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国内新型无接触式高压验电器研制成功!
来源:上海米远电气有限公司 | 发布时间:2021/6/11 | 浏览次数:

 国内新型无接触式高压验电器研制成功!

新型无接触式高压验电器不直接与高压线接触,利用电场信号感应器件探测高压线附近的电场,通过声光报警电路来提示有电或无电信息,同时由液晶显示器显示测量结果。该装置以C8051F020单片机作为核心,主要包括单片机控制模块、电场信号采集与处理模块、探头通信模块、显示模块、声光报警模块、温度测量与控制模块等

 
近年来,随着电力系统的蓬勃发展,高压变电设备也急剧增加,高压验电器作为电力检修安全作业工具,其需求量也与日俱增。目前市场上的验电器种类繁多,原理大同小异,大部分都是基于声光指示的接触式高压验电器,这种验电器存在不容忽略的缺点:一是在强电场及强日光环境下易出现误报警;二是操作较复杂。这就造成了工作风险较高的同时工作效率却不够高。因此新型的无接触式验电器的研制也就顺应了市场的需求。
 
新型无接触验电器系统种新型无接触验电器是依据高压电场理论,通过检测高压输电线路附近的电场来探测线路是否有电,并采用新型的高压电场感应装置采集电场信号,将其转变为电信号后送入单片机系统进行信号处理,再由单片机触发声光报警模块进行声光报警提示。电源模块由充电电池和稳压电源构成,为全电路提供能量支持,保证了系统整个工作过程有更好的安全性与灵敏性。无接触式高压验电器功能模块主要包括:单片机核心控制模块、高压电场信号采集与处理模块、探头通信模块、显示模块、声光报警模块、温度测量与控制模块、电源模块等。
 
2 新型无接触高压验电器的硬件和软件
 
 无接触高压验电器的硬件设计
 
1.1单片机控制模块
 
根据系统控制任务和传输任务,需要用到多个I/O口,为了省掉大量外围器件(如ADC、外部RAM、ROM存储器等),选用在控制和信号处理方面具有强大功能的C8051 F020单片机[1]。C8051F020单片机是美国Cygnal公司推出的高速、高性能C8051F系列单片机,具有与8051芯片兼容的CIP-51微处理器内核,所有指令与MCS51系列完全兼容[2]。其单周期指令运行速度是8051的12倍。
 
控制系统的复位电路采用上电复位,时钟电路采用11.0592MHz的晶振。
 
2.1.2信号采集与处理模块
 
信号采集与处理模块是无接触式高压验电器研究的重要内容,其性能质量直接决定了测量结果的准确性。该模块包括信号采集与放大电路、自检信号产生电路、双T选频网络、倍压整流电路。由于倍压整流电路较为通用,这里只重点阐述信号采集与放大电路、白检信号产生电路、双T选频网络及其电路的仿真。
 
1)信号采集与放大电路
 
信号采集与放大电路如图2所示,由电场信号感应器件M(耗尽型NMOS管)、绝缘栅型场效应管V1[3]、NPN型硅晶体管V2及电阻、电容等构成。电路的工作原理是:在没有检测到高压输电线路周围的电场信号时,电路没有输出信号,即输出信号为0。当高压输电线路附近有电场信号时,感应片接收到50Hz工频电网频率信号,该信号经过电阻R4和电容C2、C3等组成的选频网络后,加到场效应管V1的栅极,经过V1与V2放大后输出。输出信号的大小与工频电场强度成正比。
 
自检信号产生电路:设计的自检信号电路输出频率稳定,起振时间短,输出波形失真小。
 
温度测量与控制模块
 
该模块包括温度测量电路和恒温加热电路。温度测量电路实现验电器系统的温度检测功能。而恒温加热模块是在验电器的电池模块温度过低时实现系统自动加温,以保证验电器在低温情况下仍能正常工作。
 
显示模块
 
液晶屏电路具有亮度高、工作温度宽、色彩丰富、显示清晰、分辨率高、对比度大、不易受到外界光源影响等特点!
 
无接触式高压验电器的软件
 
无接触式高压验电器的软件设计主要包括单片机系统主程序、信号采集程序、液晶显示程序、温度测量程序等。
 
系统测试
 
无接触高压验电器不仅适用于10kV、35kV、110kV、220kV的高压输电环境,也可用于220/380V的输电环境(只是数据很小,工作稳定性不好);适用于发、变、送、配、农电和在电气设备上工作的人员使用,在高低压线路和电器设备等危险环境安装、检修时,用于输电线路的验电探测。
 
无接触式高压验电器系统工作正常,实现了高压输电线路和电气设备的感应电场测量、测试数据传输与显示、测量结果比较与分析、测量值过限的声光报警、温度测量、系统恒温加热、系统模拟自检等基本功能,测试信号频率为50~60Hz。响应时间不大于2s。
 
结束语
 
本验电器只对220V以上的工频电压敏感,电路通过数字滤波方式抗干扰,工作稳定可靠,具有体积小,重量轻,功耗小,工作性能稳定可靠,便于携带等特点,是电工特种作业人员的一种有效的电力安全作业工具。使用时需要特别注意的是:该验电器不对直流、高频、静电进行验电探测。使用前需要按下自检键,通过自检模块发送工频信号进行系统模拟检测,若验电器正常工作,则显示数值并发出声光报警。
 
 
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