CN211928011U - 一种接触电压测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种接触电压测量装置，包括主站和从站；从站包括钳形电极、显示屏、圆盘电极、zigbee从站、电路模块等结构；主站包括zigbee主站、CH340 USB转串口芯片、USB接口和上位机；电路模块接受来自钳形电极测得的杆塔电位，与下方圆盘电极得到的土壤电位进行比较，得到人体电阻对于杆塔电位是否会发生触电事故，并在显示屏上显示出接触电压与安全报警，同时通过zigbee从站将信息传递至主站设备的zigbee主站，zigbee主站以USB形式连接上位机，并可由上位机进行电阻参数的设定。本实用新型能够在考虑人体对地接触面积、对地压力、足部材料、人体电阻的前提下测试接触电压对人体的触电风险。

Description

一种接触电压测量装置

技术领域

本实用新型属于电压测量技术领域，具体涉及一种接触电压测量装置。

背景技术

电气设备的故障电流或雷电流流经接地装置时，电流从接地极四周流出，引起接地装置电位升高，同时在杆塔不同区域出现较高的电位分布，当人体或其他物件接触杆塔塔身时，过高的接触电压会在杆塔与地面之间的人体产生回路，引发触电事故。

现存的测量方法是对于杆塔与地面的电势差进行直接测量求差，缺乏对于人体的电阻的仿真与人体在杆塔附近的情况模拟。考虑到人体电阻，对地压力，对地接触材料的线上监测，实时监控与防范一直是杆塔接触电压安全评估亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种综合考虑人体对地压力、人体与地接触面积、人体电阻的接触电压测试装置，并实现实时线上监测。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种接触电压测量装置，包括主站和从站；

从站包括钳形电极、显示屏、太阳能板、配重挂钩、压力传感器、绝缘支撑杆、圆盘电极、电池、zigbee从站、电路模块、绝缘外壳；

所述电路模块通过引出线与钳形电极相连，与下方圆盘电极和压力传感器电连接，通过SPI总线连接显示屏，通过RS485与zigbee从站连接，还与电池电连接；

zigbee从站、电路模块、电池均安装在绝缘外壳内；

显示屏安装在绝缘外壳的前表面上；

配重挂钩固定连接在绝缘外壳外底部；

电池与太阳能板相连；

绝缘支撑杆的顶端与绝缘外壳的底部固定连接；

绝缘支撑杆的底端与圆盘电极相连，并形成可拆卸连接；

绝缘支撑杆的底端与圆盘电极之间设有压力传感器；

主站包括zigbee主站、CH340 USB转串口芯片、USB接口和上位机；

zigbee从站无线连接zigbee主站；

zigbee主站通过CH340 USB转串口芯片与USB接口相连，USB接口与上位机相连。

进一步，优选的是，配重挂钩有多个，且对称固定连接在绝缘外壳的底部。

进一步，优选的是，配重挂钩有2个，且左右对称固定连接在绝缘外壳外底部。

进一步，优选的是，绝缘支撑杆的顶端固定连接在绝缘外壳的底部中心处。绝缘支撑杆用于维持整个从站装置设备的稳定性。

进一步，优选的是，太阳能板安装在绝缘外壳的外侧表面上。

压力传感器处在圆盘电极的连接杆与绝缘支撑杆的连接处，并在工作时间向电路模块返回压力信息。本发明圆盘电极包括电极板和其连接杆。

配重挂钩上可挂接配重砝码，砝码可替换。电路模块可设定内置模拟电阻值模拟不同人体电阻、接触电阻，也可通过更换圆盘电极与可调配重砝码设定圆盘电极面积与压力，并通过现有方法计算通过人体的电压，将信息呈现在显示屏上，同时向zigbee从站发送接触电压信息与过电压报警信息。

所述zigbee主站通过CH340USB转串口芯片、USB接口与各种上位机设备相连，接受上位机发出的指令传输至zigbee从站，并时刻扫描zigbee从站的信息传输至上位机。

所述zigbee从站时刻接收主站信息并递送至电路模块，并承接电路模块测量、计算、报警信息，等待主站扫描查看。

测量时，钳形电极可接触至任意测量点；所述电路模块内置模拟电阻，可模拟不同人体电阻、接触电阻。主站可连接各种带有USB接口的控制设备，从站电路模块接受来自钳形电极测得的杆塔电位，与下方圆盘电极得到的土壤电位进行比较，得到人体电阻对于杆塔电位是否会发生触电事故，并在显示屏上显示出接触电压与安全报警，同时通过zigbee从站将信息传递至主站设备的zigbee主站，zigbee主站以USB形式连接上位机，并可由上位机进行电阻参数的设定；圆盘电极可拆卸替换不同材质，压力传感器将所测压力将返回电路模块辅助计算；并配有了可挂接在配重挂钩上的砝码以模拟人体重量。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果为：

本实用新型提供一种综合考虑人体对地压力、人体与地接触面积、人体电阻、接触电阻的接触电压测量装置。该装置结构新颖，在获得人体体重、脚掌面积、人体电阻后，可在所述zigbee主站中设定相关参数，设定的参数将传输至所述电路模块进行处理。数据设定完成之后便能根据人体特征数据测量其能承受的最大接触电压，并检测接触电压是否超过其可承受范围。所述圆盘电极能充分考虑人体对接触电压的影响，更加精确测量人体接触杆塔后的接触电压值并根据人体所能承受的电流极限及其能承受的最大接触电压，易于推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为接触电压测量装置的结构示意图；

图2为绝缘外壳内结构示意图；

图3为压力传感器设置位置结构示意图；

图4为配重挂钩安装结构示意图；

其中，1.钳形电极，2.上位机，3.显示屏，4.太阳能板，5.配重挂钩，6.压力传感器，7.绝缘支撑杆，8.圆盘电极，9.USB接口，10.zigbee主站，11.CH340USB转串口芯片，12.电池，13.zigbee从站，14.电路模块，15.绝缘外壳。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限定本实用新型的范围。实施例中未注明具体技术、连接关系或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术、连接关系、条件或者按照产品说明书进行。所用材料、仪器或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

实施例1

如图1~4所示，一种接触电压测量装置，包括主站和从站；

从站包括钳形电极1、显示屏3、太阳能板4、配重挂钩5、压力传感器6、绝缘支撑杆7、圆盘电极8、电池12、zigbee从站13、电路模块14、绝缘外壳15；

所述电路模块14通过引出线与钳形电极1相连，与下方圆盘电极8和压力传感器6电连接，通过SPI总线连接显示屏3，通过RS485与zigbee从站13连接，还与电池12电连接；

zigbee从站13、电路模块14、电池12均安装在绝缘外壳15内；

显示屏3安装在绝缘外壳15的前表面上；

配重挂钩5固定连接在绝缘外壳15外底部；

电池12与太阳能板4相连；

绝缘支撑杆7的顶端与绝缘外壳15的底部固定连接；

绝缘支撑杆7的底端与圆盘电极8之间设有压力传感器6；

绝缘支撑杆7的底端与圆盘电极8相连，并形成可拆卸连接；

主站包括zigbee主站10、CH340 USB转串口芯片11、USB接口9和上位机2；

zigbee从站13无线连接zigbee主站10；

zigbee主站10通过CH340 USB转串口芯片11与USB接口9相连，USB接口9与上位机2相连。

实施例2

如图1~4所示，一种接触电压测量装置，包括主站和从站；

从站包括钳形电极1、显示屏3、太阳能板4、配重挂钩5、压力传感器6、绝缘支撑杆7、圆盘电极8、电池12、zigbee从站13、电路模块14、绝缘外壳15；

所述电路模块14通过引出线与钳形电极1相连，与下方圆盘电极8和压力传感器6电连接，通过SPI总线连接显示屏3，通过RS485与zigbee从站13连接，还与电池12电连接；

zigbee从站13、电路模块14、电池12均安装在绝缘外壳15内；

显示屏3安装在绝缘外壳15的前表面上；

配重挂钩5固定连接在绝缘外壳15外底部，配重挂钩5用于通过在配重挂钩5上挂砝码等增加来圆盘电极8的压力；

电池12与太阳能板4相连；太阳能板4安装在绝缘外壳15的外侧表面上。太阳能板4用于将太阳能转换成电能，之后将电能存储到电池12中；电池12用于从站的电源供给。

绝缘支撑杆7的顶端与绝缘外壳15的底部固定连接；优选，绝缘支撑杆7的顶端固定连接在绝缘外壳15的底部中心处，其作用是用于维持整个从站的稳定性。

绝缘支撑杆7的底端与圆盘电极8之间设有压力传感器6；压力传感器6的作用是在工作时间向电路模块14返回压力信息。

绝缘支撑杆7的底端与圆盘电极8相连，并形成可拆卸连接；

主站包括zigbee主站10、CH340 USB转串口芯片11、USB接口9和上位机2；

zigbee从站13无线连接zigbee主站10；

zigbee主站10通过CH340 USB转串口芯片11与USB接口9相连，USB接口9与上位机2相连。z

配重挂钩5有多个，且对称固定连接在绝缘外壳15的底部。优选，配重挂钩5有2个，且左右对称固定连接在绝缘外壳15外底部。

所述圆盘电极8与绝缘支撑杆7之间通过螺栓固定，形成可拆卸连接，连接处设有压力传感器6，通过拆卸螺栓来更换圆盘电极8，安装完成后圆盘电极8的连接杆顶端直接接触压力传感器6，使压力传感器6返回的数据更精确，更具有参考性。

所述圆盘电极8放置在地面上，圆盘电极8可拆卸更换各种面积、各种材质的电极，便于更精确的模拟人体作用于地面的效果；

使用时，电路模块14采用mrir公司的STM32MP157AAC3系列CPU工业级核心板进行构建，可设定内置模拟电阻值模拟不同人体电阻、接触电阻，也可通过更换圆盘电极8与可调配重设定电极面积与电极压力，电极压力通过压力传感器6采集的数据来确定，接受来自钳形电极1测量得到的杆塔电位与来自圆盘电极8的地面电位，并通过现有方法计算通过人体的电压，将测试过程的设定数据、测试电压、测试时间及测试点位置等信息呈现在显示屏3上，同时向zigbee从站13发送接触电压信息，当电路模块14计算得到的通过人体的电压超过安全范围将向zigbee从站13发送过电压报警信息。

Zigbee主站10通过CH340 USB转串口芯片11、USB接口9连接上位机2。接受上位机2发出的指令传输至zigbee从站13，并时刻扫描zigbee从站13的信息传输至上位机2。

所述zigbee从站13时刻接收zigbee主站10信息并递送至电路模块14，并承接电路模块14测量、计算、报警信息，等待zigbee主站10扫描查看。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种接触电压测量装置，其特征在于，包括主站和从站；

从站包括钳形电极（1）、显示屏（3）、太阳能板（4）、配重挂钩（5）、压力传感器（6）、绝缘支撑杆（7）、圆盘电极（8）、电池（12）、zigbee从站（13）、电路模块（14）、绝缘外壳（15）；

所述电路模块（14）通过引出线与钳形电极（1）相连，与下方圆盘电极（8）和压力传感器（6）电连接，通过SPI总线连接显示屏（3），通过RS485与zigbee从站（13）连接，还与电池（12）电连接；

zigbee从站（13）、电路模块（14）、电池（12）均安装在绝缘外壳（15）内；

显示屏（3）安装在绝缘外壳（15）的前表面上；

配重挂钩（5）固定连接在绝缘外壳（15）外底部；

电池（12）与太阳能板（4）相连；

绝缘支撑杆（7）的顶端与绝缘外壳（15）的底部固定连接；

绝缘支撑杆（7）的底端与圆盘电极（8）之间设有压力传感器（6）；

绝缘支撑杆（7）的底端与圆盘电极（8）相连，并形成可拆卸连接；

主站包括zigbee主站（10）、CH340 USB转串口芯片（11）、USB接口（9）和上位机（2）；

zigbee从站（13）无线连接zigbee主站（10）；

zigbee主站（10）通过CH340 USB转串口芯片（11）与USB接口（9）相连，USB接口（9）与上位机（2）相连。

2.根据权利要求1所述的接触电压测量装置，其特征在于，配重挂钩（5）有多个，且对称固定连接在绝缘外壳（15）的底部。

3.根据权利要求1所述的接触电压测量装置，其特征在于，配重挂钩（5）有2个，且左右对称固定连接在绝缘外壳（15）外底部。

4.根据权利要求1所述的接触电压测量装置，其特征在于，绝缘支撑杆（7）的顶端固定连接在绝缘外壳（15）的底部中心处。

5.根据权利要求1所述的接触电压测量装置，其特征在于，太阳能板（4）安装在绝缘外壳（15）的外侧表面上。

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