CN2802516Y - 高压电源相位检测仪的电路装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高压电源相位检测仪的电路装置。该装置具有第一发送装置、第二发送装置和与所述的2个发送装置和相无线配合的接收装置；所述的2个发送装置具有发送天线、相位调制电路和选频及滤波电路；接收装置具有接收天线、第一信号采集解调电路、第二信号采集解调电路、相位差检测电路和显示电路。在使用时，所述2个发送装置的发送天线分别与被测高压线路直接接触，同时所述的2个发送装置将测得的高压线路的电压相位信号通过无线高频调制的方式发送至在地面上的接收装置，接收装置对接收到的无线高频调制信号进行解调和相位差值检测，并通过显示电路显示哪根线路超前或滞后，同时显示相位差值的大小。

Description

高压电源相位检测仪的电路装置

技术领域

本实用新型涉及一种高压电源相位检测仪的电路装置。

背景技术

相位是周期(核准周期)信号的三大要素之一，相位和相位差的测量，是电子测量和信号处理的重要内容。高、低压线路经常要进行相位和相位差的检测，例如三相电的不平衡度的检测需要测量三相线路电压的相位差，避雷器阻性电流的检测需要测量电压和总电流相位差，新发电站并网、新变电站投产前、输变电工程扩建、改造或主设备大修后、竣工投运现场经常要做核相试验，即所谓的定相，包括核对相序和核对相位，即需要测量并网的两电网对应相的相位差。

目前国内高压电源相位检测均采用有线方式，检测时需要四人进行，一人担任指挥，两人穿绝缘靴、戴绝缘手套担任核相员，一人仪表记录。检测工作根据指挥人员的命令进行，高压操作员将高压引线固定在绝缘棒上，长短适宜，用绝缘棒引高压线接触高压电源点时，动作协调，两人相互照应，以免出现差错，造成危险，这种方法存在的问题是对于高压线路，尤其是对高压架空线路进行相位检测时，要求两个装置同时与两根导线接触，采用有线方式其拖线很长使用起来很不方便，更重要的是高压具有一定的危险性。

中国专利申请03259609.X公开了一种无线工作方式的三相电源相位检测仪的电路装置，该电路装置具有发送装置和接收装置，使用时发送装置和接收装置都要与被测线路直接接触，并通过声光报警电路告诉比较结果。

因为该申请的装置采用低频载波进行调制，所以在接收低频调制信号时要采用很长的接收天线，使用不方便。其次，该申请的接收装置采用窗口比较电路进行相位比较和相位差的计算，其测量精度不够，只能达到正负30度，所以说该申请的功能也仪仅为简单的核相作用，不能较精确地测出相位差值，更不能测得哪根线路超前，哪根线路滞后，其功能单一。再次，该申请的装置仅能通过声光报警电路显示比较结果，导致其观测不便，甚至会导致观测出错。

实用新型内容

本实用新型的目的是，提供一种检测使用方便、安全性好的高压电源相位检测的电路装置。

实现本实用新型的目的技术方案是：本实用新型的高压电源相位检测仪的电路装置，具有第一发送装置和与所述的第一发送装置相无线配合的接收装置；第一发送装置具有发送天线和与所述发送天线电连接的相位调制电路；接收装置具有接收天线；其结构特点为：

还具有与接收装置无线配合的第二发送装置；第二发送装置具有发送天线和与所述发送天线电连接的相位调制电路；所述第一发送装置和第二发送装置都具有选频及滤波电路；发送天线是使用时检测本组相线中一根导线的电压相位信号并以无线发送的形式发送经高频调制的、载有电压相位信号的高频信号的天线；选频及滤波电路是使用时对发送天线接收的电压相位信号通过电磁感应和耦合的方式进行选频和滤波的电路；相位调制电路是使用时将经选频及滤波电路经选频及滤波得到的电压相位信号进行高频调制的电路，且第一发送装置和第二发送装置中的相位调制电路使用时所采用的载波频率不相等；发送天线的电压相位信号输出端接选频及滤波电路的电压相位信号输入端，选频及滤波电路的电压相位信号输出端接相位调制电路的电压相位信号输入端，相位调制电路的电压相位调制信号输出端接发送天线的电压相位调制信号输入端；

接收装置还具有第一信号采集解调电路、第二信号采集解调电路、相位差检测电路和显示电路；显示电路是使用时可以直观显示被测的本组相线中两根导线的相位差值的电路；接收天线的信号输出端分别接第一信号采集解调电路的接收信号输入端和第二信号采集解调电路的接收信号输入端，第一信号采集解调电路的第一解调信号输出端和第二信号采集解调电路的第二解调信号输出端分别接相位差检测电路的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端，相位差检测电路的显示信号输出端接显示电路的显示信号输入端。

上述技术方案中，第一发送装置和第二发送装置还都具有频率可调方波发生电路和声光信号发生电路；频率可调方波发生电路是使用时可产生自检用的工频方波信号的电路，声光信号发生电路是使用时用于指示第一发送装置或第二发送装置是否正常工作的电路；频率可调方波发生器的频率信号输出端接选频及滤波电路自检频率信号输入端，选频及滤波电路的状态信号输出端接声光信号发生电路的状态信号输人端。

上述技术方案中，接收装置的相位差检测电路具有单片机和基准时钟电路，单片机是使用时可以进行相位比较和相位差值计算的单片机，第一信号采集解调电路的第一解调信号输出端和第二信号采集解调电路的第二解调信号输出端分别接单片机的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端，单片机的显示信号输出端接显示电路的显示信号输入端；单片机的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端即为相位差检测电路的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端，单片机的显示信号输出端即为相位差检测电路的显示信号输出端。

上述技术方案中，接收装置的相位差检测电路具有单片机、基准时钟电路和专用集成电路ASIC；ASIC是使用时可以根据基准时钟电路的时钟信号进行相位比较和相位差值计算的集成电路；第一信号采集解调电路的第一解调信号输出端和第二信号采集解调电路的第二解调信号输出端分别接ASIC的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端，ASIC的相位差信号输出端接单片机的相位差信号输入端，单片机的显示信号输出端接显示电路的显示信号输入端；ASIC的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端即为相位差检测电路的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端，单片机的显示信号输出端即为相位差检测电路的显示信号输出端。

上述技术方案中，接收装置的相位差检测电路还具有正负相位检测电路，第一信号采集解调电路的第一解调信号输出端和第二信号采集解调电路的第二解调信号输出端分别接正负相位检测电路的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端，正负相位检测电路的正负信号输出端接单片机正负信号输入端。

上述技术方案中，正负相位检测电路是由D触发器构成的正负相位检测电路。

上述技术方案中，第一发送装置和第二发送装置的相位调制电路是ASK调制电路。

上述技术方案中，第一发送装置和第二发送装置中的相位调制电路使用时所采用的载波频率在315MHz至900MHz之间。

本实用新型具有积极的效果：(1)本实用新型的电路装置具有2个发送装置和一个接收装置，在使用时，所述2个发送装置的发送天线分别与被测高压线路直接接触，或分别通过设置在天线末端的绝缘挂件挂接于待测高压相线上并使天线与待测高压相线垂直而不直接接触；同时所述的2个发送装置将测得的高压线路的电压相位信号经高频调制后以无线方式发送至在地面上的接收装置，接收装置对接收到的高频信号进行解调，并进行相位差值检测，后通过显示电路显示相位差值的大小，及显示哪根相线的相位超前或滞后。本实用新型的电路装置的测量精度可达0.1度。(2)当本实用新型的发送装置设置用于自检用的频率可调方波发生电路和声光信号发生电路后，在本实用新型的使用时，频率可调方波发生器产生工频方波信号，该信号主要用于设备自检时模拟电网电压信号，当自检失败时，声光信号发生电路发出报警信号以提示用户及时维修本发送装置；当自检成功时，表明本发送装置工作正常，可以进行高压线路相位的检测。所述的工频的频率为50Hz，在其它国家工频频率有所不同。(3)本实用新型的接收装置的相位差检测电路可采用具有单片机和基准时钟电路的设置，单片机根据基准时钟电路提供的时钟信号进行相位差的检测和计算，从而具有较高的检测精度。(4)在本实用新型的接收装置的相位差检测电路设置单片机的前提下，当本实用新型的接收装置的相位差检测电路设置正负相位检测电路后，则可使本实用新型具有判断所测的2根高压电力线路哪根相位超前或滞后的功能。(5)当本实用新型的接收装置的相位差检测电路采用单片机、基准时钟电路和专用集成电路ASIC(ASIC是与用集成电路的英文缩写，其包括现场可编程门阵列FPGA和可编程逻辑器件CPLD)时，ASIC能更精确、稳定和快速地完成相位差的检测和计算。(6)当本实用新型的发送装置中的相位调制电路在使用中其所采用的载波频率在315MHz至900MHz之间、且发送天线和接收天线的长度为10至20厘米时，其有效的覆盖直径为10至30米，避免了对其它通信设施的干扰。

附图说明

图1为本实用新型的一种示意图。

图2为图1中发送装置的电路框图。

图3为图1中接收装置的电路框图。

图4为图3的接收装置的一种具体的电路框图。

图5为图3中的接收装置的另一种具体的电路框图。

图6为图2中的相位调制电路的电路原理图。

图7为图4和图5中的正负相位检测电路的电路原理图。

具体实施方式

(实施例1)

见图1至图4，本实施例的高压电源相位检测仪的电路装置具有第一发送装置1、第二发送装置2和与所述的二个发送装置1、2相无线配合的接收装置3。

第一发送装置1和第二发送装置2都具有发送天线11、选频及滤波电路12、与发送天线11电连接的相位调制电路13、频率可调方波发生电路14和声光信号发生电路15。

选频及滤波电路12是中的选频过程是通过电磁感应和耦合的方式实现的。

见图6，相位调制电路13采用ASK(幅度调制)调制电路，其采用的载波频率在315MHz至900MHz之间。本实施例的第一发送装置1的相位调制电路13所采用的载波频率为433.920MHz，第二发送装置2的相位调制电路13所采用的载波频率为315MHz。

相位调制电路13由声表面谐振器即晶振Y、电容C1、C2、Cb，电阻R1、R2、R3，电感L1和三极管组成。其中C1，C2，L1构成考毕兹振荡器，其振荡频率f即载波为：

$f=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{L1\frac{C1C2}{C1+C2}}}$

仍见图6，测得的高压线路的电压相位信号从DATA端输入，当信号为高电平时，振荡电路工作，OUT端输出信号；当信号为低电平时，电路停止工作。这样便实现了信号的ASK调制，达到了无线传输的目的。

见图2，发送天线11的电压相位信号输出端接选频及滤波电路12的电压相位信号输入端，选频及滤波电路12的电压相位信号输出端接相位调制电路13的电压相位信号输入端；相位调制电路13的电压相位调制信号输出端接发送天线11的电压相位调制信号输入端。频率可调方波发生器14的频率信号输出端接选频及滤波电路12自检频率信号输入端，选频及滤波电路12的状态信号输出端接声光信号发生电路15的状态信号输人端。

见图3，接收装置3具有接收天线30、第一信号采集解调电路31、第二信号采集解调电路32、相位差检测电路34和显示电路35。第一信号采集解调电路31和第二信号采集解调电路32由型号为RX3400的接收解调芯片和解调控制电路组成。解调控制电路的参数决定接收解调芯片的所解调的频带。

见图4，相位差检测电路34具有正负相位检测电路340、单片机341和基准时钟电路342。单片机341型号为AT89C51。

见图7，正负相位检测电路340是由型号为74F74的D触发器构成的正负相位检测电路。正负相位检测主要由D触发器实现。根据D触发器的性质，当IN1相位超前IN2时，Q端输出高电平；而当IN1相位落后于IN2，Q端输出低电平。从而简单、快捷地判定两信号的超前、滞后关系。

仍见图4，接收天线30的接收信号输出端分别接第一信号采集解调电路31的接收信号输入端和第二信号采集解调电路32的接收信号输入端。第一信号采集解调电路31的第一解调信号输出端和第二信号采集解调电路32的第二解调信号输出端分别接正负相位检测电路340的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端，正负相位检测电路340的正负信号输出端接单片机341正负信号输入端。第一信号采集解调电路31的第一解调信号输出端和第二信号采集解调电路32的第二解调信号输出端还分别接单片机341的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端，单片机341的显示信号输出端接显示电路35的显示信号输入端；单片机341的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端即为相位差检测电路34的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端，单片机341的显示信号输出端即为相位差检测电路34的显示信号输出端。

见图1至图4，第一发送装置1或第二发送装置2在投入使用前，频率可调方波发生电路14可产生自检用的50Hz工频方波信号，用以模拟电压相位信号。选频及滤波电路12对可调方波发生电路14的工频方波信号进行选频及滤波，后送至声光信号发生电路15进行声光显示，让操作员知道第一发送装置1和第二发送装置2已经正常工作。若声光信号发生电路15异常，则第一发送装置1或第二发送装置2不能投入使用。

正常工作时，第一发送装置1的发送天线11挂接在被测高压相线上，且发送天线11与被测高压相线直接接触。选频及滤波电路12对发送天线11所测相线的电压相位信号进行选频及滤波，后分为两路：其一送至声光信号发生电路15进行声光显示，让操作员知道第一发送装置1和第二发送装置2已经正常工作；另一送至相位调制电路13进行ASK高频调制，并通过发送天线11发送。

同样，第二发送装置2将所测的同一组相线中的另一根相线的电压相位信号进行高频调制，后以无线发送的形式发送。

接收装置3在设置在地面上，第一信号采集解调电路31和第二信号采集解调电路32分别采集来自接收天线30的信号，经解调后被分别送至单片机341与正负相位检测电路340，正负相位检测电路340将检测结果送至单片机341，单片机341检测相位差大小并判断，最后通过显示电路35显示相位差值的大小和所测高压相线相位的超前或滞后的情况。

(实施例2)

见图5，本实施例的高压电源相位检测仪的电路装置与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例的接收装置3的相位差检测电路34具有单片机341、基准时钟电路342和ASIC专用集成电路343。

ASIC专用集成电路343采用型号为EP1K50QC208-3的现场可编程门阵列FPGA。

第一信号采集解调电路31的第一解调信号输出端和第二信号采集解调电路32的第二解调信号输出端分别接现场可编程门阵列343的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端，现场可编程门阵列343的相位差信号输出端接单片机341的相位差信号输入端，单片机341的显示信号输出端接显示电路35的显示信号输入端；现场可编程门阵列343的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端即为相位差检测电路34的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端，单片机341的显示信号输出端即为相位差检测电路34的显示信号输出端。

接收天线30在正常工作时，接收天线30将接收到的调制脉冲信号送至第一信号采集解调电路31和第二信号采集解调电路32，经解调后分别送至现场可编程门阵列343与正负相位检测电路340，现场可编程门阵列343进行相位检测并将结果送至单片机341，正负相位检测电路340将检测结果送至单片机341，单片机341将所接收的数据进行计算后，将所得到的相位差大小和2根高压线路相位的超前或滞后信息送至显示电路35显示。

(实施例3)

见图6，本实施例的高压电源相位检测仪的电路装置的其余部分与实施例2相同，不同之处在于，本实施例的专用集成电路ASIC343采用型号为EP20K400的可编程逻辑器件CPLD。

(实施例4至实施例6)

实施例4与实施例1相对应，实施例5与实施例2相对应，实施例6与实施例3相对应，实施例4至实施例6的其余部分与相应实施例相同，不同之处在于，第一发送装置1和第二发送装置2通过分别设置在发送天线11的末端设有绝缘挂件挂接在所测的同一组高压相线中的2根相线上，且所述的发送天线11与待测高压相线垂直而与相线不直接接触。发送天线11的末端与待测高压相线的距离为8cm(在其它实施例中，可以是5cm、6cm、7cm、9cm或10cm)。

Claims (8)

1、一种高压电源相位检测仪的电路装置，具有第一发送装置(1)和与所述的第一发送装置(1)相无线配合的接收装置(3)；第一发送装置(1)具有发送天线(11)和与所述发送天线(11)电连接的相位调制电路(13)；接收装置(3)具有接收天线(30)；其特征在于：

还具有与接收装置(3)无线配合的第二发送装置(2)；第二发送装置(2)具有发送天线(11)和与所述发送天线(11)电连接的相位调制电路(13)；所述第一发送装置(1)和第二发送装置(2)都具有选频及滤波电路(12)；发送天线(11)是使用时检测本组相线中一根导线的电压相位信号并以无线发送的形式发送经高频调制的、载有电压相位信号的高频信号的天线；选频及滤波电路(12)是使用时对发送天线(11)接收的电压相位信号通过电磁感应和耦合的方式进行选频和滤波的电路；相位调制电路(13)是使用时将经选频及滤波电路(12)选频和滤波的电压相位信号进行高频调制的电路，且第一发送装置(1)和第二发送装置(2)中的相位调制电路(13)使用时所采用的载波频率不相等；发送天线(11)的电压相位信号输出端接选频及滤波电路(12)的电压相位信号输入端，选频及滤波电路(12)的电压相位信号输出端接相位调制电路(13)的电压相位信号输入端，相位调制电路(13)的电压相位调制信号输出端接发送天线(11)的电压相位调制信号输入端；

接收装置(3)还具有第一信号采集解调电路(31)、第二信号采集解调电路(32)、相位差检测电路(34)和显示电路(35)；显示电路(35)是使用时可以直观显示被测的本组相线中两根导线的相位差值的电路；接收天线(30)的信号输出端分别接第一信号采集解调电路(31)的接收信号输入端和第二信号采集解调电路(32)的接收信号输入端，第一信号采集解调电路(31)的第一解调信号输出端和第二信号采集解调电路(32)的第二解调信号输出端分别接相位差检测电路(34)的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端，相位差检测电路(34)的显示信号输出端接显示电路(35)的显示信号输入端。

2、根据权利要求1所述的一种高压电源相位检测仪的电路装置，其特征在于：第一发送装置(1)和第二发送装置(2)还都具有频率可调方波发生电路(14)和声光信号发生电路(15)；频率可调方波发生电路(14)是使用时可产生自检用的工频方波信号的电路，声光信号发生电路(15)是使用时用于指示第一发送装置(1)或第二发送装置(2)是否正常工作的电路；频率可调方波发生器(14)的频率信号输出端接选频及滤波电路(12)自检频率信号输入端，选频及滤波电路(12)的状态信号输出端接声光信号发生电路(15)的状态信号输入端。

3、根据权利要求1所述的一种高压电源相位检测仪的电路装置，其特征在于：接收装置(3)的相位差检测电路(34)具有单片机(341)和基准时钟电路(342)，单片机(341)是使用时可以进行相位比较和相位差值计算的单片机，第一信号采集解调电路(31)的第一解调信号输出端和第二信号采集解调电路(32)的第二解调信号输出端分别接单片机(341)的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端，单片机(341)的显示信号输出端接显示电路(35)的显示信号输入端；单片机(341)的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端即为相位差检测电路(34)的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端，单片机(341)的显示信号输出端即为相位差检测电路(34)的显示信号输出端。

4、根据权利要求1所述的一种高压电源相位检测仪的电路装置，其特征在于：接收装置(3)的相位差检测电路(34)具有单片机(341)、基准时钟电路(342)和专用集成电路ASIC(343)；ASIC(343)是使用时可以根据基准时钟电路(342)的时钟信号进行相位比较和相位差值计算的集成电路；第一信号采集解调电路(31)的第一解调信号输出端和第二信号采集解调电路(32)的第二解调信号输出端分别接ASIC(343)的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端，ASIC(343)的相位差信号输出端接单片机(341)的相位差信号输入端，单片机(341)的显示信号输出端接显示电路(35)的显示信号输入端；ASIC(343)的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端即为相位差检测电路(34)的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端，单片机(341)的显示信号输出端即为相位差检测电路(34)的显示信号输出端。

5、根据权利要求3或4所述的一种高压电源相位检测仪的电路装置，其特征在于：接收装置(3)的相位差检测电路(34)还具有正负相位检测电路(340)，第一信号采集解调电路(31)的第一解调信号输出端和第二信号采集解调电路(32)的第二解调信号输出端分别接正负相位检测电路(340)的第一解调信号输入端和第二解调信号输入端，正负相位检测电路(340)的正负信号输出端接单片机(341)正负信号输入端。

6、根据权利要求5所述的一种高压电源相位检测仪的电路装置，其特征在于：正负相位检测电路(340)是由D触发器构成的正负相位检测电路。

7、根据权利要求1所述的一种高压电源相位检测仪的电路装置，其特征在于：第一发送装置(1)和第二发送装置(2)的相位调制电路(13)是ASK调制电路。

8、根据权利要求1所述的一种高压电源相位检测仪的电路装置，其特征在于：第一发送装置(1)和第二发送装置(2)中的相位调制电路(13)使用时所采用的载波频率在315MHz至900MHz之间。

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