DE4413912A1

DE4413912A1 - Test apparatus for contactless detection of high voltage

Info

Publication number: DE4413912A1
Application number: DE19944413912
Authority: DE
Inventors: Guenter Ludwig; Horst Itzerott
Original assignee: EPS ELECTRONIC PRODUCTION SCHL
Current assignee: EPS ELECTRONIC PRODUCTION SCHL
Priority date: 1994-04-21
Filing date: 1994-04-21
Publication date: 1995-10-26

Abstract

A test apparatus for determining the presence of high voltages up to 380 kV is constructed as a rod-shaped probe (2) in which a detector head (8, 12) is separated from a holder (4) by an insulating stem (6). The head (8) contains a pair of field-sensing electrodes (not shown), measurement/switching electronics and a power source. A voltage range selector housing (12) has a switching ring (24) with range indicator lamps (30 32 34) and an off position shown by a green lamp (28).A separate indicator unit (not shown) incorporates LEDs and piezo-sound generators which confirm the equipment is fully active at switch-on by self-test audio/visual signal pulses at 4 sec. intervals which increase in repetition frequency on approach to HV.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung von Hochspannung, mit einem Meßkopf, einer Span nungsversorgung, einer Meßelektronik, einer optischen und akustischen Anzeige, einer Kontrolleinrichtung zur Überprü fung des Zustandes der Spannungsversorgung und der Betriebs bereitschaft der Vorrichtung, der durch die Anzeige ange zeigt wird, wobei eine erfaßte Hochspannung mit einer zeit lichen Folge von Signalen angezeigt wird und sich die Anzei gefrequenz mit Verringerung des Abstandes zwischen dem Meß kopf und dem betreffenden spannungsführenden Teil erhöht.The invention relates to a device for contactless Detection of high voltage, with a measuring head, a chip voltage supply, measuring electronics, optical and acoustic display, a control device for checking the state of the power supply and the operation Readiness of the device indicated by the display shows, where a detected high voltage with a time sequence of signals is displayed and the display frequency with reduction of the distance between the measurement head and the relevant live part increased.

Derartige Hochspannungsprüfvorrichtungen dienen zum Nachweis der Spannungsfreiheit elektrotechnischer Anlagen für Nenn spannungen zwischen 1 und 380 kV, bevor mit Arbeiten an die sen Anlagen begonnen wird. Grundsätzlich erfolgt die Erfas sung berührungslos und in einem Abstand, der größer als eine der jeweiligen Nennspannung zugeordneten Luftstrecke sein soll. Diese beträgt beispielsweise für 60 kV 0,37 m und für 380 kV 3,5 m. So ist sichergestellt, daß es zu keinem Über schlag der Hochspannung von dem betreffenden Anlageteil auf das Prüfgerät und damit den Benutzer kommt.Such high-voltage test devices are used for detection the absence of voltage in electrical systems for nominal voltages between 1 and 380 kV before working on the plants is started. Basically, the recording takes place solution without contact and at a distance greater than one the air gap assigned to the respective nominal voltage should. This is, for example, 0.37 m for 60 kV and 380 kV 3.5 m. This ensures that there is no over Impact the high voltage from the relevant part of the system the test device and thus the user comes.

Bei einer bekannten Hochspannungserfassungsvorrichtung, wie in Fig. 1 dargestellt, ist ein zylindrisches Gehäuse 2 vor gesehen. Dieses umfaßt einen Handhabeteil 4, einen Isolier teil 6 und einen Arbeitsteil 8. Der Handhabeteil 4 ist mit einer Trag- und Sicherungsschlaufe 10 versehen. Der Arbeits teil 8, in dem die Meßelektronik eingebaut ist, endet in ei nem Kopf 12, der mit einer Anzeige und Schalteinrichtung ausgestattet ist. Etwa am Übergang zwischen dem Handhabeteil 4 und dem Isolierteil 6 sowie dem Isolierteil 6 und dem Ar beitsteil 8 befindet sich jeweils ein Abstandsring 14, 16. Während der erstere Ring 14 den Handhabeteil axial begrenzt, ermöglicht der vorzugsweise mit polygonalem Umfang ausge führte Ring 16 zusammen mit dem ersteren Ring 14 eine be queme und sichere Ablage der Vorrichtung 2.In a known high voltage detection device, as shown in Fig. 1, a cylindrical housing 2 is seen before. This comprises a handling part 4 , an insulating part 6 and a working part 8th The handling part 4 is provided with a carrying and securing loop 10 . The working part 8 , in which the measuring electronics is installed, ends in a head 12 , which is equipped with a display and switching device. Approximately at the transition between the handling part 4 and the insulating part 6 and the insulating part 6 and the Ar part 8 there is a spacer ring 14 , 16 . While the former ring 14 axially limits the handling part, the ring 16 , preferably with a polygonal circumference, together with the former ring 14 enables a convenient and safe storage of the device 2 .

Die bekannte Hochspannungserfassungsvorrichtung umfaßt eine Kontrolleinrichtung zur Überprüfung der Versorgungsspannung und der Betriebsbereitschaft. Ist die Batterie entladen, so wird ein Dauerton über einen Lautsprecher mit beispielsweise 70 dB abgegeben. Andernfalls wird ein Bereitschaftssignal abgegeben, bei dem es sich beispielsweise um akustische und optische Einzelimpulse in einer Folge von etwa 10 s handelt. Die Bedienungsperson ist auf diese Weise jederzeit darüber informiert, ob die Vorrichtung in der Lage ist, Hochspannung festzustellen, oder nicht.The known high voltage detection device comprises one Control device for checking the supply voltage and operational readiness. If the battery is discharged, do so is a continuous tone over a loudspeaker with, for example 70 dB emitted. Otherwise, a ready signal issued, which are, for example, acoustic and optical single pulses in a sequence of about 10 s. The operator is always above it in this way informs whether the device is capable of high voltage determine or not.

Das Funktionsprinzip der eigentlichen Hochspannungserfassung ist das folgende. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt zwei Meßelektroden, zwischen denen sich ein elektrisches Feld ausbildet, wenn sich die Elektroden auf unterschiedli chen Potentialen befinden. Wird nun der Kopfteil 8 mit den darin enthaltenen Meßelektroden in ein elektrisches Wechsel feld gebracht, fließt über die Maßelektroden ein Verschie bungsstrom, der von der nachgeschalteten Meßelektronik aus gewertet wird. Der zu prüfende Spannungsbereich wird mittels eines Einstellrings eingestellt und beträgt beispielsweise 1 bis 30 kV, 45 bis 220 kV und 380 kV. Mit Annäherung des Ar beitsteils bzw. Kopfes an das betreffende Anlagenteil wird bei vorhandener Spannung ein akustisches und optisches Warn signal abgegeben. Wenn das untersuchte Anlagenteil eine Hochspannung entsprechend dem eingestellten Nennbereich auf weist, nimmt dann die Frequenz der Anzeigesignalfolge zu. Die Intensität der Signale bleibt dabei konstant.The principle of operation of the actual high voltage detection is as follows. The device according to the invention comprises two measuring electrodes, between which an electric field is formed when the electrodes are at various potentials. If the head part 8 with the measuring electrodes contained therein is brought into an electrical alternating field, a displacement current flows through the measuring electrodes and is evaluated by the downstream measuring electronics. The voltage range to be tested is set using an adjusting ring and is, for example, 1 to 30 kV, 45 to 220 kV and 380 kV. When the working part or head approaches the relevant part of the system, an acoustic and visual warning signal is emitted when the voltage is present. If the system part examined has a high voltage corresponding to the set nominal range, then the frequency of the display signal sequence increases. The intensity of the signals remains constant.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur berührungslosen Hochspannungserfassung zu schaffen, die eine hohe Betriebssicherheit und gute Bedienungsfreundlich keit gewährleistet. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrich tung sind Gegenstand der Unteransprüche.The invention has for its object a device to create contactless high voltage detection that high operational reliability and good ease of use guaranteed. This object is according to the invention a device with the features of claim 1 solved. Advantageous further developments of the device according to the invention are subject of the subclaims.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur berührungslosen Erfas sung von Hochspannung umfaßt somit einen Meßkopf, eine Span nungsversorgung und eine Meßelektronik. Des weiteren ist eine optische und akustische Anzeige vorgesehen. Eine Kon trolleinrichtung dient zur Überprüfung des Zustandes der Spannungsversorgung und der Betriebsbereitschaft der Vor richtung, der durch die Anzeige angezeigt wird. Eine erfaßte Hochspannung wird mit einer zeitlichen Folge von Signalen angezeigt und die Anzeigefrequenz erhöht sich mit Verringe rung des Abstandes zwischen dem Meßkopf und dem entsprechen den spannungsführenden Teil. Dabei sind zur optischen An zeige der Kontrollsignale und einer vorhandenen Hochspannung getrennte Anzeigeelemente mit unterschiedlichen Anzeigefar ben vorgesehen.A device according to the invention for contactless detection Solution of high voltage thus comprises a measuring head, a chip power supply and measuring electronics. Furthermore is an optical and acoustic display is provided. A con trolling device is used to check the condition of the Power supply and operational readiness of the front direction indicated by the display. One captured High voltage comes with a temporal sequence of signals is displayed and the display frequency increases with ringing tion of the distance between the measuring head and the correspond the live part. Here are to the optical show the control signals and an existing high voltage separate display elements with different display colors ben provided.

Dies ermöglicht es, die Kontrollsignale klar von den eigent lichen Hochspannungserfassungssignalen zu unterscheiden. Hinzu kommt, daß bei der erfindungsgemäßen Erfassungsvor richtung vorzugsweise auch die eine erfaßte Hochspannung an zeigenden Signale gleichzeitig optisch und akustisch ange zeigt werden. Dies führt zu einer erhöhten Sicherheit und einem erhöhten Bedienungskomfort der Vorrichtung. Als Farben für die optische Anzeige werden beispielsweise rote und grüne Anzeigeelemente verwendet.This allows the control signals to be clear from the owner to differentiate high voltage detection signals. In addition, in the acquisition according to the invention direction preferably also the one detected high voltage showing signals at the same time optically and acoustically be shown. This leads to increased security and an increased ease of use of the device. As colors for example, red and green display elements used.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der erfindungs gemäßen Vorrichtung zeigt die Kontrolleinrichtung nach dem Einschalten den Zustand der Spannungsversorgung automatisch optisch und/oder akustisch an. Es wird auf diese Weise kei nerlei Betätigung zur Kontrolle des Betriebszustandes der Vorrichtung benötigt, sondern mit dem Ergreifen der Vorrich tung nimmt die betreffende Bedienungsperson quasi sofort wahr, ob die Vorrichtung funktioniert oder nicht. Zweckmäßig gibt bei unzureichender Spannungsversorgung die optische An zeige ein Dauersignal aus. Dies ermöglicht es, einen unzu reichenden Betriebsbereitschaftszustand besonders deutlich von den eigentlichen Prüf- bzw. Hocherfassungssignalen zu unterscheiden, die als Signalfolge angezeigt werden. Vor teilhaft wird gleichzeitig auch von der akustischen Anzeige bei unzureichender Spannungsversorgung ein Dauersignal abge geben.In an advantageous embodiment of the Invention modern device shows the control device after the Switch on the state of the power supply automatically optically and / or acoustically. It won't be that way Nerlei actuation to control the operating state of the Device needed, but with the grasp of the Vorrich tion takes the operator in question almost immediately true whether the device works or not. Appropriately gives the optical indication if the power supply is insufficient show a continuous signal. This makes it possible for one sufficient operational readiness state particularly clearly from the actual test or high detection signals differentiate, which are displayed as a signal sequence. Before The acoustic display also plays a part if the power supply is insufficient, a continuous signal is output give.

Vorzugsweise wird gemäß der Erfindung zur Anzeige der Be triebsbereitschaft ein optisches und/oder akustisches Selbsttestsignal zyklisch angezeigt. Auf diese Weise wird der Benutzer ständig über die Funktionsfähigkeit bei Ge brauch der Vorrichtung informiert.Preferably, according to the invention for displaying the loading operational readiness an optical and / or acoustic Self-test signal displayed cyclically. That way the user constantly on the functionality at Ge need the device informed.

Zur Unterscheidung dieser Betriebsbereitschaftsanzeige an den eigentlichen, eine erfaßte Hochspannung anzeigenden Si gnalen ist die Folge der Hochspannungsanzeigesignale in der Frequenz höher als die Zyklusfrequenz der Selbsttestsignale.To differentiate this ready display the actual Si indicating a detected high voltage gnalen is the result of the high voltage display signals in the Frequency higher than the cycle frequency of the self-test signals.

Zur Ermöglichung einer einfachen Anzeige ist vorteilhaft die Anzeige der Selbsttestsignale zugleich die Hochspannungssi gnalanzeige. Eine Unterscheidung ist z. B. sehr leicht da durch möglich, daß die Hochspannungssignalanzeige wie er wähnt eine andere Anzeigefrequenz hat.To enable a simple display, the is advantageous Display of the self-test signals also the high voltage si display. One distinction is e.g. B. very easily there through possible that the high voltage signal display like him thinks it has a different display frequency.

Für die optische Anzeige werden vorteilhaft Leuchtdioden und für die akustische Anzeige Piezo-Schallgeber verwendet. Diese Anzeigeelemente sind kostengünstig, robust und haben einen geringen Platzbedarf. LEDs and are advantageous for the optical display Piezo sounder used for acoustic indication. These display elements are inexpensive, robust and have a small footprint.

Zur weiteren guten Unterscheidung der Hochspannungsanzeige von der Kontrollanzeige sind die Leuchtdioden für die Hoch spannungsanzeige vorteilhaft in Reihe geschaltet, während die Leuchtdioden der Kontrolleinrichtung parallel geschaltet sind. Dies führt zu einer unterschiedlichen Anzeigeintensi tät der einzelnen Anzeigeelemente.For further good differentiation of the high voltage display from the control display are the LEDs for the high voltage display advantageously connected in series while the LEDs of the control device are connected in parallel are. This leads to a different display intensity the individual display elements.

Zweckmäßig sind für die zu erfassende Hochspannung mehrere Empfindlichkeitsbereiche vorgesehen, so daß eine genauere Anzeige ermöglicht ist, was bei einer Sicherheitsvorrichtung sehr wichtig ist.Several are expedient for the high voltage to be detected Sensitivity areas are provided so that a more accurate It is possible to display what is in a safety device is very important.

Die Erfindung wird im folgenden weiter anhand eines Ausfüh rungsbeispiels und der Zeichnung beschrieben. Diese Be schreibung dient lediglich zu Veranschaulichungszwecken und zur Erläuterung der Erfindung, soll aber in der konkreti sierten Darstellung keinesfalls die Erfindung einschränken. Insbesondere sind die dargestellten Kombinationen auch in anderer Weise möglich, wie auch Einzelmerkmale der Ansprüche für sich und auch in beliebigen anderen Kombinationen reali siert werden können.The invention is further elucidated in the following on the basis of an embodiment Example and the drawing described. This Be spelling is for illustration purposes only and to explain the invention, but should in the concrete based representation in no way limit the invention. In particular, the combinations shown are also in possible in other ways, as well as individual features of the claims for yourself and in any other combination reali can be settled.

In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:

Fig. 1 eine Ansicht einer bekannten Hochspannungserfas sungsvorrichtung,Sungsvorrichtung Fig. 1 is a view of a known Hochspannungserfas,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Meßkopfes einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 2 is a side view of a measuring head of an inventive device and

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Meßelektronik, die in dem Meßkopf von Fig. 2 eingebaut ist. Fig. 3 is a block diagram of the measuring electronics, which is installed in the measuring head of Fig. 2.

Der grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht demjenigen der in Fig. 1 dargestellten bekannten Vorrichtung, so daß auf diese Beschreibung voll Bezug genom men wird.The basic structure of the device according to the invention corresponds to that of the known device shown in Fig. 1, so that reference is made to this description fully men.

Der Meßkopf 12 der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt eine Kappe 20. An die Kappe 20 schließt sich ein transparenter Ring 22 an, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer gerillten Oberfläche versehen ist. Des weiteren ist ein drehbarer Einstellring 24 vorgesehen, der eine Schaltstellungsanzeige 26 in Form einer farbigen, z. B. weißen Anzeige trägt. Der Einstellring 24 hat vier Stellun gen, bei denen jeweils die Position der Anzeige 26 der Posi tion einer von vier Anzeigen 28, 30, 32 und 34 an der Kappe zugeordnet ist. Die in Fig. 2 gezeigte Stellung, die der An zeige 28 (grün) entspricht, ist die Aus-Stellung, bei der die Vorrichtung 2 ausgeschaltet ist. Die Stellungen ent sprechen den Anzeigen 30, 32 und 34 (rot, weiß, gelb) ent sprechen Hochspannungsbereichen (1 bis 30 kV; 30 bis 220 kV und 110 bis 380 kV).The measuring head 12 of the device according to the invention comprises a cap 20 . The cap 20 is followed by a transparent ring 22 which is provided with a grooved surface in the illustrated embodiment. Furthermore, a rotatable adjusting ring 24 is provided, which has a switching position indicator 26 in the form of a colored, e.g. B. carries white display. The adjusting ring 24 has four positions, in each of which the position of the display 26 of the position is assigned to one of four displays 28 , 30 , 32 and 34 on the cap. The position shown in FIG. 2, which corresponds to the display 28 (green), is the off position in which the device 2 is switched off. The positions correspond to the displays 30 , 32 and 34 (red, white, yellow) correspond to high voltage ranges (1 to 30 kV; 30 to 220 kV and 110 to 380 kV).

Bei Betrieb wird zunächst die Vorrichtung 2 eingeschaltet, indem der Einstellring 24 in eine der drei Ein-Stellungen entsprechend den Anzeigen 30, 32 und 34 verstellt wird. Reicht die Versorgungsspannung nicht aus, wird sofort ein akustisches und optisches Dauersignal abgegeben, wobei die optische Anzeige (grün) durch den transparenten Ring 22 sichtbar ist. Zur Anzeige der Betriebsbereitschaft der Vor richtung werden optische (rote) und akustische Einzelimpulse im Abstand von etwa 4 s abgegeben. Gelangt der Meßkopf 12 in ein Hochspannungsfeld, so ändert sich die Frequenz der Si gnale.During operation, the device 2 is first switched on by adjusting the setting ring 24 into one of the three on positions in accordance with the displays 30 , 32 and 34 . If the supply voltage is not sufficient, a continuous acoustic and optical signal is emitted, the optical display (green) being visible through the transparent ring 22 . To indicate the operational readiness of the device, optical (red) and acoustic individual pulses are emitted every 4 s. If the measuring head 12 gets into a high-voltage field, the frequency of the signals changes.

Es wird nun anhand von Fig. 3 der grundsätzliche Aufbau der Meßelektronik beschrieben. An eine Spannungsversorgung 40 ist eine Kontrolleinrichtung 42 angeschlossen, die den Zu stand der Spannungsversorgung 40 und die Betriebsbereit schaft der Vorrichtung überprüft und mittels der erwähnten optischen und akustischen Anzeigen anzeigt. Diese umfassen im dargestellten Ausführungsbeispiel rote Leuchtdioden und einen Piezo-Schallgeber.The basic structure of the measuring electronics will now be described with reference to FIG. 3. A control device 42 is connected to a voltage supply 40 , which checks the state of the voltage supply 40 and the operational readiness of the device and indicates it by means of the optical and acoustic indicators mentioned. In the exemplary embodiment shown, these comprise red light-emitting diodes and a piezo sound generator.

Des weiteren ist an die Spannungsversorgung 40 ein Generator 44 angeschlossen, der einen Aufbau mit digitalen NAND-Glie dern umfaßt. Die Ausgangssignale des Generators 44 gehen auf einen Verstärkerkreis 46, der ebenfalls von der Spannungs versorgung 40 gespeist wird. In den Verstärkerkreis 46 wer den auch Stromsignale von den Meßelektroden 48 zur Hochspan nungserfassung gegeben und durch einen dort vorhandenen Ope rationsverstärker verstärkt. Ein Multivibrator mit NAND-Ele menten wandelt das verstärkte Signal in eine impulsförmige Spannung um, deren Tastfrequenz der Stärke des detektierten und verstärkten Stroms entspricht bzw. dazu proportional ist. An den Verstärkerkreis 46 ist eine optische und akusti sche Anzeige 50 angeschlossen. Diese umfaßt im dargestellten Ausführungsbeispiel rote Leuchtdioden und einen Piezo- Schallgeber, der derselbe wie beim Kontrollkreis 42 ist.Furthermore, a generator 44 is connected to the voltage supply 40 , which comprises a structure with digital NAND glands. The output signals of the generator 44 go to an amplifier circuit 46 , which is also powered by the voltage supply 40 . In the amplifier circuit 46 who also given the current signals from the measuring electrodes 48 for high voltage detection and amplified by an operational amplifier present there. A multivibrator with NAND elements converts the amplified signal into a pulsed voltage, the pulse frequency of which corresponds to, or is proportional to, the strength of the detected and amplified current. An optical and acoustic display 50 is connected to the amplifier circuit 46 . In the exemplary embodiment shown, this comprises red light-emitting diodes and a piezo sounder, which is the same as in the control circuit 42 .

Claims

1. Device ( 2 ) for contactless detection of high voltage, with

- a measuring head ( 12 ),
- a power supply ( 40 ),
- measuring electronics ( 40 , 44 , 46 , 48 ),
- an optical and acoustic display ( 42 , 50 ),
- A control device ( 42 ) for checking the state of the power supply and the operational readiness of the device ( 2 ), which is indicated by the display,
- A detected high voltage is displayed with a chronological sequence of signals and the display frequency increases with a reduction in the distance between the measuring head ( 12 ) and the relevant live part,

characterized in that

- For the optical display of the control signals and an existing high voltage separate display elements ( 42 , 50 ) are provided with different display colors.

2. Device according to claim 1, characterized in that the control device ( 42 ) after switching on the state of the power supply automatically optically and / or acoustically.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized ge indicates that the visual display at un sufficient power supply outputs a continuous signal.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized that the acoustic display if the power supply is insufficient, a continuous signal is switched off gives.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized that to display the loading operational readiness an optical and / or acoustic Self-test signal is displayed cyclically.

6. The device according to claim 5, characterized records that the consequence of a detected high chip signals indicating a frequency higher than the cycle frequency of the self-test signals.

7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that the display of the self-test signals is the high-voltage signal display ( 50 ).

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that light emitting diodes are provided for the optical display ( 42 , 50 ) and piezo sounder for the acoustic display.

9. The device according to claim 8, characterized in that the light-emitting diodes for the high voltage indication ( 50 ) are connected in series, the light-emitting diodes of the control device ( 42 ) being switched in parallel.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a plurality of sensitivity areas ( 30 , 32 , 34 ) are provided for the voltage to be detected.