CN205982440U - 一种基于工频电场的差分电极近电报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的是一种基于工频电场的差分电极近电报警装置，由电气检修人员携带，包括感应电场的第一电极，和对第一电极感应信号进行处理的第一处理电路，处理器，所述的第一处理电路的输出接处理器；还包括感应电场的第二电极和对第二电极感应信号进行处理的第二处理电路，所述的第二处理电路的输出接处理器，由处理器根据第一处理电路的输出信号和第二处理电路的输出信号进行差分后的情况控制报警装置。本实用新型的近电报警装置采用两个电极对电场进行处样然后通过对处样信号进行放大差分，能够获得非常准确的工频电场强度信号，对检修员工进行安全提示，保证检修员工的生命安全。

Description

一种基于工频电场的差分电极近电报警装置

技术领域

本实用新型涉及电力施工安全技术领域，特别涉及一种工人在进行电力施工近场作业时基于工频电场的差分电极近电报警装置以防止不安全行为发生。

背景技术

如图1所示，检修工人需要对图中停电间隔进行检修，作业人员佩戴有近电报警装置，在接到通知后来到现场进行作业，当工作强度比较大的时候，由于疲劳往往会误入带电间隔进行作业，此时，近电报警装置马上就能检测出该间隔内是否是高压电存在，避免因为单电极跳变造成的误报警。

第一步：当佩截戴有近电报警装置的检修人员进去工作区域，此时他应该工作在停电间隔。

第二步：但是检修人员此时由于疏忽选择没有选择正确的路线而是选择了错误的路线进入带电间隔。

第三步：当检修人员靠近带电间隔，近电报警装置出现报警，同时通过语音告知其周围存在高压电场请小心，并同时说明高压电场存在的方位在哪个方位，检修人员意识到自己的失误退出危险区间，脱离危险。

目前市面现有的近电报警装置，如腕式报警器，是一种类似于手表的装置佩戴在检修人员的手腕部位，这种近电报警装置只能进行定性的报警，并且报警的准确性不高，经常出现误报，还有一种是安装与安全帽上，同样存在这样的问题,目前市面上没有这样的电极进行电场监测。

另外，现在普遍使用的近电报警器装置无法对变电站特征电压等级进行，无法对周围存在的工频电场有一个准确的识别，误报现象严重。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种基于工频电场的差分电极近电报警装置，该电报警装置采用养分方式提高准确性。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于工频电场的差分电极近电报警装置，由电气检修人员携带，包括感应电场的第一电极，和对第一电极感应信号进行处理的第一处理电路，处理器，所述的第一处理电路的输出接处理器；还包括感应电场的第二电极和对第二电极感应信号进行处理的第二处理电路，所述的第二处理电路的输出接处理器，由处理器根据第一处理电路的输出信号和第二处理电路的输出信号进行差分后的情况控制报警装置。

本实用新型的近电报警装置采用两个电极对电场进行处样然后通过对处样信号进行放大差分，能够获得非常准确的工频电场强度信号，对检修员工进行安全提示，保证检修员工的生命安全。

进一步的，上述的基于工频电场的差分电极近电报警装置中：所述的第一处理电路和第二处理电路均包括放大电路和放大滤波电路；

所述的放大电路的输入端接所述的第一电极或者第二电极的输出端，所述的放大电路的输出端接放大滤波电路的输入端，在放大滤波电路设置有RC滤波电路和运算放大器，所述的RC滤波电路设置在运算放大器的输入端和输出端之间，运算放大器的输出端接处理器。

进一步的，上述的基于工频电场的差分电极近电报警装置中：所述的第一电极或者第二电极分别包括表面电极和与表面电极相对设置的衬底电极，充满在所述的表面电极和衬底电极之间的绝缘介质，两端分别与表面电极和衬底电极电连接的取样电容。

进一步的，上述的基于工频电场的差分电极近电报警装置中：所述的绝缘介质为塑料，所述的表面电极和衬底电极分别为铜箔，所述的取样电容为低漏电的陶瓷电容。

进一步的，上述的基于工频电场的差分电极近电报警装置中：所述的第一电极和第二电极平行设置在安全帽内衬上，所述的第一电极设置在安全帽内衬较高的位置上。

进一步的，上述的基于工频电场的差分电极近电报警装置中：在所述的安全帽内衬一个圆周上均布设置有4个第一电极，在每个第一电极的下方平行设置第二电极。

以下将结合附图和实例，对本实用新型进行较为详细的说明。

附图说明

图1是本实用新型近电报警装置使用场景示意图。

图2是本实用新型的近电报警装置电路原理图。

图3是本实用新型的近电报警装置中所使用的电极结构示意图。

图4是本实用新型的近电报警装置中电极在安全帽衬底上分布示意图。

图5a和图5b是测量到的电场分布图。

具体实施方式

实施例1，本实施例是一种电网检修员工佩戴的近电报警装置，该近电报警装置设置在检修员工戴的安全帽内，其原理图如图2所示，它采用两个电极感应电场，第一电极1和第二电极2分别通过第一处理电路和第二处理电路处理后，进入到微处理器进行差分处理，微处理器根据自己利用本身的计算机软件等算法，判断检修员工正在接近强场，利用报警装置如声音报警或者光闪报警提示检修员工正在靠近强电场注意安全保护。

本实施例中，采用静电场测试方案，当高压发生点存在于安全帽上方的时候，电极分部在安全帽的上下两层上，见图3差分对电极分布图，此时上下两个电极感应到的电场强度不同，电极一般的等效电容式几十皮法，电场的电荷分部在上下两层的电容上，此时根据图4差分对电极分布图中第一放大电路3,第二放大电路5运算放大器对将电信号进行放大，放大倍数在200000倍，将微弱的电流信号转换为电压信号，同时通过第一放大滤波电路4,第二放大滤波电路6对电信号中的高频成分进行滤除，此时电压大小约为几百毫伏，接入MCU控制器中的AD转换电路将模拟信号转换为数值信号进行处理，此时MCU控制器，对上下两个信号进行减法处理，得出差分的结果。MCU控制器对这个结果进行仲裁，通过查表的方式提取特征模型，进行匹配判断当前的电压是多少电压等级，图5a和图5b不同电压等级下电场分布图，MCU通过查这个图表可以判断所处的电压等级。这个电压等级判断是根据多样本采集确定出来不同电压等级的电场梯度分布图。

本实施例中，如图2所示，采用的第一处理电路和第二处理电路是相同的电路，都是采用一个放大电路对采集到的电场信号进行放大，然后进行第二次放大，在第二次放大过程中还进行滤波。第一电极1的输出经过第一放大电路3放大调理后进入第一滤波放大电路4，滤波放大以后进入到处理器7中，同样，第二电极2的输出经过第二放大电路5放大调理后进入第二滤波放大电路6，滤波放大以后进入到处理器7中，在处理器中对两路信号进行处理，就可以判断是否正在接近高电压。本实施例中，第一放大电路3和第二放大电路5、第一滤波放大电路4和第二滤波放大电路采用相同的电路，第一、二放大电路均采用一个运算放大器，而放大滤波电路则在运算的输入与输出之间设置一个RC电路进行滤波，如图2所示。

在处理器中先对输入的信号进行AD转换，然后进行差分，最后判断是否处于高等级电压环境中，如果是，则通过报警装置发出警告，防止工人进行高压区域，保护工人生命安全。

如图3所示，是本实施例所采用的用于压电场强度的电极结构示意图，本实施例中的第一电极1和第二电极2采用结构一致的电极，如图3所示，电极包括表面电极11，绝缘介质12，取样电容13和衬底电极14。其中表面电极11和衬底电极14的材料选择铜箔作为导电采集材料，绝缘介质12采用塑料作为绝缘材料，取样电容13中采用低漏电的陶瓷电容作为取样材料。

如图4所示，是将电极安装到安全帽衬底8上示意图，第一电极1安装在衬底8的高一侧，称为高侧电极，第二电极2与第一电极平行安装在第一电极1的下面称为低侧电极，高侧电极和低侧电极安装在内衬8上边，同样的结构分部在内衬前后左右四个面上，高侧电极和低侧电极分别组成差分对。

本实施例中，采用差分电极的方式检测近场电场，具有较高的精度，如图5a和图5b所示为一组试验数据，电极采用分层的布设在载体的四个方向，当将配有电极的载体置于110kV的电场环境中，测量到的电场分布图如图5a和图5b所示，其中横坐标表示配有电极的载体与电场源间的距离(单位：米)，纵坐标表示配有电极载体在该距离上的电场强度(单位：V/m)，黑色部分表示距离电场发生源某处的电极感应出来的电场强度，无色的部分为上下两个电极的差分数值，从图中可以看出，110kV和220kV电场分布对比发现，在不同电压等级下，当电场强度相同，距离不同，此时表现出不同的梯度，可以通过梯度进行识别，用来区分是110kV还是220kV。反之，当电场梯度相同，可以通过电场强度来进行判断。

Claims (6)

1.一种基于工频电场的差分电极近电报警装置，由电气检修人员携带，包括感应电场的第一电极，和对第一电极感应信号进行处理的第一处理电路，处理器，所述的第一处理电路的输出接处理器；其特征在于：还包括感应电场的第二电极和对第二电极感应信号进行处理的第二处理电路，所述的第二处理电路的输出接处理器，由处理器根据第一处理电路的输出信号和第二处理电路的输出信号进行差分后的情况控制报警装置。

2.根据权利要求1所述的基于工频电场的差分电极近电报警装置，其特征在于：所述的第一处理电路和第二处理电路均包括放大电路和放大滤波电路；

所述的放大电路的输入端接所述的第一电极或者第二电极的输出端，所述的放大电路的输出端接放大滤波电路的输入端，在放大滤波电路设置有RC滤波电路和运算放大器，所述的RC滤波电路设置在运算放大器的输入端和输出端之间，运算放大器的输出端接处理器。

3.根据权利要求1或2所述的基于工频电场的差分电极近电报警装置，其特征在于：所述的第一电极或者第二电极分别包括表面电极(11)和与表面电极(11)相对设置的衬底电极(14)，充满在所述的表面电极(11)和衬底电极(14)之间的绝缘介质(12)，两端分别与表面电极(11)和衬底电极(14)电连接的取样电容(13)。

4.根据权利要求3所述的基于工频电场的差分电极近电报警装置，其特征在于：所述的绝缘介质(12)为塑料，所述的表面电极(11)和衬底电极(14)分别为铜箔，所述的取样电容(13)为低漏电的陶瓷电容。

5.根据权利要求4所述的基于工频电场的差分电极近电报警装置，其特征在于：所述的第一电极(1)和第二电极(2)平行设置在安全帽内衬(8)上，所述的第一电极(1)设置在安全帽内衬(8)较高的位置上。

6.根据权利要求5所述的基于工频电场的差分电极近电报警装置，其特征在于：在所述的安全帽内衬(8)的一个圆周上均布设置有4个第一电极(1)，在每个第一电极(1)的下方平行设置第二电极(2)。