CN201917605U - 高压带电无源指示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高压带电无源指示器，所述指示器包括检测环节，控制开关，储能电容，电磁结构单元，所述的电磁结构单元通过控制开关与所述的检测环节与储能电容相连；所述的电磁结构单元为：继电器线圈(J1_1)的Wind1b引脚通过晶闸管驱动电路(Q1)、滤波电路(C2、C3、C4)、整流二极管(D5)、触点Close 2和com2至继电器线圈(J1_1)的Wind1a引脚，；继电器线圈(J1_2)的Wind2a引脚通过MOS管(Q2)、整流二极管(D8)、电容器(C6)、触点Open2和com2至继电器线圈(J1_2)的Wind2b引脚。通过本实用新型的无源指示器能够准确、醒目地指示配电装置内各相回路的带电状况，并根据需要可对接地刀、开关柜门、网门进行闭锁，且无须附加提供带电指示器的工作电源，方便地防止运行人员误入带电间隔。

Description

高压带电无源指示器

技术领域

本实用新型涉及一种带电状态的指示装置，特别是涉及一种高压带电无源指示器，应用于输变电线路及配电装置中。

背景技术

高压带电指示器是一种用于监测输变电线路以及配电装置中的导体是否为高电压带电状态的指示装置。通常情况下，高电压带电指示装置采用市电供其工作，也有采用直流电源使其工作。高电压带电指示装置能满足带电闭锁功能，即提供可通断功能的无源触点以便传输装置状态信息。

目前，现有技术高压带电指示器一般分为两种：

一种具有高压验电和指示功能，无闭锁输出功能。这种带电指示器一般为无源，不需要装置电源，带电指示器是由高压传感器直接供电。另一种具有高压验电、带电指示以及闭锁输出功能，这种带电指示器一般为有源，需要装置电源。带电指示器由高压传感器提供感应电压，闭锁输出回路必须由外部提供装置电源的情况下才能工作。

虽然以上两种带电指示器基本能够满足验电的要求，但有一种情况以上两种指示器都没办法满足：在不提供装置电源的情况下，要求带电指示器具有高压带电指示并同时提供闭锁输出功能。例如环网柜上的验电测试则同时需要有这两种功能。

可见，上述的高电压带电指示装置在应用现场不能够提供电源的情况下是不能完成带电闭锁功能。因为闭锁功能通常要求提供无源常开常闭接点，所以上述的高电压带电指示装置必须要求外部供电。目前由于场地和环境条件的限制采用其他方式供电实现比较困难，如从高压线路获取电源在技术上实现成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于改进以上现有技术的不足而提供一种高压带电无源指示器，

通过以下技术方案来实现：

高压带电无源指示器，其特征在于，所述指示器包括检测单元，控制开关，储能电容，电磁结构单元，所述的电磁结构单元通过控制开关与所述的检测单元与储能电容相连；

所述的电磁结构单元为：继电器线圈J1-1的Wind1b引脚通过晶闸管驱动电路Q1、滤波电路C2、C3、C4、整流二极管D5、触点开关Close 2，com2连接继电器线圈J1-1的Wind1a引脚，所述触点开关Close2，com2与电阻R5、二极管D3和D4串接构成晶闸管Q1的触发电路；继电器线圈J1-2的Wind2a引脚通过MOS管Q2、整流二极管D8、电容器C6、触点开关Open2，com2连接继电器线圈J1-2的Wind2b引脚，所述MOS管Q2的源极连接电阻R6，二极管D8、D5和电阻R3、R4以构成MOS管Q2的驱动回路。

进一步，所述的MOS管Q2的栅G2、源S2之间并联一个电阻R6，源极串联一个二极管D8。

进一步，所述的晶闸管触发电路的门极G1、阴极K1之间分别并联一个电阻R5和电容C4，且电阻R5的支路通过反向串联的二极管D4连接有稳压二极管D3。

进一步，所述继电器线圈J1-1两端反并联二极管D7，并且并联电容C7和C8。

进一步，所述继电器线圈J1-2两端反并联有二极管D10。

进一步，所述的电容C6、二极管D5构成充电回路，晶闸管Q1和MOS管Q2分别与电容C6构成放电回路。

本实用新型的优点在于：

具有高压带电指示器采用电容式高压传感器进行验电，通过本实用新型的无源指示器能够准确、醒目地指示配电装置内各相回路的带电状况，并根据需要可对接地刀、开关柜门、网门进行闭锁，且无须附加提供带电指示器的工作电源，可更方便和有效地防止运行人员误入带电间隔，杜绝可能发生的设备和人员重大伤害事故。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为分别保持通断状态的电磁结构示意图；

图3为本实用新型电路原理图；

图4为本实用新型电磁结构单元中继电器的引脚图。

具体实施方式

如图1为本实用新型结构框图，本装置包括检测单元，控制开关，储能电容，电磁结构单元，所述的电磁结构单元通过控制开关与所述的检测单元与储能电容相连；高压带电指示器接入带有传感器的检测单元，当高压线路带电后，传感器感应到具有微小能量的传感信号送到高压带电指示器并通过储能电容积聚电能，后经检测单元和晶闸管驱动电路产生微小的脉冲信号使得电磁结构单元中的继电器J1的线圈J1-1得电，产生常开常闭接点闭合动作。由于电磁结构单元动作后，此时不再需要任何能量，所以本实用新型的高压带电指示器在检测到带电导体带电后一直保持闭合状态，并提供干接点的闭合状态，既电磁结构单元能够使动作后的状态保持不变。

另一种情况，当高压线路无电时，传感器信号的微小能量通过储能电容积聚的电能一直存储在储能电容中，此时经检测单元和MOS管驱动电路产生另一路微小的脉冲信号使得电磁结构单元中的继电器J1的线圈J1-2得电，再次产生常开常闭接点断开动作。同样电磁结构单元能够使动作后的状态保持不变，且不再需要任何能量。

本实用新型的继电器线圈能够分别保持常开常闭接点的闭合和断开两种状态，如图2所示。当OPEN端被触发后，电磁结构单元的常开常闭接点由闭合状态转为断开状态，并保持该状态而不需要能量。同理，当CLOSE端被触发后，电磁结构单元的常开常闭接点由断开状态转为闭合状态，并保持该状态不需要能量。

电磁结构单元的常开常闭接点是具有一定载流能力的常开常闭接点从而达到输变电线路及配电装置带电状态传送的目的。

如图3为本实用新型电路原理图，图4为本实用新型中的电磁结构单元中继电器的引脚图。该继电器分成两部分，其中引脚6～10为第一部分，为(上电)动作线圈(继电器线圈J1-1)及相关输入输出端；引脚1～5为第二部分，为(断电)复位线圈(继电器线圈J1-2)及相关输入输出端。

两个线圈的引出点分别为：

Wind1a(引脚10，表示线圈正)，Wind1b(引脚6，表示线圈负)；

Wind2a(引脚1，表示线圈正)，Wind2b(引脚5，表示线圈负)。

常闭常开接点为用Open1，Close1，Open2，Close2表示，公共端为com1，com2。两线圈之间电路上不连通，但任一线圈得电时，常闭常开接点均会动作。

假设当前继电器J1在断开状态，引脚Close1、com1闭合，com1、Open1断开，引脚com2、Close2闭合，Open2、com2断开，此时，继电器线圈J1-1得电，常闭常开接点同时动作，使得引脚Close1、com1断开，com1、Open1合，引脚com2、Close2断开，Open2、com2闭合，继电器J1进入闭合状态；当继电器线圈J1-2得电时，此时继电器线圈J1-1处于失电状态，常闭常开接点同时动作，使得引脚Close1、com1断开，com1、Open1闭合，引脚com2、Close2断开，Open2、com2闭合。继电器J1恢复为断开状态。

为了满足电磁结构单元动作所需能量的要求，需要给电磁结构单元中的线圈一个能量信号。该能量信号以脉冲信号形式实现。脉冲信号的产生的工作原理分两个部分描述：一是继电器线圈J1-1的引脚Wind1b连接着一晶闸管驱动电路。如图3中所示，D3为1N4733，即5.1V稳压二极管。在系统上电充电过程中，电解电容C3两端电压未超过5.1V，晶闸管Q1C门极电压、电流很小，仍有一部分漏电流，当电解电容C3两端电压未超过5.1V时，D3便反向导通，使得Q1C门极电压电流达到触发值，导通。使得继电器线圈J1-1得电，系统动作。由于稳压二极管D3的作用，也使得电容C6端所蓄积的电荷达到一定量，保证了继电器线圈的准确动作。

与晶闸管Q1连接的电容C2，C3，C4则是用来滤波，防止过多的噪声，引起晶闸管误动。

如图3所示，继电器线圈J1-1两端反并联的二极管D7，是防止继电器线圈J1-1得电动作后，Q1阴极串联的常闭结点Close2和com2瞬间断开，起续流作用；电容C7则是滤波，C8则是用来防止线圈2抖动。

第二部分是继电器线圈J1-2的Wind2a引脚连接的MOS管驱动电路。所述的MOS管Q2为P沟道MOS管，当源栅极之间的电压大于1.0V(VS-VG)，MOS管导通。

当本装置输入上电时：

(1)继电器线圈J1-1得电动作之后，电容C6处于充电饱和状态，两端电压大于5V，同时整流电路D5有输出，整流电路的直流电压作为电荷源，电荷经过D5在C6上不断积累，C6上的电压也不断抬高；D5防止电荷源瞬间电压跌落引起电荷泄漏。当系统断电时，由于D5的阻断，R4上端，即FND302栅极骑过1M电阻，通过Open2、com2闭合端连接到电容C6负端，VSG大于1V，MOS管导通，复位线圈J1-2得电，系统复位。

(2)稳压二极管D3的击穿电压是5.1伏，当电荷源的电压达不到5.1伏时，D3截止，此时由D3，D4，R5组成的支路上的电流为零，R5上的端电压也为零。故晶闸管Q1截止。由于稳压二极管D3的作用，也使得电容C6两端所蓄积的电荷达到一定量，保证了继电器线圈的准确动作。

(3)当电荷源的电压上升到D3击穿电压且大于D3击穿电压时，D3击穿，D3，D4，R5以及引脚Close2与引脚com2的闭合端组成的支路上的电流急增，R5的端电压上升，触发晶闸管Q1导通。电容C6上的电荷经过继电器线圈J1-1和触发晶闸管Q1形成放电回路，产生放电电流，驱动继电器线圈J1-1动作，使引脚Close2和引脚com2之间断开，引脚Open2和引脚com2之间闭合。原先引脚Close2、com2呈闭合态，引脚Open2、com2呈断开态。此时继电器线圈J1-1呈闭合状态。即引脚Open1和引脚com1之间闭合。

(4)继电器线圈J1-1处于闭合状态时，继电器线圈J1-1撤出电路，而继电器线圈J1-2投入电路。称引脚Close2和引脚com2之间断开状态为引脚Close2与引脚com2的断开端。引脚Open2和引脚com2之间闭合状态为引脚Open2与引脚com2的闭合端。电荷源经过D5继续对C6充电。D6的作用是限制C6充电电压，防止过压损坏电子器件。

当本装置输入失电时：

(1)MOS管Q2的控制栅极电压由R3，R4分压得到。由于引脚Open2与引脚com2的闭合端的接入，其大小由整流电路的直流电压决定。因为此时装置输入得电，故电压大于MOS管截止电压，MOS管Q2截止，继电器线圈J1-2两端电压为零，继电器J1保持闭合状态。

(2)整流电路的直流电压为零，C1经过R4放电，使R4上的电压为零，即MOS管Q2的控制栅极电压为零，MOS管Q2导通。C6，D8，Q2以及J1-2构成放电回路，产生的放电电流驱动继电器线圈J1-2动作。使引脚com2和引脚Close2之间闭合，引脚Open2和引脚com2之间断开。此时，线圈J1恢复断开状态，即引脚Open1和引脚com1之间断开。称线圈J1呈断开状态。C1的作用是防止装置输入电压瞬时跌落引起误动作。

MOS管栅源漏三极间并联的三个1M的电阻，是为了防止MOS管被静电击穿，而D9(1N4734，5.6V稳压管)，作用是防止系统故障，电容C6C两端电压过高，可防止MOS管被大电压击穿。1N4734可换成1N4739等稳压二极管，但其电压等级应在5.6V～15V之间。

D8为1N4007，是为发防止电流由其它相窜入本相，导致带电指示灯发光。此管不可用1N4148等开关二极管替代。

C1起滤波作用，电路中虽有圆桥整流，电容稳压，但仍有负脉冲，此电容可使MOS管栅极电压稳定，不致于误动。

继电器线圈J1-2两端的二极管D10和电容C9则与图3中的D7、C7作用相同。

由上述可见，利用电磁结构单元的结构原理和电路设计，特别是当继电器J1呈闭合状态或继电器J1呈断开状两种情况时，利用Close2与引脚com2的断开端和引脚Open2与引脚com2的闭合端的变化以及晶闸管Q1和MOS管Q2的导通与截止的配合使用，实现电磁结构单元的动作，并能够使动作后的状态保持不变，且不再需要任何能量的目的。

Claims (6)

1.高压带电无源指示器，其特征在于，所述指示器包括检测单元，控制开关，储能电容，电磁结构单元，所述的电磁结构单元通过控制开关与所述的检测单元与储能电容相连；

所述的电磁结构单元为：继电器线圈J1-1的Wind1b引脚通过晶闸管驱动电路Q1、滤波电路C2、滤波电路C3、滤波电路C4、整流二极管D5、触点开关Close 2，com2连接继电器线圈J1-1的Windla引脚，所述触点开关Close2，com2与电阻R5、二极管D3和二极管D4串接构成晶闸管Q1的触发电路；继电器线圈J1-2的Wind2a引脚通过MOS管Q2、整流二极管D8、电容器C6、触点开关Open2，com2连接继电器线圈J1-2的Wind2b引脚，所述MOS管Q2的源极连接电阻R6，二极管D8、二极管D5和电阻R3、电阻R4以构成MOS管Q2的驱动回路。

2.如权利要求1所述的高压带电无源指示器，其特征在于，所述的MOS管Q2的栅、源之间并联一个电阻R6，源极串联一个二极管D8。

3.如权利要求1所述的高压带电无源指示器，其特征在于，所述的晶闸管触发电路的门极、阴极之间分别并联一个电阻R5和电容C4，且电阻R5的支路通过反向串联的二极管D4连接有稳压二极管D3。

4.如权利要求1所述的高压带电无源指示器，其特征在于，所述继电器线圈J1-1两端反并联二极管D7，并且并联电容C7和电容C8。

5.如权利要求1所述的高压带电无源指示器，其特征在于，所述继电器线圈J1-2两端反并联有二极管D10。

6.如权利要求1所述的高压带电无源指示器，其特征在于，所述的电容C6、二极管D5构成充电回路，晶闸管Q1和MOS管Q2分别与电容C6构成放电回路。 

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