高壓驗電器專利技術(shù)綜述

李萍萍 李牧瀟

摘 要：高壓驗電器是電力行業(yè)重要的工具。本文立足于專利文獻(xiàn)，對高壓驗電器的專利申請情況進(jìn)行分析，梳理其技術(shù)發(fā)展的脈絡(luò)，介紹主要技術(shù)分支，對重點專利的技術(shù)點進(jìn)行梳理和比較，并對未來的研究方向提出建議，以期為相關(guān)領(lǐng)域的審查工作提供技術(shù)支持，也為相關(guān)的企業(yè)和研究機構(gòu)提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：高壓驗電器;非接觸式;專利申請

中圖分類號：TM933.23文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2021）16-0147-03

Abstract： High-voltage electroscope is an important tool in the power industry. Based on patent documents， this paper analyzed the patent applications of the technology， sorted out the development route of the technology， introduced the main technology branches， sorted out and compared the technical points of key patents，and put forward suggestions on the future research direction， in order to provide technical support for the examination of relevant fields， provide technical reference for relevant enterprises and research institutions.

Keywords： high-voltage electroscope;non-contact;patent application

高壓驗電器主要用于檢驗高壓電力設(shè)備是否帶電[1-2]，是電力行業(yè)不可或缺的工具。隨著我國電力事業(yè)的飛速發(fā)展和電網(wǎng)改革的不斷推進(jìn)，高壓驗電器被廣泛使用。

1 高壓驗電器專利整體情況

本節(jié)利用incoPat專利數(shù)據(jù)庫進(jìn)行專利檢索，通過分類號（G01R19/145、G01R19/155、G01R19/165、G01R1/04、G01R31/00、G01R31/02、G01R31/12）和關(guān)鍵詞（驗電、帶電;高壓;可視、角度、照明;集成、智能、接觸），檢索高壓驗電器技術(shù)的相關(guān)專利。由于2021年的數(shù)據(jù)未全部公開，專利文獻(xiàn)量較少，因此，本文的檢索數(shù)據(jù)截至2020年12月31日，共檢索到845項專利申請。

圖1是高壓驗電器專利申請量變化。從圖1可以看出，20世紀(jì)80年代以前，高壓驗電器一直處于萌芽發(fā)展期，專利申請量較少。其后出現(xiàn)了兩個較為明顯的增長階段，第一階段為1986—1994年，第二階段為1996年至今。尤其是21世紀(jì)之后，隨著電網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，驗電器的應(yīng)用范圍逐漸擴大，推動了該技術(shù)的發(fā)展，申請量呈現(xiàn)出較大幅度的增長。

圖2為高壓驗電器專利申請國申請量分布。從圖2可以看出，該領(lǐng)域的主要專利申請集中在中國、日本、美國、韓國等國家和地區(qū)。其中，中國的申請量明顯高于其他國家，這與我國人口眾多和用電需求大的客觀情況是分不開的，同時也體現(xiàn)出中國電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域?qū)夹g(shù)研發(fā)、專利保護(hù)的重視。

圖3為高壓驗電器領(lǐng)域排名前十位的申請人分布圖。從圖3可以看出，國內(nèi)申請人中，國家電網(wǎng)公司的總申請量遙遙領(lǐng)先，其次是隸屬于南方電網(wǎng)的廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司，專業(yè)制造驗電器的上海琦峰驗電器有限公司排名第三位。日本礙子株式會社（NGK INSULATORS LTD）是前十位申請人中唯一的國外企業(yè)。

2 高壓驗電器重點專利分布和重要技術(shù)分支

本部分對高壓驗電器的重點技術(shù)進(jìn)行闡述，分析重要技術(shù)分支及各分支下的重點專利。從前述統(tǒng)計結(jié)果可知，中國在該技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)絕對的主導(dǎo)優(yōu)勢，故以下專利分析主要針對我國高壓驗電器領(lǐng)域的專利情況。

2.1 機械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

高壓驗電器一般由金屬接觸端、高壓指示器、絕緣部分以及握手部分組成?！?30 kV-500 kV便攜式雙聲雙光高壓交流驗電器》（CN99219266.8）、《一種組合式高壓驗電器》（CN201020249208.4）、《防脫落型高壓驗電器》（201220090196）等專利較早公開的高壓驗電器的結(jié)構(gòu)，通過伸縮絕緣桿的設(shè)置，實現(xiàn)握桿的抽拉式，便于攜帶。此后的《一種改進(jìn)型高壓驗電器》（CN201520380102.0）、《一種多功能高壓驗電器》（CN201620183056.X）等專利在采用類似的伸縮調(diào)節(jié)機械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上，通過萬向頭、鉸接等形式，使高壓驗電器的觸頭可以調(diào)節(jié)角度，從而在測量時使觸頭與被測物體垂直，調(diào)節(jié)方式更加人性化。上述專利技術(shù)的使用基于手動調(diào)節(jié)、人力參與，而較新的《一種高壓驗電裝置》（CN201620329164.3）專利公開了一種高壓驗電裝置，其通過電動推桿來調(diào)節(jié)驗電器的高度，通過角度調(diào)節(jié)開關(guān)來調(diào)整驗電頭的角度。機電技術(shù)的引入，使驗電器的高度和角度調(diào)節(jié)更加便利。

2.2 可視性改進(jìn)

傳統(tǒng)的高壓驗電器中，聲光報警器是最常見的指示設(shè)置，通過二極管、氖管等給出發(fā)光提示，通過蜂鳴器給出聲音提示，《高壓驗電器》（CN97205611.4）、《一種高壓聲光驗電器》（CN201721350218.5）等眾多專利中均涉及上述設(shè)置。由于高壓驗電器的使用環(huán)境較為復(fù)雜，包含強烈日光、強噪聲背景、夜間光線昏暗等較為惡劣的工作環(huán)境，這些情況下工作人員無法順利獲得驗電器的聲光信號。對于弱光線環(huán)境下的使用，《一種夜視高壓驗電器》（CN201420244680.7）、《一種高壓驗電器》（201420863969）在驗電器手柄處的防護(hù)環(huán)附近設(shè)置了燈光指示，使操作人員在夜間作業(yè)時能夠看清手柄位置，提高了安全性;《一種可驗電和夜間使用絕緣操作桿高壓拉閘桿》（CN201620488796.4）、《可調(diào)節(jié)式夜用高壓驗電器》（CN201710807395.X）在驗電器靠近觸頭的一端設(shè)置了探照燈，使操作人員在弱光線環(huán)境下工作時能看清驗電部位，進(jìn)一步降低夜間操作的難度。對于強烈日光下的使用，《伸縮桿數(shù)字顯示高壓驗電器》（CN201210569468.3）、《數(shù)字化復(fù)合功能型高壓驗電器》（CN201510419382）在高壓驗電器的結(jié)構(gòu)中引入了數(shù)字顯示屏的相關(guān)設(shè)置，通過數(shù)字顯示屏直觀地將驗電結(jié)果顯示出來，便于觀察。對于強噪聲環(huán)境下的使用，《一種新型高壓智能語音驗電器》（CN201520451013.0）在檢測到電壓信號時重復(fù)發(fā)出“高壓、危險，10 kV安全距離為0.7 m”的智能語音，并給出震動提示，有效避免了強噪聲環(huán)境下漏聽、誤判的情況。

2.3 功能集成改進(jìn)

早期的功能集成改進(jìn)主要是利用驗電器操作桿的絕緣性能，在驗電器基礎(chǔ)上拓展了絕緣桿、拉閘桿、接地棒、核相等的功能[3]，例如，在《多功能電氣倒閘操作桿》（CN93212294.9）、《多功能電氣絕緣操作桿失效》（CN200420011812.8）、《多功能便攜式拉閘桿》（CN201020557036.7）、《一種具有驗電功能的核相裝置》（CN201420034124.7）等專利中，相關(guān)功能的拓展使操作人員在現(xiàn)場可以攜帶更少的操作工具，實現(xiàn)一物多用。近年來，對驗電器的功能有了新的拓展。隨著數(shù)字顯示器功能在驗電器中的應(yīng)用，一些集成度高的高壓驗電器除了能檢驗電力設(shè)備是否帶電外，還能檢驗出電力設(shè)備所帶電的電壓電流相位或是顯示出具體的電壓數(shù)值[4]，例如，《用于電力線路運檢的10 kV多功能驗電器及驗電系統(tǒng)》（CN201611013619.1）提出了其顯示器能夠顯示電壓值和電壓類型。由于高壓檢測應(yīng)用中存在不同電壓等級的情況，衍生了對電壓檢測功能的多壓級化改進(jìn)。對于接觸式高壓驗電器，《多功能接觸式電容型高壓驗電器失效》（CN201420413615.2）、《一種廣域組合便捷式高壓驗電器》（CN201821448986.9）提出了絕緣桿可更換多個電壓等級的驗電器頭;對于非接觸式傳感器，《數(shù)字化復(fù)合功能型高壓驗電器》（CN201510419382.6）、《一種正弦波全回路自檢多量程高壓驗電器》（CN201721091145.2）提出了根據(jù)不同電壓等級選擇不同電壓擋位來測量，估算出線路電壓，從而判斷是感應(yīng)電壓還是工作電壓。電壓檢測功能和多壓級化功能的實現(xiàn)，給操作人員帶來了極大的便利，使高壓電氣設(shè)備的帶電檢測更加精準(zhǔn)。

2.4 智能化改進(jìn)

近年來，隨著智能化技術(shù)的發(fā)展和人們對安全便捷的高追求，各項新技術(shù)被應(yīng)用于高壓驗電器中。首先是智能語音技術(shù)的應(yīng)用，《一種基于語音控制的智能驗電器》（CN201910666793.3）中將語音控制系統(tǒng)引入驗電器中，通過語音命令直接對驗電器操控，無須人力操作、輕松驗電。其次是新型智能設(shè)備的應(yīng)用，專利《驗電器》（CN201510526782.7）中的驗電器，不僅可測得待測物上的具體電壓數(shù)值，而且可通過操作人員佩戴的智能手表屏幕顯示檢測結(jié)果，并能發(fā)出震動和/或語音提示。再次是機械自動化的運用，《高壓伸縮驗電器升降裝置》（CN201822028585.4）中通過機械助力的行走小車來操控驗電器高度和角度，消除了人力舉起驗電器的安全隱患;《超高壓驗電及裝拆地線操作機器人》（CN201920759391.3）提出了一種超高壓驗電操作機器人，其中遙控車能通過操作桿固定裝置將操作桿帶到目標(biāo)操作位置，并設(shè)置了無線攝像頭，方便操作人員對現(xiàn)場情況進(jìn)行錄像;《一種基于無人機技術(shù)的220 kV戶外變電設(shè)備驗電器》（CN201910486142.6）提供了一種基于無人機技術(shù)的220 kV戶外變電設(shè)備驗電器，使作業(yè)人員不直接與高壓電氣設(shè)備接觸，通過遙控裝置實現(xiàn)高壓驗電檢測，顯著提升了安全性。

2.5 非接觸式驗電器

上文提到的驗電器大多為接觸式驗電器，實際上，還有非接觸式驗電器[5]。該類驗電器不直接與高壓線接觸，利用高壓線附近的電場來檢測高壓線路是否帶電，從而發(fā)出有電或無電的檢測信息。該類驗電器的出現(xiàn)晚于接觸式驗電器，其分支下的專利文獻(xiàn)量也相對較少，相關(guān)的專利技術(shù)較多是驗電器內(nèi)部檢測電路的改進(jìn)。例如，《非接觸式特高壓驗電儀》（CN200720125147.9）、《智能型特高壓驗電器》（CN201020170413.1）均采用了基于紫外光譜的電暈放電檢測技術(shù)，并通過紅外傳感器來對測量位置進(jìn)行定位，配合實現(xiàn)非接觸式特高壓設(shè)備的驗電?！吨悄芊墙佑|式高壓驗電器》（CN200920288864.2）在實現(xiàn)非接觸驗電的基礎(chǔ)上，能夠針對不同的電壓等級進(jìn)行驗電、給出人性化的語音提示，并能自動調(diào)整報警閾值?！斗墙佑|式超高壓驗電裝置》（CN201210146374.5）提供了一種非接觸式超高壓驗電裝置，其中對超高壓線路電暈放電輻射的超聲波信號和電磁輻射信號進(jìn)行定向接收，處理分析后得到驗電結(jié)果，其利用超聲波檢測方向性好、抗電磁干擾能力強以及電磁信號靈敏度高的特點，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離安全的檢測。

3 結(jié)語

通過對高壓驗電器相關(guān)專利技術(shù)進(jìn)行分析與總結(jié)可知，傳統(tǒng)接觸式驗電器的相關(guān)技術(shù)已較為成熟，非接觸式驗電器目前的研究相對還不夠深入，尚處于探索階段。筆者建議，今后應(yīng)并行開展接觸式驗電器的改進(jìn)研究以及非接觸式驗電器的推廣研究工作。對于接觸式驗電器，應(yīng)致力于提升其安全性和便捷性，并提高其自動化程度、智能化程度、功能集成度;對于非接觸式驗電器，應(yīng)就信號檢測方式、抗干擾性、檢測準(zhǔn)確性、靈敏度等方面進(jìn)行更深入的研究和測試，并大力推廣非接觸式驗電器的應(yīng)用，助力我國智能電網(wǎng)建設(shè)。

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