数字显示型高压验电器的设计研究

李铁石+孟宪军

摘要：概述目前现场使用的验电器的功能和种类，针对其在使用过程中存在的弊端，研究设计一种具有显示功能的高压验电器。该验电器在光、声效应的基础上，能够实现具体参数的显示，使其功能更加完善，具有一定的实际应用价值。

关键词：高压验电器；数字显示；原理；设计

中图分类号：TM933.23 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）08-0035-03

高压验电器在电力系统工作人员进行作业的时候起着重要的作用，能够保证作业人员的安全。目前国家验电器的生产和使用没有统一的标准，在其使用过程中也经常出现偏差和弊端。现场使用的高压验电器大多为声光验电器，这种验电器在大噪声条件以及强日光下可能出现误报警，从而带来一定危险。数字显示型验电器在光、声效应基础上，可实现对电流、电压的检测并具显示、保存功能，这为验电工作人员带来了更多的安全可靠性。

1 数字显示型高压验电器的原理

高压验电器一般由金属接触端、高压指示器（蜂鸣器和发光二极管）、绝缘部分以及握手部分组成。其中：金属接触部分根据验电操作的环境和要求的不同有项尖式和挂钩式两种；高压指示器用于指示所测线路是否处于高压状态，当蜂鸣器鸣响同时发光二极管闪光时，说明被测体带电危险；握手部分一般为抽拉杆式，验电时将抽拉杆抽出，成一定标准的绝缘长度，以保证验电操作者的人身安全，验电完毕后再将抽拉杆回缩。基于现有的声光式验电器的原理，设计出新型数字显示高压验电器（如图1所示）。

由图1可见：新型验电器在使用之前必须先通过自检测开关监测一下验电器功能是否正常，使用时将绝缘拉杆拉出到最大限度，高压接触端部接触待测体，被测体、高压验电器头部、内部电路、绝缘拉杆以及人体和大地构成测量回路。电流通过一个大电阻的输入回路后流入整流回路进行整流，同时输入回路链接分压采集回路进行数字方向处理。电流经过整流后进入运算放大阶段，将小信号电流放大，经过放大的信号开始流经滤波单元，加工后的高质量信号进行预先设定的比较值对比后判断被测体带电，之后引发震荡回路电流导出，经过驱动电路的放大后，驱动蜂鸣器鸣响和发光二极管闪光。经过电压采集的信号电流进入A/D模数转换单元和模拟信号保持单元，最后通过八段数码管显示出被测体电压。

2 数字显示型高压验电器各单元设计

2.1 自检测回路

自检测回路工作时跨过大电阻提供给输入电路一个持续的信号，代替检测电压试验后续各个单元回路是否正常工作（如图2所示）。

2.2 整流分压采集回路

整流分压采集回路由大电阻、分压电阻、稳压二极管、整流二极管、限流电阻组成。高压接触段经过大电阻后获得检测小信号不规则交流电流，这部分小信号先经过分压电阻后被采集稳压提供数字显示，之后经过整流二极管整流、限流电阻限流后输出到后续放大单元放大再处理（如图3所示）。

2.3 信号保持部分

信号保持部分由LF398N信号采样保持芯片、LM311N比较芯片、NPN型三极管、电容电阻及稳压二极管组成。输入的分压采集信号在这个单元保持一段时间，供数码管显示器稳定显示（如图4所示）。

2.4 声/光预警回路单元

声/光预警回路单元的主要电子器件是红色发光二极管和蜂鸣器，被测物体检测出带电时就会使驱动电流流入，引起发光二极管闪烁和蜂鸣器鸣响（如图5所示）。

2.5 数字显示单元

数字显示单元由3个八位数码管、A/D数模转换芯片、稳压二极管及分压电阻组成。当经过大电阻的电流流入分压电阻后，会在分压电阻上产生分压，这也就完成了分压采集，采集后的电压经过稳压二极管后输入数模转换芯片进行数字化转换，最后由数码管显示出來（如图6所示）。

3 项目成果及结论

改进后的新型声光数字显示高压验电器在现场安全监测应用上更加安全可靠，该装置能够发声、发光及数字显示（如图7所示）。新型高压66 kV数字显示验电器不仅能够在普通环境下安全准确地检测出被测体是否带电，而且能够在强光线、高噪音、低电压等不利安全人员检测的条件下安全准确地检测出被测体是否带电，从而给现场安全作业提供了可靠的依据和保障。

参考文献

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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