數(shù)字顯示型高壓驗電器的設(shè)計研究

李鐵石+孟憲軍

摘要：概述目前現(xiàn)場使用的驗電器的功能和種類，針對其在使用過程中存在的弊端，研究設(shè)計一種具有顯示功能的高壓驗電器。該驗電器在光、聲效應(yīng)的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)具體參數(shù)的顯示，使其功能更加完善，具有一定的實際應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：高壓驗電器；數(shù)字顯示；原理；設(shè)計

中圖分類號：TM933.23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）08-0035-03

高壓驗電器在電力系統(tǒng)工作人員進(jìn)行作業(yè)的時候起著重要的作用，能夠保證作業(yè)人員的安全。目前國家驗電器的生產(chǎn)和使用沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在其使用過程中也經(jīng)常出現(xiàn)偏差和弊端?，F(xiàn)場使用的高壓驗電器大多為聲光驗電器，這種驗電器在大噪聲條件以及強日光下可能出現(xiàn)誤報警，從而帶來一定危險。數(shù)字顯示型驗電器在光、聲效應(yīng)基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)對電流、電壓的檢測并具顯示、保存功能，這為驗電工作人員帶來了更多的安全可靠性。

1 數(shù)字顯示型高壓驗電器的原理

高壓驗電器一般由金屬接觸端、高壓指示器（蜂鳴器和發(fā)光二極管）、絕緣部分以及握手部分組成。其中：金屬接觸部分根據(jù)驗電操作的環(huán)境和要求的不同有項尖式和掛鉤式兩種；高壓指示器用于指示所測線路是否處于高壓狀態(tài)，當(dāng)蜂鳴器鳴響同時發(fā)光二極管閃光時，說明被測體帶電危險；握手部分一般為抽拉桿式，驗電時將抽拉桿抽出，成一定標(biāo)準(zhǔn)的絕緣長度，以保證驗電操作者的人身安全，驗電完畢后再將抽拉桿回縮。基于現(xiàn)有的聲光式驗電器的原理，設(shè)計出新型數(shù)字顯示高壓驗電器（如圖1所示）。

由圖1可見：新型驗電器在使用之前必須先通過自檢測開關(guān)監(jiān)測一下驗電器功能是否正常，使用時將絕緣拉桿拉出到最大限度，高壓接觸端部接觸待測體，被測體、高壓驗電器頭部、內(nèi)部電路、絕緣拉桿以及人體和大地構(gòu)成測量回路。電流通過一個大電阻的輸入回路后流入整流回路進(jìn)行整流，同時輸入回路鏈接分壓采集回路進(jìn)行數(shù)字方向處理。電流經(jīng)過整流后進(jìn)入運算放大階段，將小信號電流放大，經(jīng)過放大的信號開始流經(jīng)濾波單元，加工后的高質(zhì)量信號進(jìn)行預(yù)先設(shè)定的比較值對比后判斷被測體帶電，之后引發(fā)震蕩回路電流導(dǎo)出，經(jīng)過驅(qū)動電路的放大后，驅(qū)動蜂鳴器鳴響和發(fā)光二極管閃光。經(jīng)過電壓采集的信號電流進(jìn)入A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和模擬信號保持單元，最后通過八段數(shù)碼管顯示出被測體電壓。

2 數(shù)字顯示型高壓驗電器各單元設(shè)計

2.1 自檢測回路

自檢測回路工作時跨過大電阻提供給輸入電路一個持續(xù)的信號，代替檢測電壓試驗后續(xù)各個單元回路是否正常工作（如圖2所示）。

2.2 整流分壓采集回路

整流分壓采集回路由大電阻、分壓電阻、穩(wěn)壓二極管、整流二極管、限流電阻組成。高壓接觸段經(jīng)過大電阻后獲得檢測小信號不規(guī)則交流電流，這部分小信號先經(jīng)過分壓電阻后被采集穩(wěn)壓提供數(shù)字顯示，之后經(jīng)過整流二極管整流、限流電阻限流后輸出到后續(xù)放大單元放大再處理（如圖3所示）。

2.3 信號保持部分

信號保持部分由LF398N信號采樣保持芯片、LM311N比較芯片、NPN型三極管、電容電阻及穩(wěn)壓二極管組成。輸入的分壓采集信號在這個單元保持一段時間，供數(shù)碼管顯示器穩(wěn)定顯示（如圖4所示）。

2.4 聲/光預(yù)警回路單元

聲/光預(yù)警回路單元的主要電子器件是紅色發(fā)光二極管和蜂鳴器，被測物體檢測出帶電時就會使驅(qū)動電流流入，引起發(fā)光二極管閃爍和蜂鳴器鳴響（如圖5所示）。

2.5 數(shù)字顯示單元

數(shù)字顯示單元由3個八位數(shù)碼管、A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、穩(wěn)壓二極管及分壓電阻組成。當(dāng)經(jīng)過大電阻的電流流入分壓電阻后，會在分壓電阻上產(chǎn)生分壓，這也就完成了分壓采集，采集后的電壓經(jīng)過穩(wěn)壓二極管后輸入數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，最后由數(shù)碼管顯示出來（如圖6所示）。

3 項目成果及結(jié)論

改進(jìn)后的新型聲光數(shù)字顯示高壓驗電器在現(xiàn)場安全監(jiān)測應(yīng)用上更加安全可靠，該裝置能夠發(fā)聲、發(fā)光及數(shù)字顯示（如圖7所示）。新型高壓66 kV數(shù)字顯示驗電器不僅能夠在普通環(huán)境下安全準(zhǔn)確地檢測出被測體是否帶電，而且能夠在強光線、高噪音、低電壓等不利安全人員檢測的條件下安全準(zhǔn)確地檢測出被測體是否帶電，從而給現(xiàn)場安全作業(yè)提供了可靠的依據(jù)和保障。

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Abstract： This paper summarized the function and types of the field service electroscope at prsent， a high-pressure electroscope with display function was studied and designed according to the existing disadvantages in the process of using. On the basis of the effect of light and sound， this electroscope can also display the specific parameters， which make the function of the electroscope more perfect. It is of certain actual application value.

Key words： high-voltage electroscope； digital display； principle； design