本發(fā)涉及高壓驗(yàn)電器，特別涉及一種基于電光效應(yīng)的高壓驗(yàn)電器。

背景技術(shù)：

驗(yàn)電器是用來(lái)檢測(cè)電力設(shè)備上是帶電的常用工具之一?！秶?guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》明確規(guī)定在部分停電的電氣設(shè)備上工作或停電線(xiàn)路工作地段裝接地線(xiàn)前，要先驗(yàn)電，驗(yàn)明設(shè)備或線(xiàn)路已斷電，再進(jìn)行其他操作，以防出現(xiàn)帶電裝接地線(xiàn)合接地刀閘、誤碰有電設(shè)備等惡性事故的發(fā)生。因此，檢驗(yàn)交、支流高壓或者超高壓、特高壓設(shè)備是否帶電，關(guān)系到運(yùn)維人員的生命安全，對(duì)電力設(shè)備及整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大意義。

當(dāng)前常見(jiàn)的高壓帶電體驗(yàn)電方法有：分壓器與儀表配合法、靜電電壓表法、鋁箔驗(yàn)電法等等。其中一些方法如分壓器與儀表配合法、靜電電壓表法，為人身安全與實(shí)現(xiàn)測(cè)量功能，需要接地線(xiàn)。這增加了測(cè)量過(guò)程中的操作復(fù)雜性；而且在測(cè)量時(shí)接地線(xiàn)需要靠近目標(biāo)高壓，極可能導(dǎo)致高壓對(duì)地放電，引發(fā)線(xiàn)-地短路等嚴(yán)重故障，對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和設(shè)備安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。鋁箔驗(yàn)電法方法隔離了高壓與大地，不易引發(fā)事故，但測(cè)量時(shí)需要把鋁箔靠近甚至接觸高壓，才能獲得目標(biāo)導(dǎo)體是否帶高壓，高壓幅度不容易精確確定。以上方法在同時(shí)針對(duì)多個(gè)導(dǎo)體時(shí)，到底哪個(gè)或者哪些導(dǎo)體帶高壓，需要多次測(cè)試，在沒(méi)有測(cè)試之前，測(cè)試目標(biāo)不明確，操作費(fèi)時(shí)。

針對(duì)以上不足之處，發(fā)明了一種能測(cè)量空間中任意點(diǎn)處高壓電場(chǎng)幅度及方位、帶電高壓等級(jí)等的基于電光效應(yīng)的高壓直流驗(yàn)電器，這既減輕了工作量，操作又方便、直觀。對(duì)保障運(yùn)維人員的生命安全，提高電力設(shè)備及整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定具有重大意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種能測(cè)量空間中任意點(diǎn)處高壓電場(chǎng)幅度及方位、帶電高壓等級(jí)等的基于電光效應(yīng)的高壓驗(yàn)電器。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供的一種基于電光效應(yīng)的高壓驗(yàn)電器，包括：電場(chǎng)強(qiáng)度傳感模塊、信號(hào)變換及預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示及報(bào)警模塊、電源模塊及L-GPS定位模塊，所述電場(chǎng)強(qiáng)度模塊與信號(hào)變換及預(yù)處理模塊相連，所述信號(hào)變換與預(yù)處理模塊還與數(shù)據(jù)處理模塊及數(shù)據(jù)采集模塊相連，所述數(shù)據(jù)處理模塊還與顯示及報(bào)警模塊、L-GPS定位模塊相連，所述電源模塊與電場(chǎng)強(qiáng)度傳感模塊、信號(hào)變換及預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示及報(bào)警模塊及L-GPS定位模塊相連；所述電場(chǎng)強(qiáng)度傳感模塊用于輸出三個(gè)對(duì)應(yīng)于三維直角坐標(biāo)下三軸方向的電場(chǎng)信息的電信號(hào)，所述信號(hào)變換與預(yù)處理模塊用于將電場(chǎng)強(qiáng)度傳感模塊所輸出的電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，并將其輸出至數(shù)據(jù)采集模塊以進(jìn)行A/D采樣，所述L-GPS定位模塊用于測(cè)量被測(cè)空間內(nèi)目標(biāo)測(cè)量點(diǎn)的位置，所述數(shù)據(jù)處理模塊把驗(yàn)電器探頭所在的各點(diǎn)的姿態(tài)信息、位置信息與電場(chǎng)強(qiáng)度信息，獲得電力線(xiàn)的來(lái)源方向或高壓帶電體的方位信息、或者指出哪些導(dǎo)體帶高壓，同時(shí)進(jìn)行帶電報(bào)警；在測(cè)試過(guò)程中，可以檢測(cè)相對(duì)參考零點(diǎn)與目標(biāo)高壓導(dǎo)體空間之間各空間點(diǎn)的電場(chǎng)信息，再進(jìn)行向量疊加計(jì)算，合成處理，最終獲得高壓帶電體的高壓等級(jí)。

其中，所述電場(chǎng)強(qiáng)度傳感模塊包括三個(gè)光檢測(cè)單元，所述三個(gè)光檢測(cè)單元分別位于X、Y、Z軸上且相互垂直。

其中，每一光檢測(cè)單元包括激光器、透鏡、光電轉(zhuǎn)換器、分光器、起偏器、1/4波片、折射晶體、檢偏器、光電轉(zhuǎn)化器，所述激光器發(fā)出穩(wěn)定并且無(wú)偏振的并與折射晶體對(duì)應(yīng)的特定波長(zhǎng)的激光，激光依次通過(guò)透鏡、分光器、起偏器、1/4波片、折射晶體以及檢偏器后，照射到光電轉(zhuǎn)化器上。

其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊為高分辨率CCD，其用于對(duì)信號(hào)變換與預(yù)處理模塊的信號(hào)進(jìn)行分析，以獲得折射光強(qiáng)度分布、位置變化信息，并通過(guò)光路結(jié)合關(guān)系推導(dǎo)出被探測(cè)空間的電場(chǎng)分布。

其中，所述折射晶體為Pockels晶體。

進(jìn)一步的，所述基于電光效應(yīng)的高壓驗(yàn)電器還包括自檢保護(hù)電路，所述自檢保護(hù)電路與數(shù)據(jù)處理模塊及電源模塊相連。

進(jìn)一步的，所述基于電光效應(yīng)的高壓驗(yàn)電器還包括一GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊，所述GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊與數(shù)據(jù)處理模塊及電源模塊相連，所述GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊用于將測(cè)量結(jié)果通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊方式傳輸至工作站存儲(chǔ)備份。

本發(fā)明提供的驗(yàn)電器通過(guò)檢測(cè)L-GPS定位模塊高精度定位的參考零點(diǎn)與高壓檢測(cè)點(diǎn)參考相對(duì)路徑電場(chǎng)強(qiáng)度，有效地排除了鄰近帶電設(shè)備的干擾，解決了鄰近被測(cè)設(shè)備的帶電體干擾導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果重復(fù)性不好、準(zhǔn)確度不高的難題，更有效、更準(zhǔn)確、更可靠的檢測(cè)出電氣設(shè)備是否帶電以及帶電幅度，適用于現(xiàn)有直流高壓設(shè)備以及新型超高壓設(shè)備，可以廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有電壓等級(jí)的電力設(shè)備或電纜。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明基于電光效應(yīng)的高壓驗(yàn)電器的較佳實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明基于電光效應(yīng)的高壓驗(yàn)電器的較佳實(shí)施方式的方框圖。

圖3是圖2中電場(chǎng)強(qiáng)度傳感模塊的的較佳實(shí)施方式的示意圖。

圖4是本發(fā)明基于電光效應(yīng)的高壓驗(yàn)電器中光檢測(cè)單元的較佳實(shí)施方式的示意圖。

圖5是本發(fā)明基于電光效應(yīng)的高壓驗(yàn)電器的工作原理流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，其為本發(fā)明所述的基于電光效應(yīng)的高壓驗(yàn)電器的示意圖，所述基于電光效應(yīng)的高壓驗(yàn)電器的較佳實(shí)施方式整體呈一長(zhǎng)條狀，其包括絕緣手柄1、可伸縮絕緣棒5及觸頭9，所述絕緣手柄1及觸頭9分別連接于可伸縮絕緣棒5的兩端。所述絕緣手柄1上設(shè)置有開(kāi)始檢測(cè)按鈕2、結(jié)束檢測(cè)按鈕3及自檢開(kāi)關(guān)4，所述可伸縮絕緣棒5上靠近觸頭9的一端設(shè)置有內(nèi)部傳感單元7及L-GPS接收器8。所述內(nèi)部傳感器單元7包括電場(chǎng)強(qiáng)度傳感模塊、信號(hào)變換與預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示及聲光報(bào)警模塊、電源模塊、自檢保護(hù)電路、L-GPS定位模塊及GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊，具體將在下面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖2所示，其為本發(fā)明所述的基于電光效應(yīng)的高壓驗(yàn)電器的方框圖，所述基于電光效應(yīng)的高壓驗(yàn)電器包括電場(chǎng)強(qiáng)度傳感模塊、信號(hào)變換與預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示及聲光報(bào)警模塊、電源模塊、自檢保護(hù)電路、L-GPS定位模塊及GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊。

所述電場(chǎng)強(qiáng)度傳感模塊由封裝在屏蔽層中的分別位于三維坐標(biāo)系下X、Y、Z軸上的光檢測(cè)單元組成。所述電場(chǎng)強(qiáng)度傳感模塊用于輸出三個(gè)電信號(hào)，所述三個(gè)電信號(hào)對(duì)應(yīng)三維直角坐標(biāo)下三軸方向的電場(chǎng)信息。具體的，所述電場(chǎng)強(qiáng)度傳感模塊采用Pockels晶體在電場(chǎng)作用下使光發(fā)生雙折射的原理工作，它由X、Y、Z三維坐標(biāo)下三個(gè)相互垂直的光檢測(cè)單元構(gòu)成（如圖3所示），所述光檢測(cè)單元通過(guò)光路幾何關(guān)系以及光強(qiáng)強(qiáng)度變化推導(dǎo)出被探測(cè)空間的電場(chǎng)分布，電場(chǎng)強(qiáng)度傳感模塊將輸出三個(gè)電信號(hào)，三個(gè)電信號(hào)對(duì)應(yīng)三維直角坐標(biāo)下三軸方向的電場(chǎng)信息。

請(qǐng)進(jìn)一步參考圖4所述，每一光檢測(cè)單元包括激光器、透鏡、光電轉(zhuǎn)換器、分光器、起偏器、1/4波片、折射晶體、檢偏器、光電轉(zhuǎn)化器。本實(shí)施方式中，所述折射晶體采用Pockels晶體。所述激光器發(fā)出穩(wěn)定并且無(wú)偏振的并與折射晶體對(duì)應(yīng)的特定波長(zhǎng)的激光，激光由光纖輸入，依次通過(guò)透鏡、分光器、起偏器、1/4波片、折射晶體以及檢偏器后，照射到光電轉(zhuǎn)化器上，之后輸出到所述信號(hào)變換與預(yù)處理模塊。具體的，所述光檢測(cè)單元中的激光器輸出的激光先射入分光鏡，其透射光后入射到折射晶體，最后照射到光電轉(zhuǎn)化器上，所述光電檢測(cè)單元處的電場(chǎng)發(fā)生變化，在折射晶體的光入射和出射兩界面將發(fā)生雙折射的現(xiàn)象，激光信號(hào)輸出發(fā)生變化，所述光電轉(zhuǎn)化器處的電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)電場(chǎng)信息。

所述信號(hào)變換與預(yù)處理模塊用于將電場(chǎng)強(qiáng)度傳感模塊所輸出的電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，依次進(jìn)行前置濾波、放大等處理，使其適合后級(jí)的數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行A/D采樣。所述數(shù)據(jù)處理模塊采用高分辨率CCD，用于對(duì)信號(hào)變換與預(yù)處理模塊的信號(hào)進(jìn)行分析，獲得折射光強(qiáng)度分布、位置變化等信息，并由光路集合關(guān)系推導(dǎo)出被探測(cè)空間的電場(chǎng)分析。

所述顯示及聲光報(bào)警模塊用于顯示當(dāng)前的電壓測(cè)量值，并依據(jù)預(yù)定值對(duì)出現(xiàn)的危險(xiǎn)電壓進(jìn)行聲光報(bào)警。所述電源模塊用于為整個(gè)系統(tǒng)提供電源。所述自檢保護(hù)電路為系統(tǒng)的可靠性和可能出現(xiàn)的電壓提供過(guò)電壓保護(hù)。所述L-GPS定位模塊用于測(cè)量目標(biāo)測(cè)量點(diǎn)的位置，依據(jù)L-GPS定位驗(yàn)電器設(shè)備所處不同位置，定位參考點(diǎn)高壓點(diǎn)驗(yàn)電器移動(dòng)軌跡，依據(jù)不同測(cè)量點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度路徑，還原測(cè)量電壓大小。所述GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊用于將當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)、測(cè)量結(jié)果等通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊方式遠(yuǎn)傳到工作站存儲(chǔ)備份，以便于以后分析。當(dāng)然，其他實(shí)施方式中，所述顯示及聲光報(bào)警模塊亦可采用其他方式進(jìn)行報(bào)警，即可為其他報(bào)警模塊。

請(qǐng)繼續(xù)參圖4所示，其為本發(fā)明所述的基于電光效應(yīng)的高壓驗(yàn)電器的工作原理示意圖。所述基于電光效應(yīng)的高壓驗(yàn)電器的工作原理如下：

所述自檢保護(hù)電路首先進(jìn)行系統(tǒng)自檢，若自檢電路不能工作，整個(gè)驗(yàn)電器則立刻停止工作并查詢(xún)?cè)?；若自檢通過(guò)，整個(gè)驗(yàn)電器則進(jìn)行正常檢測(cè)。當(dāng)自檢電路正常后按下開(kāi)始檢測(cè)按鈕開(kāi)始檢測(cè)，所述L-GPS定位模塊定位參考電位0點(diǎn)信號(hào)的位置，所述電場(chǎng)強(qiáng)度傳感模塊采集三維坐標(biāo)下不同方向電場(chǎng)分量Ex、Ey、Ez。

之后，移動(dòng)整個(gè)驗(yàn)電器至被測(cè)帶電體附近的檢測(cè)電位終點(diǎn)。所述數(shù)據(jù)處理模塊則綜合電場(chǎng)大小分布及L-GPS定位模塊所定位到的定位數(shù)據(jù)，依據(jù)L-GPS定位模塊定位驗(yàn)電器設(shè)備所處的不同位置，定位參考點(diǎn)高壓點(diǎn)驗(yàn)電器移動(dòng)軌跡，確定不同測(cè)量點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度路徑、合成電場(chǎng)強(qiáng)度方向，根據(jù)電場(chǎng)、電壓的同步性還原測(cè)量電壓大小，由處理器根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行被測(cè)設(shè)備帶電與否的判斷。所述顯示及聲光報(bào)警模塊顯示當(dāng)前電壓測(cè)量值，并依據(jù)預(yù)定值對(duì)出現(xiàn)的危險(xiǎn)電壓進(jìn)行聲光報(bào)警，并通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊進(jìn)行GPRS無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，把當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)、測(cè)量等結(jié)果通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊方式遠(yuǎn)傳到工作站存儲(chǔ)備份。

本發(fā)明所述的基于電光效應(yīng)的高壓驗(yàn)電器提供了一種高壓直流非接觸式驗(yàn)電器，其利用Pockels晶體在電場(chǎng)中雙折射效應(yīng)原理，采用特殊設(shè)計(jì)三維電場(chǎng)強(qiáng)度傳感器陣列，通過(guò)L-GPS定位模塊定位整個(gè)驗(yàn)電器設(shè)備所處不同位置、姿態(tài)、電場(chǎng)強(qiáng)度信息，獲得電力線(xiàn)的來(lái)源方向或高壓帶電體的方位信息、或者指出哪些導(dǎo)體帶高壓，同時(shí)進(jìn)行帶電報(bào)警；定位驗(yàn)電器參考零點(diǎn)與被測(cè)帶電設(shè)備的檢測(cè)高壓點(diǎn)之間相對(duì)參考距離上驗(yàn)電器的移動(dòng)軌跡，依據(jù)定位路徑使用特制的電場(chǎng)強(qiáng)度傳感器測(cè)量不同點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度；根據(jù)電場(chǎng)電壓同步性量化計(jì)算參考電位零點(diǎn)與檢測(cè)電位終點(diǎn)軌跡電場(chǎng)電壓變化，數(shù)據(jù)處理處理模塊對(duì)比分析所采集的電信號(hào)，與基準(zhǔn)值比較的方式來(lái)檢測(cè)被測(cè)物體是否帶電，實(shí)現(xiàn)帶電設(shè)備的電壓測(cè)量。適用于高壓直流輸電工程中帶電設(shè)備帶電狀態(tài)檢測(cè)，起到安全保護(hù)的作用。

本發(fā)明的有益效果是：驗(yàn)電頭傳感單元采用特殊的三維電場(chǎng)強(qiáng)度傳感陣列模塊，能測(cè)量空間中任意點(diǎn)處高壓的三維分量，可以明確高壓的來(lái)源，或者哪些導(dǎo)體帶高壓；同時(shí)可以比較容易獲得參考電位零點(diǎn)到被測(cè)高壓導(dǎo)體在空間上相對(duì)路徑上各點(diǎn)處的電場(chǎng)分布，通過(guò)計(jì)算得到帶電高壓等級(jí)，這樣操作安全、方便、直觀。L-GPS高精度定位的參考0點(diǎn)與高壓檢測(cè)點(diǎn)參考相對(duì)路徑電場(chǎng)強(qiáng)度，有效地排除了鄰近帶電設(shè)備的干擾，解決了鄰近被測(cè)設(shè)備的帶電體干擾導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果重復(fù)性不好、準(zhǔn)確度不高的難題，GPRS無(wú)線(xiàn)報(bào)警數(shù)據(jù)傳輸方式，其獨(dú)立的無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)姆绞皆鰪?qiáng)了直流驗(yàn)電信號(hào)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?/p>

最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。