CN112345838A - 一种带残余电荷指示放电棒 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带残余电荷指示放电棒，包括绝缘棒，以及安装在绝缘棒顶部的挂钩，绝缘棒的端部内设有放电模块和电流采样模块，放电模块包括串联的阻放回路和直放回路，挂钩通过电流采样模块与直放回路的输入端连接，直放回路的输出端与阻放回路的输入端连接，绝缘棒的表面安装有切换装置，直放回路的输出端和阻放回路的输出端与切换装置连接，切换装置用于控制切换直放回路的输出端和阻放回路的输出端与地线相连，电流采样模块的输出端通过无线模块与显示模块进行通信。本发明的有益效果是：在绝缘棒的表面安装切换装置，通过直接控制切换装置从而间接控制直放回路的输出端和阻放回路的输出端接地，实现阻放和直放的切换功能。

Description

一种带残余电荷指示放电棒

技术领域

本发明涉及放电棒技术领域，尤其涉及一种带残余电荷指示放电棒。

背景技术

对于高压设备的耐压试验，通常累计电荷较多，试验后需要长时间或多次对 设备进行充分放电。同时，在高压试验异常时，为校核试验数据往往需要对设备 进行复测，设备放电是否充分将直接影响试验复测结果。以往普遍使用的放电棒 只有放电功能，但是对设备(特别是容性设备)的放电是否完成并没有明确的提 醒或指示，因此高压设备试验放电后仍有残余电荷的情况时有出现。

对于容性试品高压试验后的放电，行业标准《DLT 474.2-2018现场绝缘试 验实施导则直流高电压试验》中明确指出，必须先经适当的放电电阻放电(以 下简称“阻放”)，然后再直接对地放电(以下简称“直放”)，以避免产生频 率极高的振荡过电压。目前使用的常规放电棒通常在放电回路中设置阻放和直放 两个不同的接地点，接地点之间串联高阻，通过移动放电棒改变放电位置或者拆 装接地线改变接地点位置，从而实现阻放/直放功能的切换。但移动放电棒改变 放电位置的操作方式存在刮伤试品的风险，而拆装接地线改变接地点位置的过程 相对繁琐，需要耗费一定时间，故以上两种切换方式均不理想。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种带残余电荷指示放电棒，主要解决现有放电 棒无阻放和直放切换功能的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种带残余电荷指示放电棒，包括绝缘棒，以及安装在所述绝缘棒顶部的挂 钩，所述绝缘棒的端部内设有放电模块和电流采样模块，所述放电模块包括串联 的阻放回路和直放回路，所述挂钩通过所述电流采样模块与所述直放回路的输入 端连接，所述直放回路的输出端与所述阻放回路的输入端连接，所述绝缘棒的表 面安装有切换装置，所述直放回路的输出端和所述阻放回路的输出端与所述切换 装置连接，所述切换装置用于控制切换所述直放回路的输出端和所述阻放回路的 输出端与地线相连，所述电流采样模块的输出端通过无线模块与显示模块进行通 信。

在一些实施方式中，所述切换装置包括第一壳体，所述第一壳体内部设有第 一空腔，所述第一空腔内设有接触片，所述接触片分为接电片和放电片左右两瓣， 所述接触片的底部与绝缘管固定连接，所述绝缘管贯穿所述第一壳体的底部，所 述第一壳体的内壁顶部设有与所述直放回路的输出端连接的直放铜片，所述第一 壳体的内壁底部设有与所述阻放回路的输出端连接的阻放铜片，所述直放铜片、 所述阻放铜片以及所述接电片相互平行，所述第一壳体内部相对于所述放电片的 上下两端分别设有第一地线铜片和第二地线铜片，所述第一地线铜片、第二地线 铜片以及所述放电片相互平行。

在一些实施方式中，还包括自锁装置，所述自锁装置包括第二壳体，所述第 二壳体内部设有第二空腔，所述第二空腔内设有按钮，所述按钮的中部设有中空 部，所述绝缘管与拉环螺栓固定连接，所述拉环螺栓贯穿所述第二壳体以及所述 中空部，所述拉环螺栓的底端安装有拉环，所述拉环螺栓的左端设有凹槽，所述 按钮的中部相对于所述凹槽的位置设有匹配的凸起，所述拉环螺栓的底端与所述 第二壳体内壁之间设有第一弹簧，所述按钮的左端与所述第二壳体内壁之间设有 第二弹簧。

在一些实施方式中，所述电流采样模块包括电流传感器单元和控制模块。

在一些实施方式中，还包括电场采样模块，所述电场采样模块与所述电流采 样模块互为冗余，所述电场采样模块的输出端通过无线模块与显示模块进行单向 通信。

在一些实施方式中，还包括光伏充电模块，所述光伏充电模块包括设置在所 述绝缘棒上的太阳能电池板、稳压稳流设备以及储能模块，所述储能模块为所述 所述电场采样模块与所述电流采样模块供电。

本发明的有益效果为：

1.在绝缘棒的表面安装切换装置，通过直接控制切换装置从而间接控制直放 回路的输出端和阻放回路的输出端接地，实现阻放和直放的切换功能。

2.再有，电击对人体的危害程度主要取决于通电时间长短和通过人体电流的 大小，而非电压的大小。人体致命电流为50mA，电流强度越大，致命危险越大。 所以本发明使用电流采样模块通过采集回路电流，通过获取回路电流大小，继而 判断带电设备是否安全是最直接有效的方式。

附图说明

图1为本发明实施例公开的带残余电荷指示放电棒的立体图；

图2为本发明实施例公开的带残余电荷指示放电棒的放电原理图；

图3为本发明实施例公开的切换装置的局部剖切立体图；

图4为本发明实施例公开的自锁装置的局部剖切立体图；

图5为本发明实施例公开的电流采样模块和显示模块的信号传输原理图；

图6为本发明实施例公开的电流传感器安装方式示意图；

图7为本发明实施例公开的电场采样模块的原理图；

图8为本发明实施例公开的稳压稳流设备的原理图；

图9为本发明实施例公开的能模块的原理图；

其中：1-绝缘棒，2-挂钩，3-放电模块，31-阻放回路，32-直放回路，4-电 流采样模块，41-电流传感器单元，42-控制模块，5-切换装置，51-第一壳体， 52-第一空腔，53-接触片，531-接电片，532-放电片，54-直放铜片，55-阻放铜 片，56-第一地线铜片，57-第二地线铜片，6-无线模块，7-显示模块，8-自锁装 置，81-第二壳体，82-第二空腔，83-按钮，831-凸起，84-中空部，85-拉环螺 栓，851-凹槽，86-拉环，87-第一弹簧，88-第二弹簧，9-电场采样模块，10-光 伏充电模块，101-电池板、102-稳压稳流设备，103-储能模块，11-绝缘管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，下面结合附图和具体 实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体 实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了 便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

根据图1-5所示,本实施例提出了一种带残余电荷指示放电棒，包括绝缘棒 1，以及安装在绝缘棒1顶部的挂钩2，绝缘棒1的端部内设有放电模块3和电流 采样模块4，放电模块3包括串联的阻放回路31和直放回路32，挂钩2通过电 流采样模块4与直放回路32的输入端连接，直放回路32的输出端与阻放回路31 的输入端连接，绝缘棒1的表面安装有切换装置5，直放回路32的输出端和阻放 回路21的输出端与切换装置5连接，切换装置5用于控制切换直放回路32的输 出端和阻放回路31的输出端与地线相连，电流采样模块4的输出端通过无线模 块6与显示模块7进行通信。

根据附图进一步解释，放电模块3安装在绝缘棒1的内部，因此图1中未显 示放电模块3，具体的连接方式请参阅图2。另外，显示模块7可以安装在远离 挂钩2的任意位置上。

本发明在绝缘棒1的表面安装切换装置5，通过直接控制切换装置5从而间 接控制直放回路32的输出端和阻放回路31的输出端接地，实现阻放和直放的切 换功能。再有，电击对人体的危害程度主要取决于通电时间长短和通过人体电流 的大小，而非电压的大小。人体致命电流为50mA，电流强度越大，致命危险越大。 所以本发明使用电流采样模块4通过采集回路电流，继而判断带电设备是否安全 是最直接有效的方式。

上述的切换装置5可以是任何能够实现阻放和直放切换的机械结构，以下提 供一种切换装置5以供参考，参阅图3，切换装置5包括第一壳体51，第一壳体 51内部设有第一空腔52，第一空腔52内设有接触片53，接触片分为接电片531 和放电片532左右两瓣，接触片53的底部与绝缘管11固定连接，绝缘管11贯 穿第一壳体51的底部，第一壳体51的内壁顶部设有与直放回路32的输出端连 接的直放铜片54，第一壳体51的内壁底部设有与阻放回路31的输出端连接的阻 放铜片55，直放铜片54、阻放铜片55以及接电片531相互平行，第一壳体51 内部相对于放电片532的上下两端分别设有第一地线铜片56和第二地线铜片57， 第一地线铜片56、第二地线铜片57以及放电片532相互平行。

以上的切换装置5，通过控制绝缘管11的上下运动，使接触片53分别与直 放铜片54、阻放铜片55接触。当接电片531与直放铜片54耦合的同时，放电片 532将与第一地线铜片56耦合，当接电片531与阻放铜片55耦合的同时，放电 片532将与第二地线铜片57耦合。第一地线铜片56和第二地线铜片57为贯穿 第一壳体51的连接件，通过在第一地线铜片56和第二地线铜片57外部安装地 线，即能实现放电功能。

更进一步的，还包括自锁装置8，自锁装置8可以是任何能够实现绝缘管11 锁定的机械结构，以下提供一种自锁装置8以供参考，参阅图4，自锁装置8包 括第二壳体81，第二壳体81内部设有第二空腔82，第二空腔82内设有按钮83， 按钮83的中部设有中空部84，绝缘管11与拉环螺栓85固定连接，拉环螺栓85 贯穿第二壳体81以及中空部84，拉环螺栓85的底端安装有拉环86，拉环螺栓 85的左端设有凹槽851，按钮83的中部相对于凹槽851的位置设有匹配的凸起 831，拉环螺栓85的底端与第二壳体81内壁之间设有第一弹簧87，按钮83的左 端与第二壳体内壁81之间设有第二弹簧88。

通过设置自锁装置8，检修人员无需手动控制绝缘管11的上下位置，避免放 电过程中接触片53与其他的直放铜片54、阻放铜片55、第一地线铜片56、第二 地线铜片57接触不良。

电流采样模块4包括电流传感器单元41和控制模块42。电流传感器单元41 采用霍尔效应原理，传感器接口由信号输出、大地以及电源等组成。供电电压为 +5V，额定模拟量输出电压为2.5V±0.5V；输入电流测量范围默认10～100A，也 可根据实际情况进行调整。电流传感器安装方式有闭环式固定安装和开合式悬挂 安装两种，安装示意图如图6所示。

控制模块42集成I/O、USB和总线接口，通过标准扩展头引出。同时，控 制模块42提供48个可编程I/O接口；集成12位的模数转换器。WiFi功能模 块，运行频段为2.4G ISM，支持802.11b/g/n标准，此功能模块通过标准扩展 头与处理器的评估板相连。还可以在控制模块42增加输入/输出模块，输入/输 出模块与处理器评估板通过标准扩展头连接，参数设定采用按键方式实现，电流 采样模块4采集的电流信息的显示通过液晶显示器和发光二极管。电流的监测， 电流有效值的获取通过对一定时段内的电流值积分。同时对监测的电流数据排 序，可获得一定时段内的电流最大值和最小值。

还包括电场采样模块9，电场采样模块9与电流采样模块4互为冗余，电场 采样模块9的输出端通过无线模块6与显示模块7进行单向通信。电场采样模块 9包括电场测量装置和无线信号传输系统。电场测量利用泡克尔斯效应，空间场 强信号转化为光信号，光信号经过光电转换器转化为电压信号，再通过对应的换 算公式得出电场值。电场采样模块9的示意图如图7所示。电场传感器探头主要 由探头外壳、光纤及晶体组成，外壳材料采用聚乙烯，保证其具备较佳的耐磨性 及绝缘性。电场测量系统的工作原理：电场传感器通过保偏光纤接收到光发射单 元提供的线偏振光，然后再光功率信号通过光纤传输至光电传感器，由于外部场 强的存在，导致电场传感器输出的光功率信号发生改变。示波器与光电转换单元 连接，将光电转换生成的与电功率幅值成正比的电压信号在屏幕显示。

无线模块6作为非必选项，可根据用户需求进行选择性安装。系统可实现电 压信号采集后的无线传输。其结构包括单片机、射频模块、AD转换模块及显示模 块。AD转换模块将采集到的模拟电压信号转换为数字信号，每6ms采样一次，4 次采样为一个周期，采样10个周期的数据形成一个样本数组，筛选出样本数组 中的最大值作为测量值，再通过射频模块将信号从发射端发出，接收端接收到信 号后，单片机将次信号在显示器显示。发射和接收端均有51单片机作为控制器。 发射端单片机主要作用在于接收模数转换器采集的信号，当样本放满后采用算法 筛选出电压最大值，然后将数值放入射频发射包中。接收端单片机的主要作用在 于将接收到的数据包信息放入到显示程序中，经过循环结构将电压信号最大值用 数字信息显示。

还包括光伏充电模块10，光伏充电模块10包括设置在绝缘棒1上的太阳能 电池板101、稳压稳流设备102以及储能模块103，储能模块103为电场采样模 块9与电流采样模块4供电，太阳能电池板101输出的电能通过稳压稳流设备102 输出到储能模块103。稳压稳流设备102的原理如图8所示。当三极管VT1导通 时，高频变压器T1的次级线圈Ns感应电压为5正6负，Np端感应电压则为1 正2负，此时电池不充电，整流二极管VD1处于截止状态。当三极管VT2截止时， 次级线圈Ns的感应电压与Np释放电压方向相反，Np线圈感应电压为1正2负，次级线圈Ns感应电压为6正5负。VD1整流二极管处于导通状态，通过C3电容 整流。储能模块103的原理如图9所示。充电指示灯回路由R1、D1、R2和Q1构 成，指示灯D1在模块充电时点亮，在模块电量充满后，指示灯D1熄灭；电池充 电的切换通过拨动开关SW1实现，电池输出的切换通过拨动开关SW2实现；锂电 池的3.7V电压通过稳压模块U1转换为5V稳压输出给系统供电。再有，光伏充 电模块10可以安装在远离绝缘棒1的任意位置上，但不应避免与挂钩2存在直 接接触。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域 内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的 保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在 本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种带残余电荷指示放电棒，包括绝缘棒，以及安装在所述绝缘棒顶部的挂钩，其特征在于，所述绝缘棒的端部内设有放电模块和电流采样模块，所述放电模块包括串联的阻放回路和直放回路，所述挂钩通过所述电流采样模块与所述直放回路的输入端连接，所述直放回路的输出端与所述阻放回路的输入端连接，所述绝缘棒的表面安装有切换装置，所述直放回路的输出端和所述阻放回路的输出端与所述切换装置连接，所述切换装置用于控制切换所述直放回路的输出端和所述阻放回路的输出端与地线相连，所述电流采样模块的输出端通过无线模块与显示模块进行通信。

2.如权利要求1所述的带残余电荷指示放电棒，其特征在于，所述切换装置包括第一壳体，所述第一壳体内部设有第一空腔，所述第一空腔内设有接触片，所述接触片分为接电片和放电片左右两瓣，所述接触片的底部与绝缘管固定连接，所述绝缘管贯穿所述第一壳体的底部，所述第一壳体的内壁顶部设有与所述直放回路的输出端连接的直放铜片，所述第一壳体的内壁底部设有与所述阻放回路的输出端连接的阻放铜片，所述直放铜片、所述阻放铜片以及所述接电片相互平行，所述第一壳体内部相对于所述放电片的上下两端分别设有第一地线铜片和第二地线铜片，所述第一地线铜片、第二地线铜片以及所述放电片相互平行。

3.如权利要求2所述的带残余电荷指示放电棒，其特征在于，还包括自锁装置，所述自锁装置包括第二壳体，所述第二壳体内部设有第二空腔，所述第二空腔内设有按钮，所述按钮的中部设有中空部，所述绝缘管与拉环螺栓固定连接，所述拉环螺栓贯穿所述第二壳体以及所述中空部，所述拉环螺栓的底端安装有拉环，所述拉环螺栓的左端设有凹槽，所述按钮的中部相对于所述凹槽的位置设有匹配的凸起，所述拉环螺栓的底端与所述第二壳体内壁之间设有第一弹簧，所述按钮的左端与所述第二壳体内壁之间设有第二弹簧。

4.如权利要求1所述的带残余电荷指示放电棒，其特征在于，所述电流采样模块包括电流传感器单元和控制模块。

5.如权利要求4所述的带残余电荷指示放电棒，其特征在于，还包括电场采样模块，所述电场采样模块与所述电流采样模块互为冗余，所述电场采样模块的输出端通过无线模块与显示模块进行单向通信。

6.如权利要求5所述的带残余电荷指示放电棒，其特征在于，还包括光伏充电模块，所述光伏充电模块包括设置在所述绝缘棒上的太阳能电池板、稳压稳流设备以及储能模块，所述储能模块为所述所述电场采样模块与所述电流采样模块供电。

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