CN208383973U - 一种高压带电显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种高压带电显示装置，该装置包括采样电路、控制芯片、SOE记录模块、继电器模块、显示板模块、旋钮开关以及选择开关，继电器模块包括驱动电路、驱动继电器、闭锁继电器模块，驱动继电器的输出节点连接有验电锁，显示板模块包括三相带电指示灯和指示灯贴膜。本实用新型的高压带电显示装置在信号采样上应用了自适应的采样模式，操作简单，准确性高，可以设定不同信号量等级的高压传感器的初始采样档位，可以用于每个相位有独立操作机构回路的闭锁，并且可以通过选择开关配置设定其相序工作模式，相序可以灵活配置。

Description

一种高压带电显示装置

【技术领域】

本实用新型涉及电力防误操作技术领域，具体的，涉及一种应用于高压开关设备的高压带电显示装置。

【背景技术】

高压带电显示装置是显示高压线路带电状态的装置，现有高压带电显示装置是采样高压传感器信号，通过装置的内部处理，控制指示灯指示线路带电状态，控制继电器输出闭锁节点状态。由于高压线路的电压等级不同或者传感器的参数不同，高压带电显示装置都需要在线路额定电压下进行标定。

高压带电显示装置标定是指装置运行在高压线路带电且为额定电压的环境下，装置按照《DL/T 538－2006高压带电显示装置》标准中要求的判断条件判断带电的判断范围，标定带电判断阈值。

现有的技术是使用电位器调整放大电路的参数标定，或者使用跳针选择不同放大比例档位的方式标定。这两种方式都要手动调整装置的硬件电路参数。前者的操作是在高压线路在带额定电压情况下找出临界状态然后按照人工的经验做调整，由于电位器的操作在放大刻度上是不均匀的，这种标定方式对DL/T 538中要求的阈值定位不准确。阈值判断要人工调整，准确度较低；后者用跳针的标定方式需要打开装置进行操作，操作过程复杂，需要外露电路板容易产生二次损伤。

此外，高压带电显示装置应用于较高电压等级的开关设备，由于高电压线路的距离较大与各相的操作机构相互独立，有使用不同相序要求，如单独使用一相，使用AC两相或者ABC同时使用。现有的解决方案是厂家生产单相，两相，三相的高压带电显示装置产品，按现场需求出货。在生产管理上较麻烦，而且使用单相的情况下不指示相序。

【实用新型内容】

本实用新型的主要目的是提供一种可以适应不同的传感器信号、灵活配置相序、准确性高，并且应用于高压开关设备的高压带电显示装置。

为了实现上述的主要目的，本实用新型提供的一种高压带电显示装置包括采样电路、控制芯片、SOE记录模块(Sequence OF Event历史事件记录)、继电器模块、显示板模块、旋钮开关以及选择开关，采样电路接收高压传感器输出的模拟信号且将模拟信号转换成数字信号，采样电路输出数字信号至控制芯片；旋钮开关、选择开关、SOE记录模块、继电器模块、显示板模块分别与控制芯片电连接；继电器模块包括驱动电路、驱动继电器、闭锁继电器模块，驱动电路与控制芯片电连接，驱动电路分别输出驱动信号至驱动继电器和闭锁继电器模块，驱动继电器的输出节点连接有验电锁；显示板模块包括三相带电指示灯和指示灯贴膜，控制芯片输出指示信号至三相带电指示灯，指示灯贴膜用于覆盖三相带电指示灯的外表面。

本实用新型中采用的标定操作为：高压带电显示装置在高压线路的额定电压的条件下，控制采样模块自适应传感器信号，采样传感器信号，按照信号量的大小记录带电显示装置判断带电的阈值。

目前高压电路有多个电压等级，各个厂家的高压传感器的参数范围不同，采样电路的分压电容两端的电压可能范围较大，使用同一个采样比例不能做清晰的采样判断。基于传感器信号上述的特点，采用了多档位自适应采样电路。采样自适应的档位要求是：1)信号量幅度达到可以进行阈值判断的范围；2)信号量幅度不超过采样ADC转换的电压范围。装置在传感器带额定电压情况下选定自适应档位，装置可以做标定操作。

由此可见，本实用新型提供的高压带电显示装置在信号采样上应用了自适应的采样模式，操作简单，准确性高，不需要开盖标定操作装置避免对装置内部电路的影响；采用旋钮开关可以设定不同信号量等级的高压传感器的初始采样档位，避免在高压线路未送电前因不能标定传感器感应量而出现的误报带电；闭锁继电器模块针对每个相位有对应的独立闭锁输出节点，可以用于每个相位有独立操作机构回路的闭锁。

此外，高压带电显示装置选择开关配置设定其相序工作模式，相序可以灵活配置，可以使用一个产品满足现在应用上所有的用户配置，解决了单相模式不显示相序的问题。相序配置开关、三相指示灯和指示灯贴膜组合做高压带电显示装置的相序配置与显示。

进一步的方案是，采样电路包括分压电容以及运算放大器，运算放大器的反相输入端与输出端之间连接有第一电阻、模拟开关，第一电阻与模拟开关电连接，运算放大器的反相输入端通过第一电阻连接于分压电容的电压输出端。

可见，采样模块是将高压传感器输入信号量转换为适应控制芯片A/D 采样的信号量，将交流电压信号的零点抬高，使整个信号输出在正电压范围内，适应控制芯片的单极性采样；放大电路档位自动适应，将各个等级的传感器输入的信号量放大输出到适应控制芯片ADC分辨率可识别的范围与ADC量程范围内。

此外，模拟开关与电阻组成不同等级的采样比例电路接于运算放大器的反相输入端与输出端之间组成多档位比例放大电路，运算放大器正相输入端接基准电压，抬高采样电压信号的零点适应单极性要求采样。

进一步的方案是，闭锁继电器模块包括A相闭锁继电器、B相闭锁继电器、C相闭锁继电器、带电闭锁继电器，A相闭锁继电器在A相线路带电状态下闭锁，B相闭锁继电器在B相线路带电状态下闭锁，C相闭锁继电器在C相线路带电状态下闭锁，带电闭锁继电器在A相、B相或C相任一线路带电即输出闭锁。

可见，继电器闭锁输出同时具有两种类型输出，一是对应相序的带电状态闭锁，二是线路带电状态输出闭锁，当选择开关即相序配置开关配置为“不选择”相序，其对应相序的闭锁继电器不使用，固定输出“闭锁”状态。

进一步的方案是，三相带电指示灯包括A相指示灯、B相指示灯、C 相指示灯，A相指示灯、B相指示灯、C相指示灯均与控制芯片电连接。

可见，三相带电指示灯包括A相指示灯，B相指示灯、C指示灯，分别用于指示对应相序的带电状态，例如有电状态或者无电状态。

进一步的方案是，继电器模块还包括故障闭锁继电器，驱动电路输出驱动信号至故障闭锁继电器。

可见，故障闭锁继电器用于指示高压带电显示装置的运行故障，故障包括但不限于传感器连接故障、装置运行状态故障、自检结果异常，继电器驱动故障、指示灯故障、SOE历史事件记录模块故障。

进一步的方案是，SOE记录模块包括时钟芯片、存储芯片以及电池，电池为时钟芯片提供后备电源，时钟芯片通过I²C接口与存储芯片之间进行数据交互。

可见，时钟芯片是日历芯片提供时钟与日历信息，电池给时钟芯片提供后备电源，EEPROM存储芯片用于存储装置的运行数据，用户数据，故障数据，线路带电与无电切换点数据。

进一步的方案是，显示板模块还包括故障指示灯、未标定指示灯、七段数码管、自检按钮、标定按钮，故障指示灯、未标定指示灯、七段数码管、自检按钮、标定按钮分别与控制芯片电连接。

可见，故障指示灯指使用指示灯指示装置处于故障状态，未标定指示灯是指用于指示装置工作状态处于未标定的状态，七段数码管是指用于指示当前标定的线路电压，自检按钮是用于触发系统自检指令的按键，标定按钮是用于触发系统标定或者取消标定指令的按键。

进一步的方案是，高压带电显示装置还包括声音提示电路，声音提示电路包括蜂鸣器、语音芯片以及喇叭，蜂鸣器、语音芯片的驱动端分别与控制芯片电连接，语音芯片的音频输入端与喇叭电连接。

可见，蜂鸣器用于输出工作状态的提示，语音芯片的音频输出与喇叭电连接，在用户对该装置进行操作后，给出相关的操作动作说明及其操作结果的提示。

进一步的方案是，高压带电显示装置还包括第一通信接口、第一通信接口与控制芯片的第三通信接口电连接。

可见，第一通信接口即调试/在线升级接口，用于高压带电显示装置的调试与软件升级。

进一步的方案是，高压带电显示装置还包括第二通信接口、第二通信接口与控制芯片的第四通信接口电连接。

可见，第二通信接口是指控制芯片驱动的与外部设备进行信息交互的通信接口，向上位机传输高压带电显示装置的工作状态与工作信息。

【附图说明】

图1是本实用新型高压带电显示装置实施例的原理图。

图2是本实用新型高压带电显示装置实施例中采样电路的电路原理图。

图3是本实用新型高压带电显示装置实施例中继电器模块电路的原理图。

图4是本实用新型高压带电显示装置实施例中选择开关配置A、B、C 三相显示的示意图。

图5是本实用新型高压带电显示装置实施例中选择开关配置A相显示的示意图。

图6是本实用新型高压带电显示装置实施例中选择开关配置B相显示的示意图。

图7是本实用新型高压带电显示装置实施例中选择开关配置C相显示的示意图。

图8是本实用新型高压带电显示装置实施例中选择开关配置A、C两相显示的示意图。

【具体实施方式】

为了使实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不限用于本实用新型。

参见图1与图2，本实用新型的高压带电显示装置包括采样电路20、控制芯片10、SOE记录模块40、继电器模块30、显示板模块50、旋钮开关60以及选择开关70，采样电路20接收高压传感器1输出的模拟信号且将模拟信号转换成数字信号，采样电路20输出数字信号至控制芯片10。旋钮开关60、选择开关70、SOE记录模块40、继电器模块30、显示板模块50分别与控制芯片10电连接。

采样电路20包括分压电容C1以及运算放大器U1，运算放大器U1的反相输入端与输出端之间连接有电阻R1、模拟开关21，电阻R1与模拟开关21电连接，运算放大器U1的反相输入端通过电阻R1连接于分压电容 C1的电压输出端，模拟开关21与电阻R1组成不同等级的采样比例电路接于运算放大器U1的反相输入端与输出端之间组成多档位比例放大电路，运算放大器U1正相输入端接基准电压，抬高采样电压信号的零点适应单极性要求采样。

可见，采样模块20是将高压传感器1输入信号量转换为适应控制芯片 10A/D采样的信号量，将交流电压信号的零点抬高，使整个信号输出在正电压范围内，适应控制芯片10的单极性采样。同时，放大电路档位自动适应，将各个等级的传感器输入的信号量放大输出到适应控制芯片10ADC端口分辨率可识别的范围与ADC量程范围内。

具体地，旋钮开关60即初始采样档位设置开关，安装于显示板模块 50的面板上，控制芯片10可以读取旋钮开关60的档位。在高压带电显示装置的控制上，旋钮开关60设置的档位与模拟开关21的档位对应关联控制，旋钮开关60设置的档位是用于设定高压带电显示装置在未标定的工作状态下的采样档位。由于高压传感器1输出信号等级有多种情况，在其对应线路在感应电(未达到带电判断阈值)的情况下，不同等级的传感器输出信号量的绝对值，使用同样的判断值会出现误判带电，使用旋钮开关60 选择适应感应电输入量的档位。在高压带电显示装置标定操作成功后，模拟开关21的档位按标定操作指定的档位选择采样，其中，旋钮开关60与模拟开关21的档位操作不关联。

选择开关70即相序配置开关，用户将所用到的相序开关配置为“选择”位置，不使用的相序配置为“不选择”位置，上述“选择”位置与“不选择”位置是指系统指定的一个相序配置开关的一个开关状态，在高压带电显示装置的表面有对应的丝网印刷提示，其中，高压带电显示装置按照相序配置开关配置设定装置的相序工作模式。

参见图3，继电器模块30包括驱动电路31、驱动继电器32、闭锁继电器模块33、故障闭锁继电器34，驱动电路31与控制芯片10电连接，驱动电路31分别输出驱动信号至驱动继电器32、闭锁继电器模块33和故障闭锁继电器34，驱动继电器32的输出节点连接有验电锁35。用户使用通电设备读取验电锁35的状态进行线路的验电，获得线路的带电状态(有电或者无电)。故障闭锁继电器34用于指示高压带电显示装置的运行故障，故障包括但不限于传感器连接故障、装置运行状态故障、自检结果异常，继电器驱动故障、指示灯故障、SOE历史事件记录模块故障。

闭锁继电器模块33包括A相闭锁继电器101、B相闭锁继电器102、C 相闭锁继电器103、带电闭锁继电器104，A相闭锁继电器101在A相线路带电状态下闭锁，B相闭锁继电器102在B相线路带电状态下闭锁，C相闭锁继电器103在C相线路带电状态下闭锁，带电闭锁继电器104在A相、B 相或C相任一线路带电即输出闭锁。当相序配置开关配置为“不选择”相序，其对应相序的闭锁继电器不使用，固定输出“闭锁”状态。可见，继电器闭锁输出同时具有两种类型输出，一是对应相序的带电状态闭锁，二是总体带电状态输出闭锁，当选择开关70即相序配置开关配置为“不选择”相序，其对应相序的闭锁继电器不使用，固定输出“闭锁”状态。

在本实施例中，高压带电显示装置还包括第一通信接口11以及第二通信接口12，第一通信接口11与控制芯片10的第三通信接口电连接，第二通信接口12与控制芯片10的第四通信接口电连接。其中，第三通信接口和第四通信接口均为控制芯片10的UART串口，第一通信接口11即调试/ 在线升级接口，用于高压带电显示装置的调试与软件升级；第二通信接口 12是指控制芯片10驱动的与外部设备进行信息交互的通信接口，向上位机传输高压带电显示装置的工作状态与工作信息。第一通信接口和第二通信接口的通信传输形式包括但不限于RS485、RS232、以太网、无线通信，无线通信包括但不限于WIFI、ZigBee、蓝牙、GPRS、LoRa。

优选地，高压带电显示装置还包括声音提示电路13，声音提示电路13 包括蜂鸣器、语音芯片以及喇叭，蜂鸣器、语音芯片的驱动端分别与控制芯片电连接，语音芯片的音频输入端与喇叭电连接。可见，蜂鸣器用于输出工作状态的提示，语音芯片的音频输出与喇叭电连接，在用户对该装置进行操作后，给出相关的操作动作说明及其操作结果的提示，如“标定成功”，“设置采样档位为1档”，“装置自检正常”等。

优选地，SOE记录模块40包括时钟芯片、存储芯片以及电池，电池为时钟芯片提供后备电源，时钟芯片通过I2C接口与存储芯片之间进行数据交互。可见，时钟芯片是日历芯片提供时钟与日历信息，包括秒、分、时、日、月、年信息，电池给时钟芯片提供后备电源，存储芯片用于存储装置的运行数据，用户数据，故障数据，线路带电与无电切换点数据。其中，存储芯片为EEPROM存储芯片，时钟芯片为RTC实时时钟芯片，电池为纽扣电池。

SOE记录模块40的工作原理是在系统发生事件触发单片机启动记录运行任务，读取RTC实时时钟芯片当前时间，将时间与事件信息写入EEPROM 存储芯片。其中，查询SOE记录的过程是高压带电显示装置从第一通信接口11或者第二通信接口12接收到查询指令后，EEPROM存储芯片读取需要查询的记录信息，控制芯片10向发起指令的接口输出需要查询的SOE记录信息。解决了传统的高压带电显示装置设备不提供历史故障数据与带电显示装置工作记录的查询方案，方便用户做相关的运行管理及维修问题分析。

参见图4，显示板模块50包括三相带电指示灯、指示灯贴膜、故障指示灯5、未标定指示灯6、四位七段数码管、自检按钮7、标定按钮8，控制芯片10输出指示信号至三相带电指示灯，指示灯贴膜用于覆盖三相带电指示灯的外表面，故障指示灯5、未标定指示灯6、四位七段数码管、自检按钮7、标定按钮8分别与控制芯片10电连接。其中，相序配置开关、三相指示灯和指示灯贴膜组合做高压带电显示装置的相序配置与显示。

具体地，故障指示灯5指使用指示灯指示装置处于故障状态，所述的故障状态包括但不限于传感器连接故障、装置运行状态故障、自检结果异常，继电器驱动故障、指示灯故障、SOE记录模块故障。未标定指示灯6 是指用于指示装置工作状态处于未标定的状态，其带电判断的阀处于默认值，模拟开关21的选择的档位处于旋钮开关60选择的对应档位，未与当前连接的高压传感器1做带电阈值判断的匹配。

四位七段数码管是指用于指示当前标定的线路电压，自检按钮7是用于触发系统自检指令的按键，标定按钮8是用于触发系统标定或者取消标定指令的按键。

在本实施例中，三相带电指示灯包括A相指示灯2、B相指示灯3、C 相指示灯4，A相指示灯2、B相指示灯3、C相指示灯4均与控制芯片10 电连接，分别用于指示对应相序的带电状态，例如有电状态或者无电状态。指示灯贴膜包括隐藏指示灯贴膜、显示指示灯贴膜，隐藏指示灯贴膜是贴膜上没有丝网印刷和开灯孔，用于隐藏指示灯不显示于显示面板的贴膜；显示指示灯贴膜是有相序丝网印刷和开孔可露出，用于显示指示灯在显示面板指示的贴膜。

在具体应用中，如图4所示，图4是本实用新型高压带电显示装置实施例中选择开关70配置A、B、C三相显示的示意图。此时，选择开关A、 B、C三个开关处于“选择”位置，显示板模块50上三个指示灯从左向右依次贴上A相、B相、C相的显示指示灯贴膜。

如图5所示，图5是本实用新型高压带电显示装置实施例中选择开关 70配置A相显示的示意图。此时，选择开关A处于“选择”位置，B、C 两个开关处于“不选择”位置，显示板模块50上的三个指示灯，中间指示灯贴上A相指示灯贴膜，左右两侧的指示灯分别贴上隐藏指示灯贴膜。

如图6所示，图6是本实用新型高压带电显示装置实施例中选择开关 70配置B相显示的示意图。此时，选择开关B处于“选择”位置，A、C 两个开关处于“不选择”位置，显示板模块50上的三个指示灯，中间指示灯贴上B相指示灯贴膜，左右两侧的指示灯分别贴上隐藏指示灯贴膜。

如图7所示，图7是本实用新型高压带电显示装置实施例中选择开关 70配置C相显示的示意图。此时，选择开关C处于“选择”位置，A、B 两个开关处于“不选择”位置，显示板模块50上的三个指示灯，中间指示灯贴上C相指示灯贴膜，左右两侧的指示灯分别贴上隐藏指示灯贴膜。

如图8所示，图8是本实用新型高压带电显示装置实施例中选择开关 70配置A、C两相显示的示意图。此时，选择开关A、C两个开关处于“选择”位置，开关B处于“不选择”位置，显示板模块50上三个指示灯从左向右的第一个指示灯贴上A相指示灯贴膜，第二个指示灯贴上隐藏指示灯贴膜，第三个指示灯贴上C相指示灯贴膜。

所以，本实用新型提供的高压带电显示装置在信号采样上应用了自适应的采样模式，操作简单，准确性高，不需要开盖操作装置避免对装置内部电路的影响；采用旋钮开关60可以设定不同信号量等级的高压传感器1 的初始采样档位，避免在高压线路未送电前因不能标定传感器感应量而出现的误报带电；闭锁继电器模块33针对每个相位有对应的独立闭锁输出节点，可以用于每个相位有独立操作机构回路的闭锁。

此外，高压带电显示装置选择开关70配置设定其相序工作模式，相序可以灵活配置，可以使用一个产品满足现在应用上所有的用户配置，解决了单相模式不显示相序的问题。相序配置开关、三相指示灯和指示灯贴膜组合做高压带电显示装置的相序配置与显示。

需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，但实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型做出的非实质性修改，也均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压带电显示装置，其特征在于，包括：

采样电路、控制芯片、SOE记录模块、继电器模块、显示板模块、旋钮开关以及选择开关，所述采样电路接收高压传感器输出的模拟信号且将所述模拟信号转换成数字信号，所述采样电路输出所述数字信号至所述控制芯片；

所述旋钮开关、所述选择开关、所述SOE记录模块、所述继电器模块、所述显示板模块分别与所述控制芯片电连接；

所述继电器模块包括驱动电路、驱动继电器、闭锁继电器模块，所述驱动电路与所述控制芯片电连接，所述驱动电路分别输出驱动信号至所述驱动继电器和所述闭锁继电器模块，所述驱动继电器的输出节点连接有验电锁；

所述显示板模块包括三相带电指示灯和指示灯贴膜，所述控制芯片输出指示信号至所述三相带电指示灯，所述指示灯贴膜用于覆盖所述三相带电指示灯的外表面。

2.根据权利要求1所述的一种高压带电显示装置，其特征在于：

所述采样电路包括分压电容以及运算放大器，所述运算放大器的反相输入端与输出端之间连接有第一电阻、模拟开关，所述第一电阻与所述模拟开关电连接，所述运算放大器的反相输入端通过所述第一电阻连接于所述分压电容的电压输出端。

3.根据权利要求1所述的一种高压带电显示装置，其特征在于：

所述闭锁继电器模块包括A相闭锁继电器、B相闭锁继电器、C相闭锁继电器、带电闭锁继电器，所述A相闭锁继电器在A相线路带电状态下闭锁，所述B相闭锁继电器在B相线路带电状态下闭锁，所述C相闭锁继电器在C相线路带电状态下闭锁，所述带电闭锁继电器在A相、B相或C相任一线路带电即输出闭锁。

4.根据权利要求1所述的一种高压带电显示装置，其特征在于：

所述三相带电指示灯包括A相指示灯、B相指示灯、C相指示灯，所述A相指示灯、所述B相指示灯、所述C相指示灯均与所述控制芯片电连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种高压带电显示装置，其特征在于：

所述继电器模块还包括故障闭锁继电器，所述驱动电路输出驱动信号至所述故障闭锁继电器。

6.根据权利要求1至4任一项所述的一种高压带电显示装置，其特征在于：

所述SOE记录模块包括时钟芯片、存储芯片以及电池，所述电池为所述时钟芯片提供后备电源，所述时钟芯片通过I2C接口与所述存储芯片之间进行数据交互。

7.根据权利要求1至4任一项所述的一种高压带电显示装置，其特征在于：

所述显示板模块还包括故障指示灯、未标定指示灯、七段数码管、自检按钮、标定按钮，所述故障指示灯、所述未标定指示灯、所述七段数码管、所述自检按钮、所述标定按钮分别与所述控制芯片电连接。

8.根据权利要求1至4任一项所述的一种高压带电显示装置，其特征在于：

所高压带电显示装置还包括声音提示电路，所述声音提示电路包括蜂鸣器、语音芯片以及喇叭，所述蜂鸣器、所述语音芯片的驱动端分别与所述控制芯片电连接，所述语音芯片的音频输入端与所述喇叭电连接。

9.根据权利要求1至4任一项所述的一种高压带电显示装置，其特征在于：

所述高压带电显示装置还包括第一通信接口、所述第一通信接口与所述控制芯片的第三通信接口电连接。

10.根据权利要求1至4任一项所述的一种高压带电显示装置，其特征在于：

所述高压带电显示装置还包括第二通信接口、所述第二通信接口与所述控制芯片的第四通信接口电连接。