CN111736010B - 高压带电体电压检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高压带电体电压检测装置，包括绝缘触头、杆体、电压传感器、信号处理模块、手柄和显示模块。绝缘触头与杆体连接，杆体与手柄连接；杆体是中空的，电压传感器和信号处理模块布置在杆体中并且可通信地连接；显示模块安装在手柄中，包括显示屏幕，显示屏幕嵌入手柄的表面。电压传感器用于感测待测高压带电体周围的电场强度。信号处理模块根据电场强度和电压传感器与待测高压带电体之间的位置关系来计算待测高压带电体的电压值，并且向显示模块无线地传输电压值。显示模块从信号处理模块无线地接收电压值，并且在显示屏幕上显示电压值。该高压带电体检测装置采用非接触式测量，能够实现简单快捷的检测，并且保证操作人员的安全。

Description

高压带电体电压检测装置
技术领域
本发明的实施方式总体上涉及电力技术领域，更具体地涉及高压带电体电压检测装置。
背景技术
电力系统检修工作人员经常处于高压带电的工作环境，在进行诸如检修与故障排查时，往往出现无法确定检修对象是否带电的情形，尤其是10-35kV配电网络电压等级范围。现有的电压检测设备体积大且重，无法随身携带到实际工作环境中，而现有的便携式验电设备由于绝缘等级的限制，无法对较高电压等级进行测量。
由于上述检测手段的缺失，导致电力系统中检修工作人员在工作时无法准确的判断检修对象是否带电，从而对检修人员的人身安全构成威胁。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，本发明的实施方式提供了一种高压带电体电压检测装置，包括绝缘触头、杆体、电压传感器、信号处理模块、手柄和显示模块。其中，所述绝缘触头与所述杆体连接，所述杆体与所述手柄连接；所述杆体是中空的，所述电压传感器和所述信号处理模块布置在所述杆体中并且可通信地连接；所述显示模块安装在所述手柄中，并且所述显示模块包括显示屏幕，所述显示屏幕嵌入所述手柄的表面；所述电压传感器用于感测所述待测高压带电体周围的电场强度；所述信号处理模块用于根据所述电场强度和所述电压传感器与所述待测高压带电体之间的位置关系来计算所述待测高压带电体的电压值，并且向所述显示模块无线地传输所述电压值；所述显示模块用于从所述信号处理模块无线地接收所述电压值，并且在所述显示屏幕上显示所述电压值。
在一些实施方式中，所述信号处理模块包括信号调理电路、第一处理器、无线传输电路、第一天线和第一电源电路。其中，所述信号调理电路用于将所述电压传感器感测到的所述电场强度的模拟信号转换为所述电场强度的数字信号；所述第一处理器用于根据所述数字信号和所述电压传感器与所述待测高压带电体之间的位置关系来计算所述待测高压带电体的电压值；所述无线传输电路用于通过所述第一天线无线地传输所述电压值；所述第一电源电路用于为所述信号调理电路、所述处理器和所述无线传输电路供电。
在一些实施方式中，所述信号调理电路包括：信号电平调制电路，用于将所述电压传感器感测到的所述模拟信号进行降压处理，以使得经降压的所述模拟信号符合晶体管-晶体管逻辑电平；滤波电路，用于对所述经降压的模拟信号执行高频滤波和抗混叠滤波；模数转换电路，用于将经滤波的所述模拟信号转换为所述电场强度的数字信号。
在一些实施方式中，所述显示模块包括第二天线、无线接收电路、第二处理器、显示电路和第二电源电路。其中所述显示电路包括所述显示屏幕。所述无线接收电路用于通过所述第二天线无线地接收所述电压值；所述第二处理器用于控制所述显示电路在所述显示屏幕上显示所述电压值；所述第二电源电路用于为所述无线接收电路、所述第二处理器和所述显示电路供电。
在一些实施方式中，所述电压传感器包括平行设置的两个金属感应电极、在所述两个金属感应电极之间填充的介质以及分别与所述两个金属感应电极连接的两根信号传输线。
在一些实施方式中，所述绝缘触头的形状是圆柱形，并且所述绝缘触头的绝缘强度不小于50kV。
在一些实施方式中，所述杆体包括35kV及以上绝缘等级的令克棒。
在一些实施方式中，所述绝缘触头的长度不小于20cm，所述杆体的长度不小于60cm。
在一些实施方式中，所述手柄由聚氨酯和/或四氟乙烯制成。
在一些实施方式中，所述绝缘触头与所述杆体通过卡扣和/或紧固件方式连接，并且所述杆体与所述手柄通过卡扣和/或紧固件方式连接。
在本发明的实施方式提供的高压带电体电压检测装置中，绝缘触头能够保证装置在高电压等级下不被击穿，从而保证操作人员的人身安全。杆体内部的电压传感器采用通过测量空间电场间接的计算被测高压带电体的电压，属于非接触式的测量方式，因此能够保证传感器探头不被高压击穿，能够实现非接触式的检测高压带电体电压。信号处理模块与显示模块通过无线方式进行通信，避免了有线通信方式的导线构成电气连接。如果操作人员误将该装置接触特高压带电体，无线通信方式能够避免特高电压在击穿绝缘体之后通过导线传递至手柄部分，从而进一步保障操作人员的人身安全。安装在手柄处的显示模块能够实现电压检测结果的方便读取。该高压带电体检测装置结构简单、体积小、便于携带，并且操作方式简便快捷。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
图1示出了根据本发明的实施方式的高压带电体电压检测装置的结构示意图；
图2示出了根据本发明的实施方式的电压传感器的结构示意图；
图3示出了根据本发明的实施方式的信号处理模块的框图；
图4示出了根据本发明的实施方式的显示模块的框图。
在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
具体实施方式
下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。
本发明的实施方式提供了一种高压带电体电压检测装置。图1示出了根据本发明的实施方式的高压带电体电压检测装置的结构示意图。如图1所示，高压带电体电压检测装置可以包括绝缘触头1、杆体2、电压传感器3、信号处理模块4、手柄6和显示模块7。绝缘触头1与杆体2连接，杆体2与手柄6连接。杆体2是中空的，电压传感器3和信号处理模块4布置在杆体中，并且可通信地连接，例如经由信号传输线5可通信地连接，在本说明书中，信号传输线也称导线，二者可互换使用。显示模块7安装在手柄6中，并且显示模块7包括显示屏幕，显示屏幕嵌入手柄6的表面。在使用时，绝缘触头1可以与待测高压带电体0面接触，或者间隔一定距离。
电压传感器3用于感测待测高压带电体周围的电场强度。信号处理模块4将电压传感器检测的信号进行处理与计算，用于根据电场强度和电压传感器与待测高压带电体之间的位置关系来计算待测高压带电体的电压值，并且向显示模块无线地传输电压值。由于是结合传感器安装位置与待测高压带电体之间的空间位置关系来计算待测高压带电体的实际电压值，所以绝缘触头的长度以及传感器在杆体内部的安装位置均对计算结果产生影响。显示模块7用于从信号处理模块无线地接收电压值，并且在显示屏幕上显示电压值。
在本发明的实施方式提供的高压带电体电压检测装置中，绝缘触头能够保证装置在高电压等级下不被击穿，从而保证操作人员的人身安全。杆体内部的电压传感器采用通过测量空间电场间接的计算被测高压带电体的电压，电压传感器与高压带电体没有电气连接，属于非接触式的测量方式，因此能够保证传感器探头不被高压击穿，能够实现非接触式的检测高压带电体电压。信号处理模块与显示模块通过无线方式进行通信，避免了有线通信方式的导线构成电气连接。如果操作人员误将该装置接触特高压带电体，无线通信方式能够避免特高电压在击穿绝缘体之后通过导线传递至手柄部分，从而进一步保障操作人员的人身安全。安装在手柄处的显示模块能够实现电压检测结果的方便读取。该高压带电体检测装置结构简单、体积小、便于携带，并且操作方式简便快捷。
作为本发明的一个实施方式，绝缘触头的形状可以是圆柱形，绝缘触头的绝缘强度不小于50kV，材料可以选用陶瓷、聚氨酯等具有加高绝缘强度的材料。杆体采用绝缘材料构成，内部中空，具有一定的机械强度，可以采用35kV及以上绝缘等级的令克棒。作为工作人员手持部分的手柄可以由聚氨酯和/或四氟乙烯制成。聚氨酯和四氟乙烯都是绝缘强度高的绝缘材料，能够保证操作人员的人身安全。绝缘触头、杆体和手柄的绝缘强度等级使得该高压带电体电压检测装置能够广泛应用于10～35kV配电网络带电体电压的检测。
作为本发明的一个实施方式，绝缘触头的长度不小于20cm，杆体的长度不小于60cm。绝缘触头和杆体的长度设置使得传感器所处的空间位置的电场强度远远小于高压带电体附近的电场强度，保证传感器探头、信号处理模块和显示模块不被高压击穿，进一步增强非接触式检测的安全性。
作为本发明的一个实施方式，绝缘触头与杆体通过卡扣和/或紧固件方式连接，并且杆体与手柄通过卡扣和/或紧固件方式连接。例如，紧固件可以是绝缘螺丝紧固件。
图2示出了根据本发明的一个实施方式的电压传感器的结构示意图。电压传感器可以包括平行设置的两个金属感应电极8和9、在两个金属感应电极之间填充的介质10以及分别与两个金属感应电极连接的两根信号传输线5。例如，两个金属感应电极可以分别是片状金属感应正电极8和片状金属感应负电极9。电压传感器采用静电感应原理，在电场的作用下，片状金属电极会在静电感应的作用下产生感应电荷，继而在正电极8与负电极9之间形成电压差，此电压差信号即检测信号通过信号传输线5输出。介质10为感应电极8与感应电极9之间填充的绝缘介质，并起到固定感应电极的作用。作为示例，介质10可以包括绝缘树脂。
图3示出了根据本发明的实施方式的信号处理模块的框图。作为本发明的一个实施方式，信号处理模块包括信号调理电路301、第一处理器302、无线传输电路303、第一天线304和第一电源电路305。其中，信号调理电路301用于将电压传感器感测到的电场强度的模拟信号转换为电场强度的数字信号；第一处理器302进行数据的分析与计算，用于根据数字信号和电压传感器与待测高压带电体之间的位置关系来计算待测高压带电体的电压值；无线传输电路303用于通过第一天线304无线地传输电压值；第一电源电路305用于为信号调理电路、处理器和无线传输电路供电。
作为本发明的一个实施方式，信号调理电路可以包括：信号电平调制电路，用于将电压传感器感测到的模拟信号进行降压处理，以使得经降压的模拟信号符合数字电路能够处理的晶体管-晶体管逻辑(TTL)电平；滤波电路，可以实现带通滤波，用于对经降压的模拟信号执行高频滤波和抗混叠滤波，从而滤除高频干扰信号以及实现电路的信号抗混叠；模数(A/D)转换电路，用于将经滤波的模拟信号转换为电场强度的数字信号。
图4示出了根据本发明的实施方式的显示模块的框图。作为本发明的一个实施方式，显示模块包括第二天线401、无线接收电路402、第二处理器403、显示电路404和第二电源电路405。其中显示电路404包括显示屏幕。无线接收电路402用于通过第二天线401无线地接收电压值。第二处理器403用于控制显示电路404在显示屏幕上显示电压值。第二电源电路405用于为无线接收电路402、第二处理器403和显示电路404供电。
作为示例，显示屏幕可以与显示电路的其他部分集成为一体，例如，可以是在屏幕的背面布置集成电路的形式。显示屏幕可以包括液晶显示屏(LCD)1602A或有机发光二极管(OLED)显示屏幕。
第一处理器302和第二处理器403也可以称为中央处理单元(CPU)，例如可以包括单片机，尤其是低功耗单片机。
作为示例，上述第一电源电路305和第二电源电路405可以通过电池为各个部件供电。
作为示例，无线传输电路303和无线接收电路402可以通过紫峰(ZigBee)和/或蓝牙无线通信技术进行通信。
出于示意的目的，已经给出了本发明的实施方式的前述说明，其并非是穷举性的也并非要将本发明限制为所公开的确切形式。本领域技术人员可以理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下可以做出各种变化，并且可以将其中的元件替换为等同物。另外，在不偏离本发明的基本范围的情况下，可以进行很多修改以使得特定的情况或材料适应于本发明的教导。因此，本发明不试图限制于所公开的作为用于实现本发明所预期的最佳模式的特定实施方式，本发明将包括落入所附的权利要求的范围内的所有实施方式。

Claims (10)

1.一种高压带电体电压检测装置，其特征在于，包括绝缘触头、杆体、电压传感器、信号处理模块、手柄和显示模块，其中，
所述绝缘触头与所述杆体连接，所述杆体与所述手柄连接；所述杆体是中空的，所述电压传感器和所述信号处理模块布置在所述杆体中并且可通信地连接；所述显示模块安装在所述手柄中，并且所述显示模块包括显示屏幕，所述显示屏幕嵌入所述手柄的表面；
所述电压传感器用于感测待测高压带电体周围的电场强度；
所述信号处理模块用于根据所述电场强度和所述电压传感器与所述待测高压带电体之间的位置关系来计算所述待测高压带电体的电压值，并且向所述显示模块无线地传输所述电压值；
所述显示模块用于从所述信号处理模块无线地接收所述电压值，并且在所述显示屏幕上显示所述电压值。
2.根据权利要求1所述的高压带电体电压检测装置，其特征在于，所述信号处理模块包括信号调理电路、第一处理器、无线传输电路、第一天线和第一电源电路，其中，
所述信号调理电路用于将所述电压传感器感测到的所述电场强度的模拟信号转换为所述电场强度的数字信号；
所述第一处理器用于根据所述数字信号和所述电压传感器与所述待测高压带电体之间的位置关系来计算所述待测高压带电体的电压值；
所述无线传输电路用于通过所述第一天线无线地传输所述电压值；
所述第一电源电路用于为所述信号调理电路、所述处理器和所述无线传输电路供电。
3.根据权利要求2所述的高压带电体电压检测装置，其特征在于，所述信号调理电路包括：
信号电平调制电路，用于将所述电压传感器感测到的所述模拟信号进行降压处理，以使得经降压的所述模拟信号符合晶体管-晶体管逻辑电平；
滤波电路，用于对所述经降压的模拟信号执行高频滤波和抗混叠滤波；
模数转换电路，用于将经滤波的所述模拟信号转换为所述电场强度的数字信号。
4.根据权利要求1所述的高压带电体电压检测装置，其特征在于，所述显示模块包括第二天线、无线接收电路、第二处理器、显示电路和第二电源电路，其中所述显示电路包括所述显示屏幕，
所述无线接收电路用于通过所述第二天线无线地接收所述电压值；
所述第二处理器用于控制所述显示电路在所述显示屏幕上显示所述电压值；
所述第二电源电路用于为所述无线接收电路、所述第二处理器和所述显示电路供电。
5.根据权利要求1所述的高压带电体电压检测装置，其特征在于，所述电压传感器包括平行设置的两个金属感应电极、在所述两个金属感应电极之间填充的介质以及分别与所述两个金属感应电极连接的两根信号传输线。
6.根据权利要求1所述的高压带电体电压检测装置，其特征在于，所述绝缘触头的形状是圆柱形，并且所述绝缘触头的绝缘强度不小于50kV。
7.根据权利要求1所述的高压带电体电压检测装置，其特征在于，所述杆体包括35kV及以上绝缘等级的令克棒。
8.根据权利要求1所述的高压带电体电压检测装置，其特征在于，所述绝缘触头的长度不小于20cm，所述杆体的长度不小于60cm。
9.根据权利要求1所述的高压带电体电压检测装置，其特征在于，所述手柄由聚氨酯和/或四氟乙烯制成。
10.根据权利要求1所述的高压带电体电压检测装置，其特征在于，所述绝缘触头与所述杆体通过卡扣和/或紧固件方式连接，并且所述杆体与所述手柄通过卡扣和/或紧固件方式连接。
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