CN117741231A - 非侵入式高压输电线路验电装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于传感与量测技术领域，公开一种非侵入式高压输电线路验电装置及方法；所述装置包括无线连接的高压验电器与用户终端；所述高压验电器包括：固定主体、活动环组件和MEMS电压传感器；固定主体包括主体部和设置于主体部顶部的固定环；固定环和主体部之间形成一个倾斜设置的导线出入开口；活动环组件包括活动环和活动环驱动部；主体部中设有一个滑动槽，所述滑动槽中安装有活动环；活动环连接所述活动环驱动部；所述活动环驱动部用于驱动活动环封闭或者打开所述导线出入开口；所述主体部中安装有MEMS电压传感器。本发明将通常固定的卡环式结构设计成固定和活动部件组合的形式，实现对导线电压测量的同时，实现现场输电导线的快速安装和拆卸。

Description

非侵入式高压输电线路验电装置及方法

技术领域

本发明属于传感与量测技术领域，特别涉及一种非侵入式高压输电线路验电装置及方法。

背景技术

为保障电力作业安全，减少作业人员伤亡事故，电力行业制定现场作业的操作规程，在《国家电网公司电力安全工作规程》明确规定：在电气设备上工作，应有停电、验电、装设接地线、悬挂标示牌等措施。验电时，人体应与待测设备保持安全距离，并设专人监护。装设接地线前应先验电，验明线路确无电压。其中验电是检测电气设备上工作电压是否存在的操作，需要使用高压验电器。因此电力领域对于验电设备也开展了大量研究。

总体上看，目前可采用的验电技术分为接触式验电设备、非接触式验电设备。接触式验电是由测量金属头、绝缘杆和人体构成的回路实现的，该技术应用范围广、技术成熟。但接触式验电因为需要直接触碰到高电压，当绝缘性能出现下降时，存在人员触电的风险，具有发生危险的可能性。并且大多数接触式验电器为声光报警式，现场的嘈杂环境很容易使操作人员产生误判断。此外，随着电网运行电压等级的提高，输电线路被架设在更高的杆塔上。输电线路架设高度从30-40米(220kV)、50-60米(500kV)、90-110米(1000kV)，不断提升的输电线路高度增加了施工人员现场施工的难度，工作人员需要在高空手持更长的验电器进行验电，给操作人员施工带来不方便，而且接触式验电器还存在验电死区、虚报警等缺陷，这导致了工作人员需要再三确认接触式验电器的报警结果。非接触式验电器就不需要与高电压相触，通过测量输电线路周围的电场强度或者通过感应电荷测量实现验电功能。非接触式验电设备具有小型化、安全性高等优点，减轻工作人员的作业负担，实现远距离验电，提高验电的安全性。但是非接触式验电器中电学式感应测量方式是实用化较好、抗干扰能力强，主要是通过使用电场传感器测量输电线路周围的电场强度及光信号等物理量进行测量，但是这类测试技术对测量的电场传感器要求较高。比如要求有较高的电场分辨力、较小的测量体积和较为明确的电场分布界面，以便于电场传感器能够在没有引入电场畸变的前提下实现电场强度的精确测量，因此长期以来非接触式验电技术存在的主要问题是测量不准的问题，并没有很好的传感技术实现工频电场的精准测量。为了提高输电线路走廊的使用效率，国内输电线路很多都是多回线路共塔架设的，输电线路的电磁场环境比较复杂。随着直流输电系统的完善，未来将有越来越多的高压交流输电线路架设在高压直流输电线路相邻处，还可能有高压交直流输电线路同走廊架设甚至还可能有同塔架设的现象，这种场景下利用电场传感器实现输电线路带电情况的准确检测更加困难。再一种情况是在输电线路检修和维护时，即使线路已经断开，但由于电容效应，仍然可能通过感应而存在非常高的高压电压，严重威胁操作人员和施工过程的安全，必须对输电线路实时检测，确认线路存在的电压维持在安全操作限制的电压范围内。因此需要研究一种更加方便实用的验电方法满足输电线路运维需求。

针对线路验电技术存在的问题，接触式验电应用范围广，缺点是存在验电死区、虚报警等缺陷。因接触式验电需要直接触碰到高压电，因此在高压线路应用受限。非接触式验电设备可小型化，减轻了验电人员作业负担。但因目前分辨力不足、电场畸变等，主要问题测量精度不够，特别是共塔架设输电线路非接触式验电问题更为严重。同时，330kV及以上电压等级线路验电技术和直流输电线路验电技术缺乏，通常采用绝缘绳或绝缘棒以放电声音方式验电，或采用间接方式验电，即通过开关的电气指示、隔离刀闸位置、遥信/遥测数据等进行判断，验电方式不直接。同时输电线路受临近带电线路电磁感应影响，现场线路仍然存在带电情况，因此验电精度差、成效受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非侵入式高压输电线路验电装置及方法，通过挂非侵入式高压输电线路验电装置实现安全验电目标，以解决现有非接触式验电测量精度差、测不准的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种非侵入式高压输电线路验电装置，包括无线连接的高压验电器；

所述高压验电器包括：固定主体、活动环组件和MEMS电压传感器；

固定主体包括主体部和设置于主体部顶部的固定环；固定环和主体部之间形成倾斜设置的导线出入开口；

活动环组件包括活动环和活动环驱动部；

主体部中设有滑动槽，活动环与所述滑动槽滑动连接；活动环连接所述活动环驱动部；所述活动环驱动部安装于主体部中，用于驱动活动环封闭或者打开所述导线出入开口；所述主体部中安装有用于感应待测高压输电线电压的MEMS电压传感器；

当活动环驱动部驱动活动环打开导线出入开口后，高压验电器通过导线出入开口挂在待测高压输电线上。

本发明进一步的改进在于：活动环呈楔形状；导线出入开口为由下向上倾斜设置的出入开口，倾斜角度为15°-45°；开口的宽度大于待测导线的直径。

本发明进一步的改进在于：活动环驱动部包括拉杆、拉环和弹簧；活动环的一端通过拉杆连接位于主体部外周的拉环；所述拉杆穿设于主体部上所设置的与滑动槽连通的导向槽；拉杆位于滑动槽内的部分外周套设有弹簧；弹簧的一端与活动环底部抵接，弹簧的另一端与滑动槽底部抵接。

本发明进一步的改进在于：活动环驱动部包括拉杆和驱动电机；活动环与拉杆连接；所述拉杆的下部设有齿条；驱动电机固定在主体部中；驱动电机的输出端连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮与齿条啮合连接。

本发明进一步的改进在于：MEMS电压传感器包括感应电极、MEMS电场敏感器件和信号处理电路；感应电极设置于导线出入开口旁侧，感应电极通过屏蔽导线连接MEMS电场敏感器件，MEMS电场敏感器件连接所述信号处理电路；所述感应电极用于感应待测高压输电线电压形成感应电荷；MEMS电场敏感器件用于根据感应电极的感应电荷形成感应电流，感应电流进行I/V变换输出电压信号；信号处理电路用于对MEMS电场敏感器件输出的电压信号进行信号放大和滤波。

本发明进一步的改进在于：还包括用户终端；主体部中还安装有主控板、储能电池和通信单元；信号处理电路、主控板和通信单元依次连接；

储能电池连接MEMS电场敏感器件、信号处理电路、主控板和通信单元，用于向MEMS电场敏感器件、信号处理电路、主控板和通信单元供电；

主控板用于对信号处理电路输出的电压信号通过AD采样进行数字化处理，获得待测高压输电线的实时电压信息；

所述通信单元与所述用户终端进行无线通信，用于将主控板输出的待测高压输电线的实时电压信息发送给用户终端。

本发明进一步的改进在于：信号处理电路包括相互连接的信号放大器和带通滤波器；所述MEMS电场敏感器件依次通过信号放大器和带通滤波器连接主控板。

本发明进一步的改进在于：所述通信单元还用于接收用户终端发出的控制指令；

所述通信单元还用于将所述控制指令输出给主控板；所述主控板还用于对所述控制指令解码输出给活动环驱动部的控制端；所述控制指令用于通过活动环驱动部驱动活动环封闭或者打开所述导线出入开口。

本发明进一步的改进在于：主体部的外部设有太阳能板，所述太阳能板连接储能电池，用于对储能电池充电。

第二方面，本发明提供过一种非侵入式高压输电线路验电方法，使用所述的非侵入式高压输电线路验电装置来实现，包括：

将高压验电器挂在待测导线上；

MEMS电压传感器用于感应待测导线的电压形成感应电荷，将感应电荷形成感应电流，感应电流进行I/V变换输出电压信号；电压信号经放大、滤波，进行模拟数字信号转换和电压信息提取后获得待测导线的电压测量值。

本发明进一步的改进在于：验电时，将所述的非侵入式高压输电线路验电装置安装在导线上，具体的：通过活动环驱动部驱动活动环打开导线出入开口，将高压验电器通过导线出入开口挂在被测导线上；通过活动环驱动部驱动活动环封闭导线出入开口，将高压验电器固定在被测导线上；

感应电极感应待测导线电压形成感应电荷；MEMS电场敏感器件根据感应电极的感应电荷形成感应电流，感应电流进行I/V变换输出电压信号；信号处理电路对MEMS电场敏感器件输出的电压信号进行信号放大和滤波；主控板对信号处理电路输出的电压信号通过AD采样进行数字化处理，获得待测导线的电压测量值；通信单元将主控板输出的待测导线的电压测量值发送给用户终端；用户终端，根据待测导线的电压测量值判断待测导线的带电状态；

验电后，拆除部署的非侵入式高压输电线路验电装置；拆除方法包括：通过活动环驱动部驱动活动环打开导线出入开口，通过导线出入开口将高压验电器从导线上取下来；

恢复线路原有状态。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种非侵入式高压输电线路验电装置，包括：固定主体、活动环组件和MEMS电压传感器；固定主体包括主体部和设置于主体部顶部的固定环；固定环和主体部之间形成一个倾斜设置的导线出入开口；活动环组件包括活动环和活动环驱动部；主体部中设有一个滑动槽，所述滑动槽中安装有活动环；活动环连接所述活动环驱动部；所述活动环驱动部用于驱动活动环封闭或者打开所述导线出入开口；所述主体部中安装有MEMS电压传感器。本发明通过对传感器结构设计的创新，将通常固定的卡环式结构设计成固定和活动部件组合的形式，实现对导线电压测量的同时，实现现场输电导线的快速安装和拆卸，并且奠定了将来与无人机、图像识别技术结合，现场使用时可采用无人机吊装、拆卸，利用图像识别技术实现传感器的对准和固定，通过这些技术创新，实现了输电线路监测装置的自动化、无人化安装与运维，提高了线路运维检修的效率，降低了人工施工的工程难度。

本发明利用近场测量电压技术，配合专用的验电传感器，验电时卡在导线上直接测量线路电压，根据电压数值评估线路带电情况，在线路检修完成后又能方便的拆除测量传感器，恢复线路原始状态。本方面提出的验电方法相比已有的验电技术，具有安全，传感器体积小、重量轻、监测数据快速获取，可由无人机挂装实现非人工实施，能显著提高现场验电环节的作业效率，保障线路电压测量精度，降低了人工施工的工程难度和危险系数。

本发明中，高压验电器的结构设计成卡环式、快速拆装的结构。通过对传感装置结构设计成固定和活动部件组合的形式，使得能够满足高压验电现场施工的快速便捷的安装、拆卸，降低了现场施工的难度。同时，还具有功耗低、体积小、结构稳定、灵敏度高、易于集成、无电机易磨损部件、可靠性高等突出优点。

本发明最突出效果是验电方法更加安全，可以获得实时的高精度线路电压状态值，使得操作人员施工更加安心。本发明针对330kV及以上电压等级线路验电技术和直流输电线路验电技术缺乏问题，填补了高压验电技术的空白。本发明设计的验电装置能实现现场施工的快速便捷的安装、拆卸，降低了现场施工的难度，配合无人机挂装等方式，更好的提高了线路运维效率。采用了MEMS电场敏感器件、微处理器和数字通信技术，实现了低功耗，降低了MEMS电压传感器的维护难题。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种非侵入式高压输电线路验电装置的安装示意图；

图2为本发明一种非侵入式高压输电线路验电装置的结构示意图；

图3为本发明一种非侵入式高压输电线路验电装置的主要元件连接框图；

图4为本发明另一实施例一种非侵入式高压输电线路验电装置的结构示意图；

图5为图4所示非侵入式高压输电线路验电装置的侧视结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

本发明提供一种非侵入式高压输电线路验电装置及方法，基本原理是利用非侵入式的近场测量电压技术，验电时卡在导线上直接测量线路实时电压，测量电压值通过无线信号传输到用户终端，根据电压值直接评估线路带电状态；在完成线路验电后又能方便的拆除验电装置(验电传感器)，恢复线路原始状态。这种新的验电技术相比于之前的接触式验电技术测量原理完全不同，之前的接触式验电技术是通过导线、验电器、人体和大地构成一个回路，这种验电方式会对操作人员构成安全威胁，并且不适用于超高压、特高压这类场景的验电。也不同于目前的非接触式验电技术，现有非接触式是基于导线周围形成的电场测量进行验电的，这种方式容易受到待测对象周围线路和传感器自身形状的影响，从而造成测量精度较差，不被现场运维人员的认可。

本发明提供一种非侵入式高压输电线路验电装置，包括两部分：安装在线上的高压验电器和远端的用户终端。高压验电器100与用户终端200通过无线信号通信。使用方法如图1所示。高压验电器100是基于电场敏感器件实现电压测量的，可以悬挂在导线上完成电压测量，传感器与导线绝缘，也不需要与大地构成测量回路。高压验电器100基本测量原理是基于场源方式的测量方法，通过传感器结构设计后突破了高灵敏测量难题和环境干扰影响，使得测量电压的准确度高，可以测量线路的实时电压值。用户终端200显示测量电压值的大小，通常显示的电压有效值。传输数据的无线通信采用LORA无线技术或者其他微功率无线技术，通信距离保持在1-3公里的距离，适用各种天气、环境状况。

本发明提出提供一种非侵入式高压输电线路验电装置及方法，适用于10kV-1000kV的电压等级，特别是填补了超高压、特高压验电技术手段的缺失。本发明提出的一种非侵入式高压输电线路验电方法采用专用的施工方法：首先，高压验电器100仅在验电的线路区段进行安装，在线路检修完成后立即拆除装置。在安装施工时，通过用户终端200发出控制指令，驱动电机35旋转将传感器的活动环31打开，将高压验电器100挂在测量导线上，再发出指令控制活动环31固定住测量导线。在拆除施工时，采用相反指令，也是将活动环31打开，将传感装置从测量导线上取下来，快速完成拆除工作。高压验电器100的安装可结合无人机、其他吊挂工器具等进行施工，将装置携带至导线上，其他操作由人工遥控传感装置实现。因此高压验电器100安装与拆除施工非常便捷，适合电力系统监测传感器便捷安装的发展趋势。

实施例1

请参阅图2和图3所示，本发明提供一种非侵入式高压输电线路验电装置，包括高压验电器100与用户终端200；高压验电器100通过对传感器结构设计的创新，将通常固定的卡环式结构设计成固定和活动部件组合的形式，包括：固定主体1、活动环组件3、MEMS电场敏感器件4、主控板5、储能电池6和通信单元7。

固定主体1包括主体部12和设置于主体部12顶部的固定环11；固定环11和主体部12之间形成一个倾斜向上设置的导线出入开口110。固定环11的内侧设有一层防滑硅胶垫，用于增加高压验电器100挂在导线上的摩擦力。固定环11采用金属结构或者PE材料制作时外表面采用金属板做外壳，具有较高的强度，提高耐腐蚀的同时实现高精度的电压测量。活动环组件3包括活动环31、拉杆32、拉环33和弹簧34。主体部12中设有一个滑动槽120，所述滑动槽120中安装有活动环31；活动环31呈楔形状；主体部12中还安装有活动环驱动部。

在一具体实施方式中，活动环驱动部包括拉杆32、拉环33和弹簧34；活动环31的一端通过拉杆32连接位于主体部12外周的拉环33；所述拉杆32穿设于主体部12上所设置的与滑动槽120连通的导向槽121；拉杆32位于滑动槽120内的部分外周套设有弹簧34；弹簧34的一端与活动环31底部抵接，弹簧34的另一端与滑动槽120底部抵接。通过拉动拉环33能够控制活动环31的位置。

请参阅图3所示，主体部12中还安装有MEMS电压传感器。

在一具体实施方式中，MEMS电压传感器包括感应电极40、MEMS电场敏感器件4和信号处理电路42；感应电极40设置于导线出入开口110旁侧，感应电极40通过屏蔽导线41连接MEMS电场敏感器件4，MEMS电场敏感器件4连接所述信号处理电路42；所述感应电极40用于感应待测高压输电线电压形成感应电荷；MEMS电场敏感器件4用于根据感应电极40的感应电荷形成感应电流，感应电流进行I/V变换输出电压信号；信号处理电路42用于对MEMS电场敏感器件4输出的电压信号进行信号放大和滤波。

主体部12中还安装有主控板5、储能电池6和通信单元7。MEMS电场敏感器件4、信号处理电路42、主控板5和通信单元7依次连接；储能电池6连接MEMS电场敏感器件4、信号处理电路42、主控板5和通信单元7，用于向MEMS电场敏感器件4、信号处理电路42、主控板5和通信单元7供电。

考虑到电力线路电场空间分布是以导线为轴的辐射状分布，在导线源端近场附近电场强度非常大。因此感应电极40设计成半圆环形，并与MEMS电场敏感器件4很好的匹配，通过控制感应电极40的结构、形状、位置参数获得需要的输出电压值。

本发明中，信号处理电路42包括连接的信号放大器和带通滤波器，MEMS电场敏感器件4依次通过信号放大器和带通滤波器连接主控板5，用于进行MEMS电场敏感器件4感应信号的放大和滤波后输入主控板5中。主控板5用于对信号处理电路42输出的电压信号通过AD采样进行数字化处理，获得待测高压输电线的实时电压信息，输出给通信单元7远程给主站和用户终端200。

在一具体实施方式中，通信单元7还用于接收用户终端200发出的控制指令；所述通信单元7还用于将所述控制指令输出给主控板5；所述主控板5还用于对所述控制指令解码输出给活动环驱动部的控制端；所述控制指令用于通过活动环驱动部驱动活动环31封闭或者打开所述导线出入开口110。

靠近导线2位置放置一个感应电极40，通过屏蔽线连接在MEMS电场敏感器件4，感应电极40用于感应待测高压输电线电压形成感应电荷；MEMS电场敏感器件4用于根据感应电极40的感应电荷形成感应电流，感应电流进行I/V变换输出电压信号；信号处理电路42用于对MEMS电场敏感器件4输出的电压信号进行信号放大和滤波；后面连接了微处理器构建的主控板5，完成电压数字信号的逻辑处理，包括AD采样、数字滤波、信号补偿、电压信息提取中的一种或多种，以及完成传感器系统的初始化、参数设置和系统管理。通信单元7完成传感器数据传输，根据调度任务将线路电压数据经通信单元7传输给用户终端200。

本发明上面悬挂部分设计成固定的，下面设计一个导线出入开口110，配合一个活动环31，在安装和拆除过程中可以控制活动环31伸出卡位固定导线2或者缩进传感器中松开导线出入开口110，移出导线2，从而将MEMS传感器固定在待测量的导线2上。在一具体实施方式中，通过下拉拉环33压缩弹簧34能够控制活动环31向下回缩进滑动槽120，打开导线出入开口110，可以将固定环11挂在导线2上，松开拉环33，弹簧34回弹，活动环31沿滑动槽120向上运动封闭导线出入开口110，从而将MEMS传感器固定在待测量的导线2上。能够快速实现MEMS传感器的拆装。

在一具体实施方式中，高压验电器100的固定环11和固定主体1一体化设计，固定主体1为金属铸造或者耐老化的PE材料制作，固定环11和活动环31构成一个穿过测量导线2的圆孔，圆孔尺寸由穿过导线2的直径确定。测量导线2与MEMS电场敏感器件4是隔离的、绝缘的，不存在直接电气连接。MEMS电场敏感器件4、信号处理电路42、主控板5、储能电池6和通信单元7全部封装在金属屏蔽盒子里，放置在MEMS电压传感装置测量主体中。金属屏蔽盒子预留一开孔，覆盖有电磁屏蔽用的金属网，起着屏蔽电场作用，同时可以发射出无线信号，不影响传感器的无线通信。

在一具体实施方式中，本发明提供一种非侵入式高压输电线路验电方法，包括：

验电时，通过活动环驱动部驱动活动环31打开导线出入开口110，将高压验电器100通过导线出入开口110挂在被测导线2上；通过活动环驱动部驱动活动环31封闭导线出入开口110，将高压验电器100固定在被测导线2上；

靠近导线2位置放置一个感应电极40，通过屏蔽线连接在MEMS电场敏感器件4，MEMS电场敏感器件4输出电压信号，经信号处理电路放大、滤波，进行模拟数字信号转换；后面连接了微处理器构建的主控板5，完成电压数字信号的逻辑处理，包括数字滤波、信号补偿、电压信息提取，以及完成传感器系统的初始化、参数设置和系统管理。MEMS电场敏感器件4输出的电压信号，经放大、滤波，进行模拟数字信号转换和电压信息提取后，测量值通过通信单元7无线通信传输给用户终端200，根据测量值判断线路带电状态；

验电后，拆除部署的非侵入式高压输电线路验电装置；拆除方法包括：通过活动环驱动部驱动活动环31打开导线出入开口110，通过导线出入开口110将高压验电器100从导线上取下来；

恢复线路原有状态。

实施例2

请参阅图4和图5所示，本发明提供一种非侵入式高压输电线路验电装置，与实施例1不同之处在于，活动环组件3的结构有所不同。本实施例中，活动环组件3包括活动环31和活动环驱动部。

在一具体实施方式中，活动环驱动部包括拉杆32和驱动电机35；主体部12中设有一个滑动槽120，所述滑动槽120中安装有活动环31；活动环31呈楔形状；活动环31的底部连接有拉杆32；所述拉杆32的下部设有齿条，驱动电机35的输出端连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮与齿条啮合，组成齿轮齿条机构。储能电池6连接驱动电机35，用于向驱动电机35供电。用户终端200通过通信单元7和主控板5远程连接驱动电机35，用于远程控制驱动电机35的正反转以及停止。

本发明上面悬挂部分设计成固定的，下面设计一个导线出入开口110，配合一个活动环31，在安装和拆除过程中可以通过驱动电机35驱动活动环31伸出卡位固定导线2或者缩进传感器中松开导线出入开口110，移出导线2，从而将MEMS传感器固定在待测量的导线2上。在一具体实施方式中，通过驱动电机35正转驱动拉杆32向下直线运动，能够控制活动环31向下回缩进滑动槽120，打开导线出入开口110，可以将固定环11挂在导线2上；通过驱动电机35反转驱动拉杆32向上直线运动，带动活动环31沿滑动槽120向上运动封闭导线出入开口110，从而将MEMS传感器固定在待测量的导线2上。能够快速实现MEMS传感器的拆装。

本发明提供一种非侵入式高压输电线路验电装置，通过通信单元7能够控制远程控制驱动电机35的正反转以及停止，为进行无人机吊装MEMS传感器打下坚实基础，整个拆装过程可以远程控制，不需要人工现场手动操作。

实施例3

本发明提供一种非侵入式高压输电线路验电装置，与实施例1或2不同之处在于，在主体部12的外部设有太阳能板8，所述太阳能板8连接储能电池6，用于对储能电池6充电，能够有效提升整个设备的服役时间。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.非侵入式高压输电线路验电装置，其特征在于，包括无线连接的高压验电器(100)；

所述高压验电器(100)包括：固定主体(1)、活动环组件(3)和MEMS电压传感器；

固定主体(1)包括主体部(12)和设置于主体部(12)顶部的固定环(11)；固定环(11)和主体部(12)之间形成倾斜设置的导线出入开口(110)；

活动环组件(3)包括活动环(31)和活动环驱动部；

主体部(12)中设有滑动槽(120)，活动环(31)与所述滑动槽(120)滑动连接；活动环(31)连接所述活动环驱动部；所述活动环驱动部安装于主体部(12)中，用于驱动活动环(31)封闭或者打开所述导线出入开口(110)；所述主体部(12)中安装有用于感应待测高压输电线电压的MEMS电压传感器；

当活动环驱动部驱动活动环(31)打开导线出入开口(110)后，高压验电器(100)通过导线出入开口(110)挂在待测高压输电线上。

2.根据权利要求1所述的非侵入式高压输电线路验电装置，其特征在于，活动环(31)呈楔形状；导线出入开口(110)为由下向上倾斜设置的出入开口，倾斜角度为15°-45°；开口的宽度大于待测导线的直径。

3.根据权利要求1所述的非侵入式高压输电线路验电装置，其特征在于，活动环驱动部包括拉杆(32)、拉环(33)和弹簧(34)；活动环(31)的一端通过拉杆(32)连接位于主体部(12)外周的拉环(33)；所述拉杆(32)穿设于主体部(12)上所设置的与滑动槽(120)连通的导向槽(121)；拉杆(32)位于滑动槽(120)内的部分外周套设有弹簧(34)；弹簧(34)的一端与活动环(31)底部抵接，弹簧(34)的另一端与滑动槽(120)底部抵接。

4.根据权利要求1所述的非侵入式高压输电线路验电装置，其特征在于，活动环驱动部包括拉杆(32)和驱动电机(35)；活动环(31)与拉杆(32)连接；所述拉杆(32)的下部设有齿条；驱动电机(35)固定在主体部(12)中；驱动电机(35)的输出端连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮与齿条啮合连接。

5.根据权利要求3或4所述的非侵入式高压输电线路验电装置，其特征在于，MEMS电压传感器包括感应电极(40)、MEMS电场敏感器件(4)和信号处理电路(42)；感应电极(40)设置于导线出入开口(110)旁侧，感应电极(40)通过屏蔽导线(41)连接MEMS电场敏感器件(4)，MEMS电场敏感器件(4)连接所述信号处理电路(42)；所述感应电极(40)用于感应待测高压输电线电压形成感应电荷；MEMS电场敏感器件(4)用于根据感应电极(40)的感应电荷形成感应电流，感应电流进行I/V变换输出电压信号；信号处理电路(42)用于对MEMS电场敏感器件(4)输出的电压信号进行信号放大和滤波。

6.根据权利要求5所述的非侵入式高压输电线路验电装置，其特征在于，还包括用户终端(200)；主体部(12)中还安装有主控板(5)、储能电池(6)和通信单元(7)；信号处理电路(42)、主控板(5)和通信单元(7)依次连接；

储能电池(6)连接MEMS电场敏感器件(4)、信号处理电路(42)、主控板(5)和通信单元(7)，用于向MEMS电场敏感器件(4)、信号处理电路(42)、主控板(5)和通信单元(7)供电；

主控板(5)用于对信号处理电路(42)输出的电压信号通过AD采样进行数字化处理，获得待测高压输电线的实时电压信息；

所述通信单元(7)与所述用户终端(200)进行无线通信，用于将主控板(5)输出的待测高压输电线的实时电压信息发送给用户终端(200)。

7.根据权利要求5所述的非侵入式高压输电线路验电装置，其特征在于，信号处理电路(42)包括相互连接的信号放大器和带通滤波器；所述MEMS电场敏感器件(4)依次通过信号放大器和带通滤波器连接主控板(5)。

8.根据权利要求7所述的非侵入式高压输电线路验电装置，其特征在于，所述通信单元(7)还用于接收用户终端(200)发出的控制指令；

所述通信单元(7)还用于将所述控制指令输出给主控板(5)；所述主控板(5)还用于对所述控制指令解码输出给活动环驱动部的控制端；所述控制指令用于通过活动环驱动部驱动活动环(31)封闭或者打开所述导线出入开口(110)。

9.根据权利要求6所述的非侵入式高压输电线路验电装置，其特征在于，主体部(12)的外部设有太阳能板(8)，所述太阳能板(8)连接储能电池(6)，用于对储能电池(6)充电。

10.非侵入式高压输电线路验电方法，使用如权利要求1至9中任一项所述的非侵入式高压输电线路验电装置来实现，其特征在于，包括：

将高压验电器(100)挂在待测导线(2)上；

MEMS电压传感器用于感应待测导线(2)的电压形成感应电荷，将感应电荷形成感应电流，感应电流进行I/V变换输出电压信号；电压信号经放大、滤波，进行模拟数字信号转换和电压信息提取后获得待测导线(2)的电压测量值。