供的抗干扰型接触网天窗修专用验电器，有效地消除了寄生电容的影响，抗电磁干扰性能强，稳定性好，测量准确度高。

Description

一种抗干扰型接触网天窗修专用验电器

技术领域

本发明涉及验电设备技术领域，特别是涉及一种抗干扰型接触网天窗修专用验电器。

背景技术

当前，为尽可能减少接触网停电检修作业对运输组织的影响，牵引供电系统停电检修普遍采用分线或分区停电方式，主要包括：复线区段接触网V 型天窗分行别停电；分区分束供电的站场局部停电；多馈线的变电所单馈线停电。

在以上几种停电方式下，在对已断电的线路或设备进行验电操作时，因临线区段或临近设备有电，验电器经常会误发“有电”声光报警指示，从而对验电结果造成错误的判定，直接影响接触网天窗修作业的顺利进行，甚至可能引发人身安全事故。

行业内当前普遍采用参考标准为DL740-2000的接触式电容型验电器。其基本原理是，将验电器与被测部件相接触，通过检测流过验电器对地杂散电容中的电流来指示电压是否存在。

当前普遍使用的验电器在牵引供电系统验电时，主要存在如下误示有电问题：

(1)接触网V型天窗(单行别停电，下同)时，如在下行接触网天窗带电的情况下，验电器在已停电(指已断开相应的断路器和隔离开关，下同) 的上行接触网设备上验电指示“有电”。

(2)在枢纽站、区段站接触网局部停电时，在距相邻带电设备较近的已停电接触网设备上验电指示“有电”。

(3)V型天窗时，在已停电的变电所馈出线设备(如馈线隔离开关外侧、抗雷圈及其引线等处)上验电指示“有电”。

(4)枢纽变电所内，在局部停电的馈线设备上验电指示“有电”。

(5)变电所内，在已停电的馈线多个设备上验电，部分设备或处所间歇性指示“有电”，另一设备或处所却指示“无电”。

(6)在已接地设备上，如在已安装接地线的变电所馈电线、隔离开关底座的接地引下线、穿墙套管固定安装接地的底座上，局部验电指示“有电”。

因牵引供电系统的线路和设备布置的特殊性、复杂性和系统停电方式的多样性，分析其误示有电的原因，主要有线路电磁感应影响、静电感应影响、空间电场分布影响、高频电磁兼容问题等，同时验电器的物理结构、检测原理、设计参数亦有诸多不适应，难以适应现场多种工况的需要，鉴于以上误示有电的严重情况，亟须对验电器抗干扰性能进行提高改进。

发明内容

本发明提供一种抗干扰型接触网天窗修专用验电器，有效地消除了对地等效电容的影响，电磁兼容能力强，抗电磁干扰性能强，安全性能可靠，稳定性好，测量准确度高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种抗干扰型接触网天窗修专用验电器，包括验电装置和绝缘操作杆，所述验电装置包括高压接触探针和验电器头，所述高压接触探针一端可拆卸的固定连接于所述绝缘操作杆上，所述验电器头包括外壳和设于外壳内的电路板，所述电路板上设置有选频电路、高频抑制电路、门控电路、声光报警驱动电路以及与所述选频电路的输入端连接的铅锤导线，所述铅锤导线伸出所述外壳前端并悬挂在所述高压接触探针上，所述选频电路的输出端与所述高频抑制电路的输入端电性连接，所述高频抑制电路的输出端与所述门控电路的输入端电性连接，所述门控电路的输出端与所述声光报警驱动电路的输入端电性连接。

可选的，所述高频抑制电路由电感L2和串联设置的电容C1、C2组成，所述串联设置的电容C1、C2并联在所述电感L2的两端，所述电容C1的一端与所述电感L1的一端相连接作为所述高频抑制电路的输入端，所述电容 C2的一端与所述电感L1的另一端相连接作为所述高频抑制电路的输出端。

可选的，所述门控电路包括电阻R1、电阻R2和三极管Q1，所述电阻 R1的一端与所述高频抑制电路的输入端相连接，所述电阻R1的另一端分别所述三极管Q1的基极、电阻R2的一端相连接，所述三极管Q1的发射极、集电极分别连接至所述声光驱动电路的输入端，所述电阻R2的另一端连接至所述三极管Q1的发射极。

可选的，所述三极管Q1采用的型号为9014。

可选的，所述高压接触探针内设置有电磁储能电路。

可选的，所述绝缘操作杆的末端设置有握手柄。

可选的，所述验电器头还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩套设在所述外壳上。

该技术与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明提供的一种抗干扰型接触网天窗修专用验电器，运行行别接触网上的高次谐波可能影响停电行别接触网上感应电压分布，从而对验电器验电过程产生干扰，为合理规避该影响，对验电器内部进行适当改进，增加高频抑制电路，增加选频电路，对高次谐波尤其是特定峰值较高的频段进行滤波抑制，并改善工频响应，提高信噪比，从而降低高频干扰、降低误报概率，改变验电器启动门控电压采样回路设计，抑制感应电干扰。现场验电时，验电器对地等效电容受验电人员操作方式的直接影响，可能对验电结果造成干扰。为规避对地等效电容的对验电结果的影响，验电器采取两方面的改进措施，一是对验电器头进行铅垂向改进，即确保无论在何种操作状态下，均可保证验电器头对地始终处于铅垂方向，从而减少对地等效电容的影响，二是对验电器头增加外屏蔽，即对水平方向的对地等效电容进行局部屏蔽，从而进一步降低其影响。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图说明

图1为本发明实施例抗干扰型接触网天窗修专用验电器的结构示意图；

图2为本发明实施例验电器头的结构示意图；

图3为本发明实施例验电器改进前操作方式的影响示意图；

图4为本发明实施例验电器改进后操作方式的影响示意图；

图5为本发明实施例接触网V停验电等效电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种抗干扰型接触网天窗修专用验电器，有效地消除了对地等效电容的影响，电磁兼容能力强，抗电磁干扰性能强，安全性能可靠，稳定性好，测量准确度高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例程控可变接地电阻的直流接地电树枝试验系统的结构示意图，如图1所示，一种抗干扰型接触网天窗修专用验电器，包括验电装置和绝缘操作杆3，所述验电装置包括高压接触探针1和验电器头2，所述高压接触探针1一端可拆卸的固定连接于所述绝缘操作杆3上。所述绝缘操作杆3的末端设置有握手柄4。所述验电器头2还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩套设在所述外壳5上。

图2为本发明实施例验电器头的结构示意图，如图2所示，所述验电器头2包括外壳5和设于外壳内的电路板，所述电路板上设置有选频电路6、高频抑制电路7、门控电路8、声光报警驱动电路9以及与所述选频电路6 的输入端连接的铅锤导线10，所述铅锤导线10伸出所述外壳5前端并悬挂在所述高压接触探针1上，所述选频电路6的输出端与所述高频抑制电路7 的输入端电性连接，所述高频抑制电路7的输出端与所述门控电路8的输入端电性连接，所述门控电路8的输出端与所述声光报警驱动电路9的输入端电性连接。所述高频抑制电路7由电感L2和串联设置的电容C1、C2组成，所述串联设置的电容C1、C2并联在所述电感L2的两端，所述电容C1的一端与所述电感L1的一端相连接作为所述高频抑制电路的输入端，所述电容 C2的一端与所述电感L1的另一端相连接作为所述高频抑制电路7的输出端。所述门控电路包括电阻R1、电阻R2和三极管Q1，所述电阻R1的一端与所述高频抑制电路7的输入端相连接，所述电阻R1的另一端分别所述三极管Q1的基极、电阻R2的一端相连接，所述三极管Q1的发射极、集电极分别连接至所述声光驱动电路9的输入端，所述电阻R2的另一端连接至所述三极管Q1的发射极。所述三极管Q1采用的型号为9014。所述高压接触探针1内设置有电磁储能电路。门控电路8位于声光报警驱动电路9输入端，采用集成C-MOS场效应管器件，利于降低信号源输出阻抗，提高验电检测的灵敏度和可靠性能。垂直方向对地等效电容C3是一种虚拟等效电容，垂直方向对地等效电容C3的一端与所述三极管的发射极相连接，所述垂直方向对地等效电容C3的另一端与大地相连接。

图3为本发明实施例验电器改进前操作方式的影响示意图，如图3所示，现场验电时，验电器对地等效电容受验电人员操作方式的直接影响，可能对验电结果造成干扰。在A点验电时，若操作人员靠近支柱侧验电，其通过验电器电容电流将包括C3_1和C3_2的影响，现场实际情况较图3可能更为复杂。为规避C3_2的对验电结果的影响，本验电器采取两方面的改进措施，一是对验电器头进行铅垂向改进，即确保无论在何种操作状态下，均可保证验电器头对地始终处于铅垂方向，从而减少C3_2的影响。二是对验电器增加外屏蔽，即对水平方向的C3_2进行局部屏蔽，从而进一步降低其影响，验电器改进后操作方式的影响示意图如图4所示。优化产品内部配线结构，提高检测信号响应稳定性：一是对重要检测部件进行整体绝缘封装处理，降低外部受潮、过热等因素对内部零配件工作质量的影响，并增加其使用寿命；二是在验电高压探针后端增设自举电磁储能电路提高对负荷波动情况下或系统闪变引起的响应灵敏度，保证在相当幅度波动下验电器不致于断续报警而造成误判断。高压接触探针：顶端直接与高压设备或线路导电体接触，下端与验电器头的选频电路输入端连接，同时与感应头屏蔽罩等电位连接。

图5为本发明实施例接触网V停验电等效电路图，如图5所示，以复线区间接触网线路V型天窗为例，下行211回路带电、上行212回路停电的状态时，其在212馈线上验电时的等效电路图。图中，211合位，271/212断开位(未划出隔离开关)。C1_n为下行对地分布电容，C2_n为上行分布电容， C12_n为上下行之间分布耦合电容。因线路分布较广，且实际情况不一，各处实际等效电容略有差别，局部可能相对较大(如站场上下行接触网之间)。若211馈线正常取流，其对已停电的212馈线可能同时存在静电感应和电磁感应影响，故212馈线上可能存在一定的感应电压。从原理上分析，该感应电压值既与接触网系统结构有关，也与上下行接触网间的空间分布参数有关，如上下行空间相对距离、对地距离及其沿线路方向的相对平行距离，直接影响电磁场耦合情况；还与下行211负荷电流大小与频率特性有关，其电流大小影响磁势大小，既而影响空间磁感应强度，而区段分布电容及其它分布参数的变化将直接影响频率响应特性，进而影响212馈线感应电压。除线路本身可能存在一定的感应电压外，验电器本身在验电过程中，流过其触发回路的电容电流，与其本身对地等效电容C3有关，C3的大小直接影响验电器是否触发声光报警。在现场验电过程中，不同操作方式或者操作空间直接影响干扰电场、影响C3大小，从而间接影响是否启动报警。因此，选择合适的启动电压值尤为重要。

为保证的一定的灵敏度，电容型验电器启动电压按照电力行业标准 DL740-2000规定，工程应用倍数一般取低位数，现场实际测试多在 (0.18-0.25)UN间，该值相对偏小，与牵引供电系统实际情况不甚相符。为确定合适的启动电压，我们对全段所有接触网不同区段进行了调查和测算、分析，并模拟了极端条件下进行验电的操作过程，并考虑一定的灵敏度的基础上，对现行验电器采用三极管电流放大效应来启动门控电路的设计原理进行了该进，改为采用电场效应控制技术来启动验电器门控电路。采取选频措施，提高工频信噪比。管内各线路均有直流型、交流型多型机车混跑，主要包括韶山系列、和谐系列和各型动车组，其负荷谐波参数不一，经现场全面测试，存在如下特点：一是谐波综合含量高，THD瞬时可达37％以上，波形严重畸变。二是谐波频次分布广，除存在相当含量的低次谐波外，还存在一定的高次谐波，最高阶数甚至到49次以上，频率高达(1.75-2.45)KHz以上。三是谐波电压与谐波电流同时存在，从而对空间电磁场产生相应影响。运行行别接触网上的高次谐波可能影响停电行别接触网上感应电压分布，从而对验电器验电过程产生干扰，为合理规避该影响，对验电器内部进行适当改进，增强高频抑制，增加选频单元，对高次谐波尤其是特定峰值较高的频段进行滤波抑制，并改善工频响应，提高信噪比，从而降低高频干扰、降低误报概率。2018年5月起将试制验电器正式配备长沙变配电车间在检修作业过程中使用，使用效果比较以前使用的验电器在抗干扰性方面有明显的提高，在V 停状态下累计试用操作130次未发生1起验电器由于周围带电设备线路干扰而误起动现象。

本发明提供的一种抗干扰型接触网天窗修专用验电器，运行行别接触网上的高次谐波可能影响停电行别接触网上感应电压分布，从而对验电器验电过程产生干扰，为合理规避该影响，对验电器内部进行适当改进，增加高频抑制电路，增加选频电路，对高次谐波尤其是特定峰值较高的频段进行滤波抑制，并改善工频响应，提高信噪比，从而降低高频干扰、降低误报概率，改变验电器启动门控电压采样回路设计，抑制感应电干扰。现场验电时，验电器对地等效电容受验电人员操作方式的直接影响，可能对验电结果造成干扰。为规避对地等效电容的对验电结果的影响，验电器采取两方面的改进措施，一是对验电器头进行铅垂向改进，即确保无论在何种操作状态下，均可保证验电器头对地始终处于铅垂方向，从而减少对地等效电容的影响，二是对验电器头增加外屏蔽，即对水平方向的对地等效电容进行局部屏蔽，从而进一步降低其影响。本发明提供一种抗干扰型接触网天窗修专用验电器，有效地消除了对地等效电容的影响，电磁兼容能力强，抗电磁干扰性能强，安全性能可靠，稳定性好，测量准确度高。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种抗干扰型接触网天窗修专用验电器，其特征在于，包括验电装置和绝缘操作杆，所述验电装置包括高压接触探针和验电器头，所述高压接触探针一端可拆卸的固定连接于所述绝缘操作杆上，所述验电器头包括外壳和设于外壳内的电路板，所述电路板上设置有选频电路、高频抑制电路、门控电路、声光报警驱动电路以及与所述选频电路的输入端连接的铅锤导线，所述铅锤导线伸出所述外壳前端并悬挂在所述高压接触探针上，所述选频电路的输出端与所述高频抑制电路的输入端电性连接，所述高频抑制电路的输出端与所述门控电路的输入端电性连接，所述门控电路的输出端与所述声光报警驱动电路的输入端电性连接。

2.根据权利要求1所述的抗干扰型接触网天窗修专用验电器，其特征在于，所述高频抑制电路由电感L2和串联设置的电容C1、C2组成，所述串联设置的电容C1、C2并联在所述电感L2的两端，所述电容C1的一端与所述电感L1的一端相连接作为所述高频抑制电路的输入端，所述电容C2的一端与所述电感L1的另一端相连接作为所述高频抑制电路的输出端。

3.根据权利要求1所述的抗干扰型接触网天窗修专用验电器，其特征在于，所述门控电路包括电阻R1、电阻R2和三极管Q1，所述电阻R1的一端与所述高频抑制电路的输入端相连接，所述电阻R1的另一端分别所述三极管Q1的基极、电阻R2的一端相连接，所述三极管Q1的发射极、集电极分别连接至所述声光驱动电路的输入端，所述电阻R2的另一端连接至所述三极管Q1的发射极。

4.根据权利要求3所述的抗干扰型接触网天窗修专用验电器，其特征在于，所述三极管Q1采用的型号为9014。

5.根据权利要求1所述的抗干扰型接触网天窗修专用验电器，其特征在于，所述高压接触探针内设置有电磁储能电路。

6.根据权利要求1所述的抗干扰型接触网天窗修专用验电器，其特征在于，所述绝缘操作杆的末端设置有握手柄。

7.根据权利要求1所述的抗干扰型接触网天窗修专用验电器，其特征在于，所述验电器头还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩套设在所述外壳上。