CN111122954B - 便携式高压线路数字验电指示器及其指示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便携式高压线路数字验电指示器及其指示方法，本发明解决现有技术问题，其技术方案要点是：电压感应式传感器的输出端依次通过采集电路以及模数转换电路与单片机电连接，单片机与存储器电连接，单片机通过无线发送芯片与信号处理装置通信连接，信号处理装置配置在绝缘杆底部包括指示电路、无线接收芯片、ARM控制器和语音播报装置，ARM控制器通过无线接收芯片接收的检测装置的输出信号，指示电路和语音播报装置均与的ARM控制器电连接，无线接收芯片和无线发送芯片均配置在绝缘杆的内部。
Description
技术领域
本发明属于一种数字验电指示器，涉及一种便携式高压线路数字验电指示器。
背景技术
为了对新投运或检修后的高压线路送电情况进行实时检验，通常只能在变电站内利用PT降压在二次端进行，但是对于站外线路由于无法临时安装PT柜，目前还无法进行电压及电压电能质量进行检测，为此提出一种便携式多功能高压线路验电指示器，该验电器采用电场耦合原理获得高压线路是否带电信息，进而实现对高压线路是否带电检测，在此基础上完全可以利用电阻分压原理，进行分压获得高压线路对地电压进而实现对电压及电压谐波含量的测量，并采用语音合成技术对测量结果进行语音播报。但是现有设备上缺少类似的功能。
发明内容
本发明解决了现有技术对于站外线路由于无法临时安装PT柜，目前还无法进行电压及电压电能质量进行检测的问题，提供一种便携式高压线路数字验电指示器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种便携式高压线路数字验电指示器，包括分置在绝缘杆两端的检测装置和信号处理装置，所述检测装置配置在所述绝缘杆的顶部，所述检测装置包括电压感应式传感器、采集电路、模数转换电路、单片机、存储器和无线发送芯片，所述电压感应式传感器的输出端依次通过采集电路以及模数转换电路与单片机电连接，所述单片机与所述存储器电连接，所述单片机通过无线发送芯片与所述信号处理装置通信连接，所述信号处理装置配置在绝缘杆底部包括指示电路、无线接收芯片、ARM控制器和语音播报装置，所述ARM控制器通过无线接收芯片接收所述的检测装置的输出信号，所述指示电路和所述语音播报装置均与所述的ARM控制器电连接，其特征在于：所述无线接收芯片和所述无线发送芯片均配置在所述绝缘杆的内部，所述绝缘杆上部开设有供无线发送芯片与单片机连接的上走线孔，所述绝缘杆下部开设有供无线接收芯片与ARM控制连接的下走线孔，所述上走线孔和所述下走线孔处均配置有与走线线径相匹配的屏蔽圈。
本申请提供了一种硬件基础，可以采用电场耦合原理获得高压线路是否带电信息，进而实现对高压线路是否带电检测，在此基础上完全可以利用电阻分压原理，进行分压获得高压线路对地电压进而实现对电压及电压谐波含量的测量，并采用语音合成技术对测量结果进行语音播报。同时采用无线传输的方式也有较好的电气隔离效果，为了增强整个效果，还采用了屏蔽圈的方式，所述屏蔽圈就是包设在线上的多层叠加的金属屏蔽环、圈。
作为优选，所述采集电路包括若干个锁存电路、前级选通电路、移相电路、后级触发电路以及波形叠加电路，所述电压感应式传感器的输出端与并联的所有前级选通电路的输入端连接，每个前级选通电路均对应有一个锁存电路，每个前级选通电路的输出端均与对应的锁存电路的输入端连接，所有的锁存电路均对应有一个移向电路，所述锁存电路的输出端通过后级触发电路与对应的移相电路的输入端连接，移相电路的输出端与波形叠加电路的输入端连接，波形叠加电路的输出端通过模数转换电路与所述单片机电连接，所述前级选通电路和后级触发电路的控制端均与单片机电连接。验电是一个很容易实现的过程，但是谐波检测则需要对波形进行处理，波形处理的过程中如果对波形进行叠加，既不会对高次谐波的获取产生影响，另外也防止了放大电路中电容器件等容性负载对高次谐波的滤波作用，而且对于多次波形叠加后对于检测正确性也更有保障。
作为优选，所述前级选通电路和后级触发电路均为高频触发器或高频电子开关。
作为优选，所述模数转换芯片为AD7490模数转换芯片，所述ARM控制器为STM32控制芯片，所述存储器为TF卡存储器，所述显示装置为TFT_LED。
作为优选，每个前级选通电路的选通时间均为1/50秒或2/50秒、3/50秒、4/50秒、1/10秒，相邻前级选通电路的延迟选通时间与前级选通电路的选通时间相等。主要设置是和工频相匹配，能够有较好的适应性，而且在选择波形的时候由于不可能正好完整的取到一个波形，所以可以选取大于一个完整波形的电压数据，通过移相的方式使得波形原点一致后即可叠加，以此方式获取叠加后的数据，在单片机内即可保存传输用于ARM控制器的分析，至于傅里叶变换等波形处理，反而是现有技术，本申请中不需要做更多的阐述。
作为优选，所有后级触发电路均为的同时选通的后级触发电路。
一种便携式高压线路数字验电指示方法，包括以下步骤：
步骤一，电压感应式传感器检测当前目标是否存在有电压，若没有电压则发送无电信号至信号处理装置，信号处理装置驱动指示电路指示缺电并结束便携式高压线路数字验电指示方法，否则执行步骤二；
步骤二，电压感应式传感器进行若干个完整周期的电压波形采集，由采集电路对电压感应式传感器采集到的若干个周期的电压信号进行移相叠加后形成采样波，通过模数转换电路将采样波传输至单片机，
步骤三，由单片机将采样波传输至ARM控制器，ARM控制器对采样波进行傅里叶变换获取当前采样波的高次谐波并由语音播报装置进行广播，然后结束。
所述步骤二中，电压感应式传感器进行若干个完整周期的电压波形采集，
采集后的信号进过前级选通电路分选后进入对应的锁存电路进行锁存，一个采样周期完成后，所有的锁存电路中均锁存有至少一个完整电路波形，然后由移相电路对锁存的完整电路波形进行移相，将所有锁存的完整电路波形的相位调整至相同相位，波形叠加电路对相位调整后的波形进行叠加然后通过模数转换器送入单片机中。
本发明的实质性效果是：本申请提供了一种硬件基础，可以采用电场耦合原理获得高压线路是否带电信息，进而实现对高压线路是否带电检测，在此基础上完全可以利用电阻分压原理，进行分压获得高压线路对地电压进而实现对电压及电压谐波含量的测量，并采用语音合成技术对测量结果进行语音播报。
附图说明
图1是实施例一数字验电指示器结构示意图。
图2是实施例一采集电路结构示意图。
图中：1、电压感应式传感器，2、采集电路，3、模数转换电路，4、单片机，5、存储器，6、无线发送芯片，7、无线接收芯片，8、指示电路，9、ARM控制器，10、语音播报装置，21、前级选通电路，22、锁存电路，23、后级触发电路，24、移相电路，25、波形叠加电路。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例：
一种便携式高压线路数字验电指示器（参见附图1和2），包括分置在绝缘杆两端的检测装置和信号处理装置，所述检测装置配置在所述绝缘杆的顶部，所述检测装置包括电压感应式传感器1、采集电路2、模数转换电路3、单片机4、存储器5和无线发送芯片6，所述电压感应式传感器的输出端依次通过采集电路以及模数转换电路与单片机电连接，所述单片机与所述存储器电连接，所述单片机通过无线发送芯片与所述信号处理装置通信连接，所述信号处理装置配置在绝缘杆底部包括指示电路8、无线接收芯片7、ARM控制器9和语音播报装置10，所述ARM控制器通过无线接收芯片接收所述的检测装置的输出信号，所述指示电路和所述语音播报装置均与所述的ARM控制器电连接，其特征在于：所述无线接收芯片和所述无线发送芯片均配置在所述绝缘杆的内部，所述绝缘杆上部开设有供无线发送芯片与单片机连接的上走线孔，所述绝缘杆下部开设有供无线接收芯片与ARM控制连接的下走线孔，所述上走线孔和所述下走线孔处均配置有与走线线径相匹配的屏蔽圈。
所述采集电路包括若干个锁存电路22、前级选通电路21、移相电路24、后级触发电路23以及波形叠加电路25，所述电压感应式传感器的输出端与并联的所有前级选通电路的输入端连接，每个前级选通电路均对应有一个锁存电路，每个前级选通电路的输出端均与对应的锁存电路的输入端连接，所有的锁存电路均对应有一个移向电路，所述锁存电路的输出端通过后级触发电路与对应的移相电路的输入端连接，移相电路的输出端与波形叠加电路的输入端连接，波形叠加电路的输出端通过模数转换电路与所述单片机电连接，所述前级选通电路和后级触发电路的控制端均与单片机电连接。
所述前级选通电路和后级触发电路均为高频触发器或高频电子开关。
所述模数转换芯片为AD7490模数转换芯片，所述ARM控制器为STM32控制芯片，所述存储器为TF卡存储器，所述显示装置为TFT_LED。
每个前级选通电路的选通时间均为1/50秒或2/50秒、3/50秒、4/50秒、1/10秒，相邻前级选通电路的延迟选通时间与前级选通电路的选通时间相等。
所有后级触发电路均为的同时选通的后级触发电路。
本实施例提供了一种硬件基础，可以采用电场耦合原理获得高压线路是否带电信息，进而实现对高压线路是否带电检测，在此基础上完全可以利用电阻分压原理，进行分压获得高压线路对地电压进而实现对电压及电压谐波含量的测量，并采用语音合成技术对测量结果进行语音播报。验电是一个很容易实现的过程，但是谐波检测则需要对波形进行处理，波形处理的过程中如果对波形进行叠加，既不会对高次谐波的获取产生影响，另外也防止了放大电路中电容器件等容性负载对高次谐波的滤波作用，而且对于多次波形叠加后对于检测正确性也更有保障。为了能够有较好的适应性，因此本实施例选择波形的时候不可能正好完整的取到一个波形，所以可以选取大于一个完整波形的电压数据，通过移相的方式使得波形原点一致后即可叠加，以此方式获取叠加后的数据，在单片机内即可保存传输用于ARM控制器的分析，至于傅里叶变换等波形处理，反而是现有技术，本申请中不需要做更多的阐述。
一种便携式高压线路数字验电指示方法，适用于如上所述的便携式高压线路数字验电指示器，包括以下步骤：
步骤一，电压感应式传感器检测当前目标是否存在有电压，若没有电压则发送无电信号至信号处理装置，信号处理装置驱动指示电路指示缺电并结束便携式高压线路数字验电指示方法，否则执行步骤二；
步骤二，电压感应式传感器进行若干个完整周期的电压波形采集，由采集电路对电压感应式传感器采集到的若干个周期的电压信号进行移相叠加后形成采样波，通过模数转换电路将采样波传输至单片机，
步骤三，由单片机将采样波传输至ARM控制器，ARM控制器对采样波进行傅里叶变换获取当前采样波的高次谐波并由语音播报装置进行广播，然后结束。
所述步骤二中，电压感应式传感器进行若干个完整周期的电压波形采集，
采集后的信号进过前级选通电路分选后进入对应的锁存电路进行锁存，一个采样周期完成后，所有的锁存电路中均锁存有至少一个完整电路波形，然后由移相电路对锁存的完整电路波形进行移相，将所有锁存的完整电路波形的相位调整至相同相位，波形叠加电路对相位调整后的波形进行叠加然后通过模数转换器送入单片机中。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超入权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (7)
1.一种便携式高压线路数字验电指示器，包括分置在绝缘杆两端的检测装置和信号处理装置，所述检测装置配置在所述绝缘杆的顶部，所述检测装置包括电压感应式传感器、采集电路、模数转换电路、单片机、存储器和无线发送芯片，所述电压感应式传感器的输出端依次通过采集电路以及模数转换电路与单片机电连接，所述单片机与所述存储器电连接，所述单片机通过无线发送芯片与所述信号处理装置通信连接，所述信号处理装置配置在绝缘杆底部，包括指示电路、无线接收芯片、ARM控制器和语音播报装置，所述ARM控制器通过无线接收芯片接收所述的检测装置的输出信号，所述指示电路和所述语音播报装置均与所述的ARM控制器电连接，其特征在于：所述无线接收芯片和所述无线发送芯片均配置在所述绝缘杆的内部，所述绝缘杆上部开设有供无线发送芯片与单片机连接的上走线孔，所述绝缘杆下部开设有供无线接收芯片与ARM控制器连接的下走线孔，所述上走线孔和所述下走线孔处均配置有与走线线径相匹配的屏蔽圈；
所述采集电路包括锁存电路、前级选通电路、移相电路、后级触发电路以及波形叠加电路，所述电压感应式传感器的输出端与并联的所有前级选通电路的输入端连接，前级选通电路均对应有一个锁存电路，前级选通电路的输出端均与对应的锁存电路的输入端连接，锁存电路均对应有一个移相电路，所述锁存电路的输出端通过后级触发电路与对应的移相电路的输入端连接，移相电路的输出端与波形叠加电路的输入端连接，波形叠加电路的输出端通过模数转换电路与所述单片机电连接，所述前级选通电路和后级触发电路的控制端均与单片机电连接。
2.根据权利要求1所述的便携式高压线路数字验电指示器，其特征在于：所述前级选通电路和后级触发电路均为高频触发器或高频电子开关。
3.根据权利要求1所述的便携式高压线路数字验电指示器，其特征在于：所述模数转换电路使用AD7490模数转换芯片，所述ARM控制器为STM32控制芯片，所述存储器为TF卡存储器。
4.根据权利要求1所述的便携式高压线路数字验电指示器，其特征在于：每个前级选通电路的选通时间均为1/50秒、2/50秒、3/50秒、4/50秒或1/10秒，相邻前级选通电路的延迟选通时间与前级选通电路的选通时间相等。
5.根据权利要求1所述的便携式高压线路数字验电指示器，其特征在于：所有后级触发电路均为同时选通的后级触发电路。
6.一种便携式高压线路数字验电指示方法，适用于如权利要求2所述的便携式高压线路数字验电指示器，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，电压感应式传感器检测当前目标是否存在有电压，若没有电压则发送无电信号至信号处理装置，信号处理装置驱动指示电路指示缺电并结束便携式高压线路数字验电指示方法，否则执行步骤二；
步骤二，电压感应式传感器进行若干个完整周期的电压波形采集，由采集电路对电压感应式传感器采集到的若干个周期的电压信号进行移相叠加后形成采样波，通过模数转换电路将采样波传输至单片机，
步骤三，由单片机将采样波传输至ARM控制器，ARM控制器对采样波进行傅里叶变换获取当前采样波的高次谐波并由语音播报装置进行广播，然后结束。
7.根据权利要求6所述的便携式高压线路数字验电指示方法，其特征在于：所述步骤二中，电压感应式传感器进行若干个完整周期的电压波形采集，
采集后的信号经过 前级选通电路分选后进入对应的锁存电路进行锁存，一个采样周期完成后，所有的锁存电路中均锁存有至少一个完整电路波形，然后由移相电路对锁存的完整电路波形进行移相，将所有锁存的完整电路波形的相位调整至相同相位，波形叠加电路对相位调整后的波形进行叠加然后通过模数转换电路送入单片机中。
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