CN113238093B - 非接触电压测量方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种非接触电压测量方法、装置、计算机设备和存储介质，涉及电力测试技术领域。该非接触电压测量方法获取分压单元上的电压的波形信息；根据波形信息向电气回路输入与分压单元上的电压同频同相的第一参考电压信号，并检测分压单元上的电压，得到第一电压信号；在第一参考电压信号输入完成之后，根据波形信息向电气回路输入与分压单元上的电压同频反相的第二参考电压信号，并检测分压单元上的电压，得到第二电压信号；其中，第一参考电压信号与第二参考电压信号的幅度相等；根据第一电压信号和第二电压信号计算待测电路的电压。该方法能够方便简单地检测输电线中的任意位置处的电压。

Description

非接触电压测量方法、装置、计算机设备和存储介质

技术领域

本申请涉及电力测试技术领域，特别是涉及一种非接触电压测量方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

电压测量在电力系统中应用广泛，电压测量的准确性、可靠性、便利性等对电力系统的故障检测和故障分析有重要作用。

目前，使用最普遍的电压测量技术是基于电磁式电压互感器进行的电压测量技术。其中，电磁式互感器包括原边绕组和副边绕组，其测量电压的过程包括：首先，将高压电线断电，然后，将电磁式互感器的原边绕组连接在高压电线上，最后，使高压电线通电，这样电磁式互感器的原边绕组出现电流，基于电磁感应原理，其副边绕组也产生电流，基于副边绕组的电流获取高压电线的电压信号。

其中，原边绕组和副边绕组均是由铜线绕制形成的，因此非常沉重。而高压电线一般设置在远离地面的高空中，因此，还需要建设专门的支撑墩，然后通过吊装设备将电磁式互感器吊装到支撑墩上，从而使得电磁式互感器的原边绕组能够连接到高压电线上。

由此可见，上述基于电磁式电压互感器进行的电压测量方法，过程繁琐，施工难度较大。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种非接触电压测量方法、装置、计算机设备和存储介质。

第一方面：

一种非接触电压测量方法，应用于预先设定的电气回路的非接触电压测量装置中，非接触电压测量装置包括探头和电压传感组件，探头包括第一探头和第二探头，电压传感组件包括分压单元，第一探头与待测电路耦合形成第一耦合电容，第二探头与零线电路耦合形成第二耦合电容，分压单元分别与第一耦合电容和第二耦合电容连接形成电气回路，该方法包括：

获取分压单元上的电压的波形信息；

根据波形信息向电气回路输入与分压单元上的电压同频同相的第一参考电压信号，并检测分压单元上的电压，得到第一电压信号；

在第一参考电压信号输入完成之后，根据波形信息向电气回路输入与分压单元上的电压同频反相的第二参考电压信号，并检测分压单元上的电压，得到第二电压信号；其中，第一参考电压信号与第二参考电压信号的幅度相等；

根据第一电压信号和第二电压信号计算待测电路的电压。

在其中一个实施例中，获取分压单元上的电压的波形信息，包括：

在电气回路中未有外部输入信号的情况下，检测分压单元上的电压，得到第三电压信号；

对第三电压信号进行信号分析得到分压单元上的电压的波形信息。

在其中一个实施例中，对第三电压信号进行信号分析得到分压单元上的电压的波形信息，包括：

利用锁相电路对第三电压信号进行信号分析得到分压单元上的电压的波形信息。

在其中一个实施例中，对第三电压信号进行信号分析得到分压单元上的电压的波形信息，包括：

对第三电压信号进行放大处理和模数转换处理，得到转换后的数字信号；

对转换后的数字信号进行傅里叶变换处理得到转换后的数字信号的频率和相位信息，根据转换后的数字信号的频率和相位信息确定分压单元上的电压的波形信息。

在其中一个实施例中，根据第一电压信号和第二电压信号计算待测电路的电压，包括：

根据第一电压信号和第二电压信号确定电压系数；

根据电压系数与第一参考电压信号的幅值计算待测电路的电压。

在其中一个实施例中，根据第一电压信号和第二电压信号计算待测电路的电压，包括：

将第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号输入至预先设定的电压计算模型中，其中，电压计算模型为

的关系式，其中，V₁为第一电压信号的幅值，V₂为第二电压信号的幅值，U_r为第一参考电压信号的幅值或者第二参考电压信号的幅值；U_s为待测电路的电压。

第二方面：

一种非接触电压测量装置，该装置包括：

探头，包括第一探头和第二探头，第一探头与待测电路耦合形成第一耦合电容，第二探头与零线电路耦合形成第二耦合电容；

电压传感组件，包括分压单元，分压单元分别与第一耦合电容和第二耦合电容连接形成电气回路；

电压传感组件还包括：处理单元、参考信号源和检测单元，其中，

处理单元，用于获取分压单元上的电压的波形信息；

参考信号源，用于根据波形信息向电气回路输入与分压单元上的电压同频同相的第一参考电压信号；

检测单元，用于检测分压单元上的电压，得到第一电压信号；

参考信号源，还用于在第一参考电压信号输入完成之后，根据波形信息向电气回路输入与分压单元上的电压同频反相的第二参考电压信号；其中，第一参考电压信号与第二参考电压信号的幅度相等；

检测单元，还用于检测分压单元上的电压，得到第二电压信号；

处理单元，还用于用于根据第一电压信号和第二电压信号计算待测电路的电压。

在其中一个实施例中，处理单元，还用于在电气回路中未有外部输入信号的情况下，检测分压单元上的电压，得到第三电压信号；对第三电压信号进行信号分析得到分压单元上的电压的波形信息。

第三方面：

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述第一方面任一所述的方法。

第四方面：

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面任一项所述的方法。

上述非接触电压测量方法、装置、计算机设备和存储介质，可以简便地测量待测电路中任意位置处的电压。该非接触电压测量方法应用于预先设定的电气回路的非接触电压测量装置中，非接触电压测量装置包括探头和电压传感组件，探头包括第一探头和第二探头，电压传感组件包括分压单元，第一探头与待测电路耦合形成第一耦合电容，第二探头与零线电路耦合形成第二耦合电容，分压单元分别与第一耦合电容和第二耦合电容连接形成电气回路，该方法包括：获取分压单元上的电压的波形信息，根据波形信息向电气回路输入与分压单元上的电压同频同相的第一参考电压信号，并检测分压单元上的电压，得到第一电压信号；在第一参考电压信号输入完成之后，根据波形信息向电气回路输入与分压单元上的电压同频反相的第二参考电压信号，并检测分压单元上的电压，得到第二电压信号；其中，第一参考电压信号与第二参考电压信号的幅度相等；根据第一电压信号和第二电压信号计算待测电路的电压。该方法能够灵活检测输电线中的任意位置处的电压，相比于现有技术更加灵活，并且该方法不需要破坏输电线的绝缘层，避免破坏输电线的安全性。由于该方法中非接触电压测量装置的体积小安装简单，因此提高了电压检测的效率和工作成本。

附图说明

图1示出了非接触电压测量装置的结构示意图；

图2示出了电气回路的示意图；

图3示出了本申请实施例对应的等效电路图；

图4为本申请实施例提供的一种非接触电压测量方法的流程图；

图5为本申请实施例提供的另一种等效电路图；

图6为本申请实施例提供的另一种等效电路图；

图7为本申请实施例提供的一种锁相电路的原理示意图；

图8为Flash查找表中存放的波形图；

图9为本申请实施例提供的一种非接触电压测量装置的结构框图；

图10为本申请实施例提供的一种计算机设备的框图。

元件标号说明：

处理单元：201；第二耦合电容：C2；第二探头：102；第一耦合电容：C1；第一探头：101；电压传感组件：20；分压单元：202；探头：10；参考信号源：203，分压电容：C。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

现有技术中，对于电力系统输电线的电压检测，通常是采用接触式的电压测量方法，其中，接触式的电压测量方法是指将电磁式互感器的探头与输电线内部的金属导线连接，然后基于电磁感应原理测量输电线上的电压。其中，将电磁式互感器的探头与输电线内部的金属导线连接时，需要首先控制输电线停止供电，然后工作人员将输电线上预留的测量点的绝缘片切开，从而将电磁式互感器的探头与输电线连接在一起。

其中，在架设输电线时，需要在输电线上预留测量点，测量点的绝缘层以拨开，以方便后期连接各种测量设备进行电力测量。而上述接触式的电压测量方法在测量时也要依赖于该些预留的测量点，因此上述测量方法受到测量点的限制，导致灵活性较差。

与此同时，由于电磁式互感器是由铜线和电磁铁绕制而成的，体积庞大且非常沉重。同时，输电线一般架设在远离地面的高空中，因此还需要建设专门的支撑墩，然后通过吊装设备将电磁式互感器安装到支撑墩上之后，才可以将电磁式互感器与输电线进行连接。该过程需要多个人力和多个设备配合，过程繁琐，施工难度较大。

在实际应用中，预留的测量点的绝缘片由于多次破坏，会导致输电线的绝缘损坏，容易发生不安全事故，降低输电线的安全性。

鉴于上述现有技术存在的多种问题，本申请实施例提供一种非接触电压测量方法，该方法能够灵活检测输电线中的任意位置处的电压，相比于现有技术更加灵活，并且该方法不需要破坏输电线的绝缘层，避免破坏输电线的安全性。由于该方法中非接触电压测量装置的体积小安装简单，因此提高了电压检测的效率和工作成本。

下面，将对本申请实施例提供的非接触电压测量方法所涉及到的实施环境进行简要说明。

该非接触电压测量方法应用于应用于预先设定的电气回路的非接触电压测量装置中，下面对该非接触电压测量装置以及电气回路分别进行说明。

首先对非接触电压测量装置进行说明。

如图1和图2所示，图1示出了非接触电压测量装置的结构示意图，图2示出了电气回路的示意图。其中，根据图1和图2可以看出，该非接触电压测量包括探头10和电压传感组件20，探头10包括第一探头101和第二探头102，第一探头101与待测电路耦合形成第一耦合电容C1，第二探头102与零线电路耦合形成第二耦合电容C2，电压传感组件20与分别与第一耦合电容C1和第二耦合电容C2连接形成电气回路。

对于第一耦合电容C1，第一探头101内的金属极板，是第一耦合电容C1的一个极板，待测电路是第一耦合电容C1的另一个极板。对于第二耦合电容C2，第二探头102内的金属极板是第二耦合电容C2的一个极板，零线电路是第二耦合电容C2的另一个极板。从电路原理出发，通过第一耦合电容C1，电压传感组件20和第二耦合电容C2便与待测电路之间建立了电气连接，可以如图2所示。其中，被测电路的被测电压为Us，频率为工频fs，通过第一耦合电容C1和电压传感组件20连接。另一边，电压传感组件20通过第二耦合电容C2和大地(零线/地线)相连接。

下面对探头10的结构进行详细说明。

本申请实施例中，第一探头101与第二探头102的结构相同，下面以第一探头101为例对第一探头101的结构进行说明。

第一探头101包括第一表面和第二表面，其中，第一表面可以活动性地套设在待测电路的绝缘层上，第二表面与第一表面相对设置，用于与第一表面形成第一耦合电容C1，同时，第二表面与电压传感组件20电连接。

可选的，第一探头101可以为两个嵌套圆环组成的圆柱形结构，该圆柱形探头10的内侧(也就是与待测电路相对的表面)设置有导电极板，即金属电极。该金属电极与电压传感组件20连接；该圆柱形探头10的外侧可以采用绝缘材料；

对于第一探头101套设于待测电路的绝缘层上的方式，可选地，该第一探头101可以采用夹钳结构，将第一探头101夹在待测电路的绝缘层上；也可以采用其他结构，例如：卡扣结构、粘贴结构等；需要说明的是，本实施例不限定第一探头101与待测电路之间的连接方式。

下面对电压传感组件20的结构进行详细说明。

如图2所示，电压传感组件20包括分压单元202，分压单元202设置于第一耦合电容C1和第二耦合电容之间C2。

如图2所示，电压传感组件20还包括处理单元201、参考信号源203和检测单元204，其中，参考信号源203串接在第一耦合电容C1和分压单元202之间，检测单元204并接于分压单元202上，用于检测分压单元202上的电压，处理单元201连接于参考信号源203和检测单元204之间。

可选的，分压单元202可以例如是电容或者电阻或者电感等。可选的，分压单元202可以是一个电容，也可以是多个串并联在一起的电容，本申请实施例中，对于分压单元202中的电容的形式并不做限定。

可选的，参考信号源203可以是频率可调的电压信号源，也可以是固定输出的电压信号源，本实施例对参考信号源203的形式也不做限定；

可选的，处理单元201可以是微处理器、嵌入式处理器以及专用的数字信号处理器等，本实施例对处理单元201的类型并不做限定；

可选的，本实施例中的电压传感组件20还包括电源单元，该电源单元为处理单元201提供工作电压，该电源单元可以为锂电池，也可以为其他能够提供电源的硬件结构。

可选的，检测单元204检测单元，其中，检测单元204设置在分压单元202的两侧，用于测量分压单元202上的电压。本申请实施例中，检测单元204可以将检测到的分压单元202上的电压发送给处理单元201，以便于处理单元201获取第一电压信号，以及获取第二电压信号。

如图1所示，待测电路和零线电路为电力系统的一部分，电力系统整体接地，相当于待测电路的一端接地，零线电路(或者地线电路)，其具有接地保护作用，此时，图2对应的等效电路如图3所示。图3中示出了参考信号源203、检测单元204和分压单元，未示出处理单元，其中，检测单元204为电压表，分压单元202为分压电容C，待测电路的待测电压为U_s，频率为工频f_s，第一耦合电容C1，分压电容C，第二耦合电容C2，参考信号源203输出的电压为U_r，频率为工频f_s。

下面对本申请实施例提供的非接触电压测量方法进行说明：

首先需要说明的是，本申请实施例中涉及到的“第一”、“第二”“第三”……等表述，并不表示先后顺序，而仅用于区分。

步骤401，电压传感组件获取分压单元上的电压的波形信息。

本申请实施例中，如图2所示的电气回路中，在电气回路中未有外部输入信号的情况下，即参考信号源203没有向电气回路中输入信号，参考信号源203相当于一根导线，这种情况下，分压单元202上的电压与待测电路的电压的同频同相。因此，分压单元202上的电压的波形信息可以用于反映待测电路的电压的波形信息。基于此，处理单元201获取分压单元202上的电压的波形信息，即获取到待测电路的电压的波形信息。

其中，外部输入信号是指参考信号源向电气回路中输入的信号，未有外部输入信号即参考信号源没有向电气回路中输入信号。

可选的，分压单元202上的电压的波形信息包括分压单元202上的电压的频率和相位。其中，输出电压的频率一般为工频频率。

下面对电压传感组件获取分压单元202上的电压的波形信息的过程进行说明：

检测单元204可以在电气回路中未有外部输入信号的情况下，检测分压单元202上的电压，得到第三电压信号，然后检测单元204将第三电压信号发送给处理单元201，处理单元201通过对第三电压信号进行分析得到分压单元202上的电压的波形信息。

其中，第三电压信号为模拟信号，可选的，本申请实施例中，处理单元201对第三电压信号进行信号分析的过程包括：对第三电压信号进行放大处理和模数转换处理，从而得到离散的转换后的数字信号，然后对数字信号进行傅里叶变换处理，得到转换后的数字信号的频率和相位信息，然后根据转换后的数字信号的频率和相位信息确定分压单元上的电压的波形信息。

可选的，处理单元201中预先设置有锁相电路，处理单元201可以利用锁相电路对第三电压信号进行处理，从而得到分压单元202上的电压的波形信息。

可选的，锁相电路包括相位检测器、低通滤波器、压控振荡器和反馈电路，其中，反馈电路，用于将压控振荡器输出的反馈信号发送给相位检测器；相位检测器，用于确定第三电压信号和反馈信号的相位差，并基于相位差确定误差电压信号；滤波器，用于对误差电压信号进行滤波，得到控制电压信号；压控振荡器，用于接收控制电压信号，并基于控制电压信号输出目标信号。基于锁相电路具有锁相的特性可知，目标信号可以用于反映第三电压信号的频率和相位信息，因此可以根据目标信号的波形信息获取第三电压信号的波形信息。关于锁相电路的详细工作过程参见下文描述。

步骤402，电压传感组件根据波形信息向电气回路输入与分压单元上的电压同频同相的第一参考电压信号，并检测分压单元上的电压，得到第一电压信号。在第一参考电压信号输入完成之后，根据波形信息向电气回路输入与分压单元上的电压同频反相的第二参考电压信号，并检测分压单元上的电压，得到第二电压信号。

其中，第一参考电压信号与第二参考电压信号的幅度相等。

本申请实施例中，电压传感组件中的处理单元可以根据波形信息生成参考信号生成指令，并将参考信号生成指令发送给参考信号源，参考信号源在接收到参考信号生成指令之后，根据参考信号生成指令生成第一参考电压信号，并将第一参考电压信号输入到电气回路中。

可选的，参考信号源还可以在第一参考电压信号输入完成之后，根据参考信号生成指令生成第二参考电压信号，并将第二参考电压信号输入到电气回路中。

可选的，处理单元201根据波形信息生成参考信号生成指令的过程包括：处理单元201可以根据分压单元202上的电压的频率和相位信息确定第一参考电压信号和第二参考电压信号对应的方波的占空比参数，然后在参考信号生成指令中携带有该占空比参数。

本申请实施例中，参考信号源203向电气回路输入与输出电压同频同相的第一参考电压信号时，其等效电路如图5所示，其中第一参考电压信号Ur与待测电压Us同相位同频率，幅值不相等。

可选的，第一参考电压信号Ur的幅值大于20伏，小于等于40伏。本申请中可以采用一个较低的参考电压信号来测量较高的待测电压，其中，待测电压的幅值可以例如是400伏-10千伏。

本申请实施例中，在分压单元202上的电压过零点的时候，参考信号源203向电气回路中输入第一参考电压信号，这样可以保证第一参考电压信号与待测电压同相。

本申请实施例中，第一参考电压信号可以包括多个信号波，这样就可以产生在时间上持续的第一参考电压信号，从而能够检测到分压单元202上的电压，并得到第一电压信号。

其中，参考信号源203向电气回路输入与输出电压同频反相的第二参考电压信号时，其等效电路如图6所示。其中，第二参考电压信号输入电气回路的过程与第一参考电压信号输入电气回路中的过程相同，在此不进行赘述。

可选的，参考信号源203在接收到参考信号生成指令之后，可以对参考信号生成指令进行解析，以获取参考信号生成指令中携带的占空比参数，并基于占空比参数生成第一参考电压信号以及将第一参考电压信号输入电气回路，并在将第一参考电压信号输入完成之后根据参考信号生成指令生成第二参考电压信号以及将第二参考电压信号输入电气回路。

可选的，占空比参数可以包括按序排列的第一占空比参数和第二占空比参数，其中第一占空比参数用于生成第一参考电压信号，第二占空比参数用于生成第二参考电压信号。

可选的，参考信号源203在接收到参考信号生成指令之后，可以按照预先设定的顺序先生成第一参考电压信号，并保持预设时长。然后生成第二参考电压信号并保持预设时长。

步骤403，电压传感组件根据第一电压信号和第二电压信号计算待测电路的电压。

在一种可选的实现方式中，处理单元201中可以预先设置有电压计算模型，其中，电压计算模型为包含有

的关系式。其中，V₁为所述第一电压信号的幅值，V₂为所述第二电压信号的幅值，U_r为所述第一参考电压信号的幅值或者所述第二参考电压信号的幅值；U_s为所述待测电路的电压。

本申请实施例中，计算机设备可以将第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号输入至该电压计算模型中，得到电压计算模型输出的待测电路的电压。

其中，第一电压信号的幅值的获取过程包括：

对第一电压信号进行放大处理和模数转换处理，从而得到离散的转换后的数字信号，然后对数字信号进行傅里叶变换处理，得到转换后的数字信号的频率、相位和幅值。该幅值即第一电压信号的幅值。

其中，第二电压信号的幅值的获取过程与第一电压信号的幅值的获取过程相同，在此不进行赘述。

在另一种可选的实现方式中，根据第一电压信号与第二电压信号确定电压系数，然后根据电压系数与第一参考电压信号的幅值计算待测电路的电压。

可选的，可以将第一电压信号与第二电压信号的比值确定为电压系数。然后根据电压系数与第一参考电压信号(或者第二参考电压信号)的幅值的乘积计算待测电路的电压。

在另一种可选的实现方式中，如图5所示，当被测电压Us和第一参考电压信号U_r同相时，分压电容C上的电压(即第一电压信号)V₁可以表达为：

其中，C1为第一耦合电容C1的电容参数，C2为第二耦合电容C2的电容参数，C为分压电容C的耦合参数。

如图6所示，当被测电压Us和第二参考电压信号Ur反相时，分压电容C上的电压(即第二电压信号)V2可以表达为：

联立式(1)和式(2)，可得：

其中，第一电压信号V1和第二电压信号V2是分压电容C上的电压，是检测量，电容C，C1，C2都是未知量，被测电压Us是待求量。

通过求解上述联立式可以计算得到待测电路的电压。

本申请实施例中，通过在电气回路中依次输入同频反相幅值相等的第一参考电压信号和第二参考电压信号，从而获得对应的第一电压信号和第二电压信号，再通过第一电压信号和第二电压信号计算待测电路的电压。可以实现通过幅值较小的参考信号检测高压输电线路的电压的目的。

进一步的，由于第一参考电压信号和第二参考电压信号的幅值较小，因此降低了该非接触电压测量方法的实现难度。

本申请实施例提供的非接触电压测量方法所使用的非接触电压测量装置具有结构简单、成本低廉的特点，因此可以降低进行电压测量的成本。

最后，本申请实施例中，可以对输电线中的任意位置的电压进行测量，因此更加灵活方便。

下面对本申请中锁相电路的具体工作过程进行说明：

本申请实施例中，锁相电路为了实现高精度的相位跟踪，采用密集的时间控制算法。将一个工频周波(20mS)均分为1200等份，产生1200个触发脉冲(频率为50Hz*1200＝60KHz)，每个脉冲触发数字信号处理DSP(英文：Digital Signal Processing，简称：DSP)和模拟数字转换器A/D各一次。A/D用于采集并保持数据；DSP用于接收A/D数据并开始计算和判断是否激发晶闸管触发脉冲。因此DSP的计算周期和A/D的数据采集周期均为1/60K＝16.7μS。由于A/D和DSP是同步触发的，所以DSP被触发的时刻是A/D当前数据正在采集的时刻，DSP接收的数据是A/D保持的上一次采集下来的数据，这样在数据采集和处理上存在一个时间差，也就是16.7μS。这段时间对于工频电压来说只有1/1200周期，对信号的同步来说影响是很小的。

本申请实施例中，采用锁相电路的目的主要是为了控制采样信号的频率和A/D转换器的起始转换时间，提供DSP系统和A/D转换的启动信号，同时产生与电网严格同步的电压过零脉冲给DSP，指示DSP开始相位跟踪。由于所有的计算和触发均起始于三相电压准确的相位过零点，锁相电路在整个电压测量中占有极其重要的地位，不仅锁相电路的误差会引起电压测量的失准，锁相电路的失锁更会导致整个系统的崩溃。

可选的，本申请实施例中，如图7所示，VCO(英文：voltage-controlledoscillator，简称：VCO)为压控振荡器，复杂可编程逻辑器件CPLD(英文：ComplexProgramming logic device，简称：CPLD)设置在反馈电路中，起分频器的作用。移位/滤波相当于低通滤波器，其它部分起相位检测器的作用。

锁相电路整体形成闭环控制，输入量为来自电网、经过数据采集电路处理后的三相相电压UA、UB、UC；输出为三相相位过零脉冲信号：PA、PB、PC，和A/D触发信号PAD。

Flash查找表中存放的正弦波是以工频(50Hz)正弦波和直流量叠加的形式存放的，波形如图8所示，图8中示出了Flash查找表中存放的波形图。前面已经介绍过控制器是把一个工频周期分成1200个触发点，Flash查找表中的正弦波是按每周期1200个点的形式以数字量存放，相邻两点的间隔是工频周期的1/1200(16.7μS)。图8中横坐标N表示点数，当N为0、300、600、900、1200时分别对应正弦波的0°、90°、180°、270°、360°；纵坐标U表示正弦波数字量，由于存放的位数是12位，即数字表示范围是0～4095，这也是Flash中正弦波的幅值范围。

因此当n为0、300、600、900、1200时，U分别为2048、4095、2048、0、2048，数据D_A表示公式为：

式中：D_A——Flash查找表中A相电压的数字量；K——Flash查找表中正弦波的幅值，大小为4096/2＝2048；N——Flash查找表中正弦波的相位离散点，范围是0～1200，间隔1。

本申请实施例中，锁相电路稳定的时候，通过相加/积分环节后的输出电压V1为0V，移位后的输出电压V2为2.5V的直流电压信号。其中，压控振荡器VCO是TI公司74HC4046A型压控振荡器，当输入电压V2为2.5V时，锁相电路输出信号f1是600KHz的方波。f1作为时钟脉冲输入复杂可编程逻辑器件CPLD，CPLD在以600KHz的频率处理逻辑的时候，输出频率为60KHz的方波信号f2和Flash的地址信号Add。Flash内是以查找表形式存储的12位的三相标准正弦电压信号的数字量。当输入以相位为地址的信号Add时，Flash输出相应相位的正弦电压数字信号。

应该理解的是，虽然图4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图4中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图9所示，提供了一种非接触电压测量装置，包括：探头10和电压传感组件20，其中：

探头10，包括第一探头和第二探头，第一探头与待测电路耦合形成第一耦合电容，第二探头与零线电路耦合形成第二耦合电容；

电压传感组件20，包括分压单元202，分压单元202分别与第一耦合电容C1和第二耦合电容C2连接形成电气回路；

电压传感组件还包括：处理单元201、参考信号源203和检测单元204，其中，

处理单元201，用于获取分压单元上的电压的波形信息；

参考信号源203，用于根据波形信息向电气回路输入与分压单元上的电压同频同相的第一参考电压信号；

检测单元204，用于检测分压单元上的电压，得到第一电压信号；

参考信号源203，还用于在第一参考电压信号输入完成之后，根据波形信息向电气回路输入与分压单元上的电压同频反相的第二参考电压信号；其中，第一参考电压信号与第二参考电压信号的幅度相等；

检测单元204，还用于检测分压单元上的电压，得到第二电压信号；

处理单元201，还用于用于根据第一电压信号和第二电压信号计算待测电路的电压。

在其中一个实施例中，处理单元201还用于在电气回路中未有外部输入信号的情况下，检测分压单元上的电压，得到第三电压信号；对第三电压信号进行信号分析得到分压单元上的电压的波形信息。

在其中一个实施例中，处理单元201具体用于：

利用锁相电路对第三电压信号进行信号分析得到分压单元上的电压的波形信息。

在其中一个实施例中，处理单元201具体用于：

对第三电压信号进行放大处理和模数转换处理，得到转换后的数字信号；对转换后的数字信号进行傅里叶变换处理得到转换后的数字信号的频率和相位信息，根据转换后的数字信号的频率和相位信息确定分压单元上的电压的波形信息

在其中一个实施例中，处理单元201具体用于：

根据第一电压信号和第二电压信号确定电压系数；

根据电压系数与第一参考电压信号的幅值计算待测电路的电压。

在其中一个实施例中，处理单元201具体用于：

将第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号输入至预先设定的电压计算模型中，其中，电压计算模型为

的关系式，其中，V₁为第一电压信号的幅值，V₂为第二电压信号的幅值，U_r为第一参考电压信号的幅值或者第二参考电压信号的幅值；U_s为待测电路的电压。

关于非接触电压测量装置的具体限定可以参见上文中对于非接触电压测量方法的限定，在此不再赘述。上述非接触电压测量装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，其内部结构图可以如图10所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种非接触电压测量方法。

本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

获取分压单元上的电压的波形信息；

根据波形信息向电气回路输入与分压单元上的电压同频同相的第一参考电压信号，并检测分压单元上的电压，得到第一电压信号；

在第一参考电压信号输入完成之后，根据波形信息向电气回路输入与分压单元上的电压同频反相的第二参考电压信号，并检测分压单元上的电压，得到第二电压信号；其中，第一参考电压信号与第二参考电压信号的幅度相等；

根据第一电压信号和第二电压信号计算待测电路的电压。

在一个实施例中，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

在电气回路中未有外部输入信号的情况下，检测分压单元上的电压，得到第三电压信号；

对第三电压信号进行信号分析得到分压单元上的电压的波形信息。

在一个实施例中，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

利用锁相电路对第三电压信号进行信号分析得到分压单元上的电压的波形信息。

在一个实施例中，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

对第三电压信号进行放大处理和模数转换处理，得到转换后的数字信号；

对转换后的数字信号进行傅里叶变换处理得到转换后的数字信号的频率和相位信息，根据转换后的数字信号的频率和相位信息确定分压单元上的电压的波形信息。

在一个实施例中，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

根据第一电压信号和第二电压信号确定电压系数；

根据电压系数与第一参考电压信号的幅值计算待测电路的电压。

在一个实施例中，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

将第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号输入至预先设定的电压计算模型中，其中，电压计算模型为

的关系式，其中，V₁为第一电压信号的幅值，V₂为第二电压信号的幅值，U_r为第一参考电压信号的幅值或者第二参考电压信号的幅值；U_s为待测电路的电压。

本申请实施例提供的计算机设备，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取分压单元上的电压的波形信息；

根据波形信息向电气回路输入与分压单元上的电压同频同相的第一参考电压信号，并检测分压单元上的电压，得到第一电压信号；

在第一参考电压信号输入完成之后，根据波形信息向电气回路输入与分压单元上的电压同频反相的第二参考电压信号，并检测分压单元上的电压，得到第二电压信号；其中，第一参考电压信号与第二参考电压信号的幅度相等；

根据第一电压信号和第二电压信号计算待测电路的电压。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

在电气回路中未有外部输入信号的情况下，检测分压单元上的电压，得到第三电压信号；

对第三电压信号进行信号分析得到分压单元上的电压的波形信息。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

利用锁相电路对第三电压信号进行信号分析得到分压单元上的电压的波形信息。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

对第三电压信号进行放大处理和模数转换处理，得到转换后的数字信号；

对转换后的数字信号进行傅里叶变换处理得到转换后的数字信号的频率和相位信息，根据转换后的数字信号的频率和相位信息确定分压单元上的电压的波形信息。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

根据第一电压信号和第二电压信号确定电压系数；

根据电压系数与第一参考电压信号的幅值计算待测电路的电压。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

将第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号输入至预先设定的电压计算模型中，其中，电压计算模型为

的关系式，其中，V₁为第一电压信号的幅值，V₂为第二电压信号的幅值，U_r为第一参考电压信号的幅值或者第二参考电压信号的幅值；U_s为待测电路的电压。

本实施例提供的计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种非接触电压测量方法，其特征在于，应用于预先设定的电气回路的非接触电压测量装置中，所述非接触电压测量装置包括探头和电压传感组件，所述探头包括第一探头和第二探头，所述电压传感组件包括分压单元和检测单元，所述第一探头与待测电路耦合形成第一耦合电容，所述第二探头与零线电路耦合形成第二耦合电容，所述分压单元分别与所述第一耦合电容和所述第二耦合电容连接形成所述电气回路，所述检测单元和所述分压单元并联连接，所述检测单元用于检测所述分压单元的电压，所述方法包括：

根据所述检测单元的检测结果获取所述分压单元上的电压的波形信息；

根据所述波形信息向所述电气回路输入与所述分压单元上的电压同频同相的第一参考电压信号，并检测所述分压单元上的电压，得到第一电压信号；

在所述第一参考电压信号输入完成之后，根据所述波形信息向所述电气回路输入与所述分压单元上的电压同频反相的第二参考电压信号，并检测所述分压单元上的电压，得到第二电压信号；其中，所述第一参考电压信号与所述第二参考电压信号的幅度相等；

根据所述第一电压信号和所述第二电压信号计算所述待测电路的电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述分压单元上的电压的波形信息，包括：

在所述电气回路中未有外部输入信号的情况下，检测所述分压单元上的电压，得到第三电压信号；

对所述第三电压信号进行信号分析得到所述分压单元上的电压的波形信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述第三电压信号进行信号分析得到所述分压单元上的电压的波形信息，包括：

利用锁相电路对所述第三电压信号进行信号分析得到所述分压单元上的电压的波形信息。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述第三电压信号进行信号分析得到所述分压单元上的电压的波形信息，包括：

对所述第三电压信号进行放大处理和模数转换处理，得到转换后的数字信号；

对所述转换后的数字信号进行傅里叶变换处理得到所述转换后的数字信号的频率和相位信息，根据所述转换后的数字信号的频率和相位信息确定所述分压单元上的电压的波形信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一电压信号和所述第二电压信号计算所述待测电路的电压，包括：

根据所述第一电压信号和所述第二电压信号确定电压系数；

根据所述电压系数与所述第一参考电压信号的幅值计算所述待测电路的电压。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一电压信号和所述第二电压信号计算所述待测电路的电压，包括：

将所述第一电压信号、所述第二电压信号和所述第三电压信号输入至预先设定的电压计算模型中，其中，所述电压计算模型为

的关系式，其中，V₁为所述第一电压信号的幅值，V₂为所述第二电压信号的幅值，U_r为所述第一参考电压信号的幅值或者所述第二参考电压信号的幅值；U_s为所述待测电路的电压。

7.一种非接触电压测量装置，其特征在于，所述装置包括：

探头，包括第一探头和第二探头，所述第一探头与待测电路耦合形成第一耦合电容，所述第二探头与零线电路耦合形成第二耦合电容；

电压传感组件，包括分压单元，所述分压单元分别与所述第一耦合电容和所述第二耦合电容连接形成电气回路；

所述电压传感组件还包括：处理单元、参考信号源和检测单元，其中，

所述处理单元，用于根据所述检测单元的检测结果获取所述分压单元上的电压的波形信息；

所述参考信号源，用于根据所述波形信息向所述电气回路输入与所述分压单元上的电压同频同相的第一参考电压信号；

所述检测单元，和所述分压单元并联连接，用于检测所述分压单元上的电压，得到第一电压信号；

所述参考信号源，还用于在所述第一参考电压信号输入完成之后，根据所述波形信息向所述电气回路输入与所述分压单元上的电压同频反相的第二参考电压信号；其中，所述第一参考电压信号与所述第二参考电压信号的幅度相等；

所述检测单元，还用于检测所述分压单元上的电压，得到第二电压信号；

所述处理单元，还用于用于根据所述第一电压信号和所述第二电压信号计算所述待测电路的电压。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述处理单元，还用于在所述电气回路中未有外部输入信号的情况下，检测所述分压单元上的电压，得到第三电压信号；对所述第三电压信号进行信号分析得到所述分压单元上的电压的波形信息。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至6任一所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法。

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