CN204142836U - 一种数字式相位检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于高低压设备及输电线路的数字式相位检测装置，该装置包括第一手持式电压相位测量装置、第二手持式电压相位测量装置和便携式接收装置；所述的第一手持式电压相位测量装置和第二手持式电压相位测量装置分别与便携式接收装置之间采用无线射频方式传递电压相位信息。可以同时测量高压不同高压输电线路对应相之间的电压相位，也可以同时测量6-35KV不同开关柜之间对应相的电压相位，以及400V以下不同低压电器对应相之间电压相位，也可以测量一个高压输电线路与一个低压电器间之间的电压相位。

Description

一种数字式相位检测装置

技术领域：

本实用新型属于电力检测领域，具体涉及一种数字式相位检测装置。

背景技术：

目前国内对于高压开关柜核相试验基本局限于传统电压差式，该种方式对于两条线路电压基本相同的情况下可以较准确地核对出相位，同相时电压差最小，一般认为接近零值，异相时电压差值较大，但是当两条线路电压不同的情况下，即使同相时电压差值也比较大，采用电压差式核相无法判断出是同相还是异相，尤其在实际应用中，电容式传感器电容量不同耦合出的电压值不可能完全达到一致。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供了一种适用于高低压设备及输电线路的数字式相位检测装置，主要利用输电导线导体与线路板覆铜板构成电容效应，作为获取输电线路电压信号的电容传感器，利用电场耦合原理，当线路板靠近带高压电的输电线路导体时，线路板与输电导体构成的电容两端就会耦合出较高的电压差，为非接触利用电场耦合原理获取高压输电线路电压信号提供一种新方法，并利用稳压二极管获得与输电线路电压同频，同相位的电压方波信号，并借助ASK调制电路和无线发送模块实现了实时传送电压相位信号信息，并保证了高压输电线路电压相位测量精度，为了防止测量传感器接近高压输电线路时，高电压击穿发射模块等电子器件，利用圆形均压罩罩在电子器件周围，且均压罩与线路板覆铜板层可靠接触，进而对高低压设备之间进行核相试验，保障电力系统的安全运行的装置。

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案为：一种适用于高低压设备及输电线路的数字式相位检测装置，包括一种数字式相位检测装置，包括第一手持式电压相位测量装置、第二手持式电压相位测量装置和便携式接收装置；所述的第一手持式电压相位测量装置和第二手持式电压相位测量装置分别与便携式接收装置之间采用无线射频方式传递电压相位信息。

进一步，所述的第一手持式电压相位测量装置和第二手持式电压相位测量装置均由绝缘杆和测量传感器组成；所述的绝缘杆采用螺纹连接固定在测量传感器的外壳上。

进一步，所述的测量传感器包括金属导电杆、金属导电杆固定座、线路板、指示灯、电池、自检按钮、绝缘杆连接件、高压线路电压方波整形电路、50Hz振荡电路、ASK调制电路、弹簧、无线发射电路、积分电路、比较电路、塑料外壳及圆形均压罩；金属导电杆用螺纹固定在金属导电杆固定座上，金属导电杆固定座固定在线路板上，且与高压线路电压方波整形电路的上端连接，高压线路电压方波整形电路的下端与线路板上的覆铜地端连接，高压线路电压方波整形电路的输出端分别与ASK调制电路的DATA端连接及积分电路的输入端连接，积分电路的输出端与比较电路的输入端连接，当积分电路的输出端电压值高于某一设定值时通过比较电路自动开启测量电路，实现在高压环境下自动完成测试性能自检，比较电路的输出端分别与无线发射电路的控制端及指示灯连接；ASK调制电路的OUT端与无线发射电路的输入端连接，绝缘杆通过绝缘杆连接件固定在塑料外壳上，圆形均压罩放在塑料外壳内层，且圆形均压罩内侧通过弹簧与线路板地连接，弹簧焊接在线路板上且与线路板地端连接。

进一步，金属导电杆固定座的材料为铜质材料，电池为9V碱性电池或9V可充电锂电池。

进一步，所述的ASK调制电路包括三极管D、晶振、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电感L，晶振为声表面谐振器，振荡频率为433MHz或315MHz。

进一步，第一手持式电压相位测量装置与便携式接收装置之间无线通信发射频率为433MHz，第二手持式电压相位测量装置与便携式接收装置之间无线通信发射频率为315MHz。

进一步，便携式接收装置包括第一测试线、测试接地线、第二测试线和接收装置本体；第一测试线、测试接地线、第二测试线通过插孔与接收装置本体连接；第一测试线、第二测试线两端均为带弹簧拔插端子，测试接地线一端为带弹簧拔插端子，另一端为鳄鱼夹。

进一步，接收装置本体包括第一无线接收模块、第一解调电路、第二无线接收模块、第二解调电路、第一测试线插孔、测试接地线插孔、第二测试线插孔、第一信号处理电路、第二信号处理电路、频率和相位处理电路、微处理器电路、显示电路、存储电路、时钟电路、按键电路、接口电路、电源电路；第一无线接收模块的输出端与第一解调电路的输入端连接；第二无线接收模块的输出端与第二解调电路的输入端连接；第一测试线插孔的输出端和测试接地线插孔的输出端同时与第一信号处理电路的输入端连接；第二测试线插孔的输出端和测试接地线插孔的输出端同时与第二信号处理电路的输入端连接；第一解调电路、第二解调电路、第一信号处理电路、第二信号处理电路的输出端分别与频率和相位处理电路的输入端连接；频率和相位处理电路的输出端与微处理器电路的数据采集端连接；电源电路的输出端与频率和相位处理电路、微处理器电路的电源端连接；显示电路、存储电路、时钟电路、按键电路、接口电路分别与微处理器电路对应接口连接。

进一步，所述的第一测试线、测试接地线、第二测试线均为耐高压硅橡胶导线。

本实用新型产生的有益效果是：

（1）本实用新型通过利用输电导线导体与线路板覆铜板构成电容效应，作为获取输电线路电压信号的电容传感器，利用电场耦合原理，当线路板靠近带高压电的输电线路导体时，线路板与输电导体构成的电容两端就会耦合出较高的电压差，为非接触利用电场耦合原理获取高压输电线路电压信号提供一种新方法，并利用稳压二极管获得与输电线路电压同频，同相位的电压方波信号，并借助ASK调制电路和无线发送模块实现了实时传送电压相位信号信息，保证了高压输电线路电压相位测量精度。

（2）为了防止测量传感器接近高压输电线路时，高电压击穿发射模块等电子器件，利用圆形均压罩罩在电子器件周围，且均压罩与线路板覆铜板层可靠接触。

（3）可以同时测量高压不同高压输电线路对应相之间的电压相位，也可以同时测量6-35KV不同开关柜之间对应相的电压相位，以及400V以下不同低压电器对应相之间电压相位，也可以测量一个高压输电线路与一个低压电器间之间的电压相位，相位的判断是采用相位差法判断相位，只要满足相位差小于10°就是同相，相位差大于30°就是异相，同时可以测量三相高低压线路之间的相序关系及输电线路电压的工作频率。

附图说明：

图1为本实用新型中手持式电压相位测量装置的结构示意图；

图2为本实用新型中便携式接收装置的结构示意图；

图3为本实用新型中测量传感器的结构示意图；

图4为本实用新型中接收装置本体的结构示意图；

图5为本实用新型中高压线路电压方波整形电路工作原理图；

    图6为本实用新型中ASK调制电路的电路图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，一种数字式相位检测装置包括第一手持式电压相位测量装置1、第二手持式电压相位测量装置2和便携式接收装置5。其中手持式电压相位测量装置由下端的绝缘杆4和与绝缘杆连接的测量传感器3组成，绝缘杆4通过螺纹连接固定在测量传感器3的外壳上。

如图2所示，便携式接收装置5由第一测试线6、测试接地线7、第二测试线8和接收装置本体9组成，第一测试线6、测试接地线7和第二测试线8通过插孔与接收装置本体9连接；第一测试线6、第二测试线8两端均为带弹簧拔插端子，测试接地线7一端为带弹簧拔插端子，另一端为鳄鱼夹。

第一手持式电压相位测量装置1和第二手持式电压相位测量装置2分别与便携式接收装置5之间采用无线射频方式传递电压相位信息，第一手持式电压相位测量装置1与便携式接收装置5之间无线通信发射频率为433MHz，第二手持式电压相位测量装置2与便携式接收装置5之间无线通信发射频率为315MHz。

如图3所示，手持式电压相位测量装置中的测量传感器3包括绝缘杆连接件10、塑料外壳11、圆形均压罩12、弹簧13、线路板14、金属导电杆15、金属导电杆固定座16、高压线路电压方波整形电路17、电池18、50Hz振荡电路19、自检按钮20、ASK调制电路21、积分电路22、无线发射电路23、比较电路24及指示灯25；金属导电杆15用螺纹固定在金属导电杆固定座16上，金属导电杆固定座16固定在线路板14上，且与高压线路电压方波整形电路17的上端连接，高压线路电压方波整形电路17的下端与线路板14上的覆铜地端连接，高压线路电压方波整形电路17的输出端分别与ASK调制电路21的DATA端连接及积分电路22的输入端连接，积分电路22的输出端与比较电路24的输入端连接，当积分电路22的输出端电压值高于某一设定值时通过比较电路24自动开启测量电路，实现在高压环境下自动完成测试性能自检，比较电路24的输出端分别与无线发射电路23的控制端及指示灯25连接；ASK调制电路21的OUT端与无线发射电路23的输入端连接，绝缘杆4通过绝缘杆连接件10固定在塑料外壳11上，圆形均压罩12放在塑料外壳11内层，且圆形均压罩12内侧通过弹簧13与线路板14地连接，弹簧13焊接在线路板14上且与线路板地端连接。圆形均压罩12主要防止线路板尖端器件放电，起到均压作用防止高电压放电保护电子器件。电池18分别为50Hz振荡电路19、ASK调制电路21、无线发射电路23、积分电路22、比较电路24提供电源。50Hz振荡电路19的输出端与自检按钮20的输入端连接，自检按钮20的输出端与无线发射电路23的控制端连接。自检按钮20起到在低电压时对测量传感器通信性能进行自检；指示灯25用于指示是否处于工作状态；圆形均压罩12的材料为铜质材料；金属导电杆固定座16的材料为铜质材料；电池18为9V碱性电池或9V可充电锂电池。

如图4所示，接收装置本体9主要包括第一无线接收模块26、第一解调电路31、第二无线接收模块27、第二解调电路32、第一测试线插孔28、测试接地线插孔29、第二测试线插孔30、第一信号处理电路33、第二信号处理电路34、频率和相位处理电路35、微处理器电路36、显示电路37、存储电路38、时钟电路39、按键电路40、接口电路41和电源电路42。第一无线接收模块26的输出端与第一解调电路31的输入端连接；第二无线接收模块27的输出端与第二解调电路32的输入端连接；第一测试线插孔28的输出端和测试接地线插孔29的输出端同时与第一信号处理电路33的输入端连接；第二测试线插孔30的输出端和测试接地线插孔29的输出端同时与第二信号处理电路34的输入端连接；第一解调电路31、第二解调电路32、第一信号处理电路33、第二信号处理电路34的输出端分别与频率和相位处理电路35的输入端连接；频率和相位处理电路35的输出端与微处理器电路36的数据采集端连接；电源电路42的输出端与频率和相位处理电路35、微处理器电路36的电源端连接；显示电路37、存储电路38、时钟电路39、按键电路40、接口电路41分别与微处理器电路36对应接口连接；接口电路41输出端通过RS232接口可以与计算机连接，导出处一种适用于高低压设备及输电线路的数字式相位检测装置存储的数据。

如图5所示，当测量传感器3与输电线路接触或靠近一定距离时，输电导线与线路板14之间构成一个电容，当输电线路通有高压电时，就会在电容两端会耦合出较高的电压差，电压差的高低与输电线路电压有直接关系，输电线路电压等级越高，则电容两端耦合出的电压差也越高，同时也与输电导线与线路板14之间距离有直接关系，距离越近，则电容两端电压差也越高；将电容两端接在限流电阻R和稳压管DW串联连接的两端，通过限流电阻R、稳压管DW就可获得方波信号，为了防止过高电压击穿稳压管DW，在电容两端并联一个放电管DF；限流电阻R和稳压管DW之间串联连接，限流电阻R功率为1W，阻值为100KΩ金属膜电阻，稳压管DW功率为1W，稳压值为9V；放电管DF的标称电压值为60V。

如图6所示，ASK调制电路21主要包括三极管D、晶振43、电容Cb、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电感L1；晶振为声表面谐振器，振荡频率为433MHz或315MHz；电容C1，电容C2和电感L构成考毕兹振荡器，其振荡频率                                               由下式给出，，其中，振荡频率必须接近晶振的固有频率。方波信号从DATA端输入，当信号为高电平时，振荡电路工作，OUT端输出信号；而当信号为低电平时，电路停止工作，这样便实现了信号ASK调制，信号再送入无线发射电路，就能达到无线传输的目的，由于采用电压波形信号控制载波信号，这样可以保证被调制信号的波形正确地发送给接收装置，可以保证将电压波形信号实时准确地传输出去，与发送端何时与高压电力线路接触并没有直接关系，不会影响电压波形的采集，从而不会影响两路电压信号的相位差。

本实用新型主要利用输电导线导体与线路板覆铜板构成电容效应，作为获取输电线路电压信号的电容传感器，利用电场耦合原理，当线路板靠近带高压电的输电线路导体时，线路板与输电导体构成的电容两端就会耦合出较高的电压差，为非接触利用电场耦合原理获取高压输电线路电压信号提供一种新方法，并利用稳压二极管获得与输电线路电压同频，同相位的电压方波信号，并借助ASK调制电路和无线发送模块实现了实时传送电压相位信号信息，并保证了高压输电线路电压相位测量精度，为了防止测量传感器接近高压输电线路时，高电压击穿发射模块等电子器件，利用圆形均压罩罩在电子器件周围，且均压罩与线路板覆铜板层可靠接触。

本实用新型可以同时测量不同高压输电线路对应相之间的电压相位，也可以同时测量6-35KV不同开关柜之间对应相的电压相位，以及400V以下不同低压电器对应相之间电压相位，也可以测量一个高压输电线路与一个低压电器间之间的电压相位，相位的判断是采用相位差法判断相位，只要满足相位差小于10°就是同相，相位差大于30°就是异相，同时可以测量三相高低压线路之间的相序关系及输电线路电压的工作频率。

Claims (9)

1.一种数字式相位检测装置，其特征在于：包括第一手持式电压相位测量装置、第二手持式电压相位测量装置和便携式接收装置；所述的第一手持式电压相位测量装置和第二手持式电压相位测量装置分别与便携式接收装置之间采用无线射频方式传递电压相位信息。

2.根据权利要求1所述的一种数字式相位检测装置，其特征在于：所述的第一手持式电压相位测量装置和第二手持式电压相位测量装置均由绝缘杆和测量传感器组成；所述的绝缘杆采用螺纹连接固定在测量传感器的外壳上。

3.根据权利要求2所述的一种数字式相位检测装置，其特征在于：所述的测量传感器包括金属导电杆、金属导电杆固定座、线路板、指示灯、电池、自检按钮、绝缘杆连接件、高压线路电压方波整形电路、50Hz振荡电路、ASK调制电路、弹簧、无线发射电路、积分电路、比较电路、塑料外壳及圆形均压罩；金属导电杆用螺纹固定在金属导电杆固定座上，金属导电杆固定座固定在线路板上，且与高压线路电压方波整形电路的上端连接，高压线路电压方波整形电路的下端与线路板上的覆铜地端连接，高压线路电压方波整形电路的输出端分别与ASK调制电路的DATA端连接及积分电路的输入端连接，积分电路的输出端与比较电路的输入端连接，当积分电路的输出端电压值高于某一设定值时通过比较电路自动开启测量电路，实现在高压环境下自动完成测试性能自检，比较电路的输出端分别与无线发射电路的控制端及指示灯连接；ASK调制电路的OUT端与无线发射电路的输入端连接，绝缘杆通过绝缘杆连接件固定在塑料外壳上，圆形均压罩放在塑料外壳内层，且圆形均压罩内侧通过弹簧与线路板地连接，弹簧焊接在线路板上且与线路板地端连接。

4.根据权利要求3所述的一种数字式相位检测装置，其特征在于：金属导电杆固定座的材料为铜质材料，电池为9V碱性电池或9V可充电锂电池。

5.根据权利要求3所述的一种数字式相位检测装置，其特征在于：所述的ASK调制电路包括三极管D、晶振、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电感L，晶振为声表面谐振器，振荡频率为433MHz或315MHz。

6.根据权利要求1所述的一种数字式相位检测装置，其特征在于：第一手持式电压相位测量装置与便携式接收装置之间无线通信发射频率为433MHz，第二手持式电压相位测量装置与便携式接收装置之间无线通信发射频率为315MHz。

7.根据权利要求1所述的一种数字式相位检测装置，其特征在于：便携式接收装置包括第一测试线、测试接地线、第二测试线和接收装置本体；第一测试线、测试接地线、第二测试线通过插孔与接收装置本体连接；第一测试线、第二测试线两端均为带弹簧拔插端子，测试接地线一端为带弹簧拔插端子，另一端为鳄鱼夹。

8.根据权利要求7所述的一种数字式相位检测装置，其特征在于：接收装置本体包括第一无线接收模块、第一解调电路、第二无线接收模块、第二解调电路、第一测试线插孔、测试接地线插孔、第二测试线插孔、第一信号处理电路、第二信号处理电路、频率和相位处理电路、微处理器电路、显示电路、存储电路、时钟电路、按键电路、接口电路、电源电路；第一无线接收模块的输出端与第一解调电路的输入端连接；第二无线接收模块的输出端与第二解调电路的输入端连接；第一测试线插孔的输出端和测试接地线插孔的输出端同时与第一信号处理电路的输入端连接；第二测试线插孔的输出端和测试接地线插孔的输出端同时与第二信号处理电路的输入端连接；第一解调电路、第二解调电路、第一信号处理电路、第二信号处理电路的输出端分别与频率和相位处理电路的输入端连接；频率和相位处理电路的输出端与微处理器电路的数据采集端连接；电源电路的输出端与频率和相位处理电路、微处理器电路的电源端连接；显示电路、存储电路、时钟电路、按键电路、接口电路分别与微处理器电路对应接口连接。

9.根据权利要求7所述的一种数字式相位检测装置，其特征在于：所述的第一测试线、测试接地线、第二测试线均为耐高压硅橡胶导线。