本實(shí)用新型涉及電力施工安全技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種工人在進(jìn)行電力施工近場(chǎng)作業(yè)時(shí)基于工頻電場(chǎng)的差分電極近電報(bào)警裝置以防止不安全行為發(fā)生。

背景技術(shù)：

如圖1所示，檢修工人需要對(duì)圖中停電間隔進(jìn)行檢修，作業(yè)人員佩戴有近電報(bào)警裝置，在接到通知后來到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行作業(yè)，當(dāng)工作強(qiáng)度比較大的時(shí)候，由于疲勞往往會(huì)誤入帶電間隔進(jìn)行作業(yè)，此時(shí)，近電報(bào)警裝置馬上就能檢測(cè)出該間隔內(nèi)是否是高壓電存在，避免因?yàn)閱坞姌O跳變?cè)斐傻恼`報(bào)警。

第一步：當(dāng)佩截戴有近電報(bào)警裝置的檢修人員進(jìn)去工作區(qū)域，此時(shí)他應(yīng)該工作在停電間隔。

第二步：但是檢修人員此時(shí)由于疏忽選擇沒有選擇正確的路線而是選擇了錯(cuò)誤的路線進(jìn)入帶電間隔。

第三步：當(dāng)檢修人員靠近帶電間隔，近電報(bào)警裝置出現(xiàn)報(bào)警，同時(shí)通過語音告知其周圍存在高壓電場(chǎng)請(qǐng)小心，并同時(shí)說明高壓電場(chǎng)存在的方位在哪個(gè)方位，檢修人員意識(shí)到自己的失誤退出危險(xiǎn)區(qū)間，脫離危險(xiǎn)。

目前市面現(xiàn)有的近電報(bào)警裝置，如腕式報(bào)警器，是一種類似于手表的裝置佩戴在檢修人員的手腕部位，這種近電報(bào)警裝置只能進(jìn)行定性的報(bào)警，并且報(bào)警的準(zhǔn)確性不高，經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào)，還有一種是安裝與安全帽上，同樣存在這樣的問題,目前市面上沒有這樣的電極進(jìn)行電場(chǎng)監(jiān)測(cè)。

另外，現(xiàn)在普遍使用的近電報(bào)警器裝置無法對(duì)變電站特征電壓等級(jí)進(jìn)行，無法對(duì)周圍存在的工頻電場(chǎng)有一個(gè)準(zhǔn)確的識(shí)別，誤報(bào)現(xiàn)象嚴(yán)重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種基于工頻電場(chǎng)的差分電極近電報(bào)警裝置，該電報(bào)警裝置采用養(yǎng)分方式提高準(zhǔn)確性。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種基于工頻電場(chǎng)的差分電極近電報(bào)警裝置，由電氣檢修人員攜帶，包括感應(yīng)電場(chǎng)的第一電極，和對(duì)第一電極感應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理的第一處理電路，處理器，所述的第一處理電路的輸出接處理器；還包括感應(yīng)電場(chǎng)的第二電極和對(duì)第二電極感應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理的第二處理電路，所述的第二處理電路的輸出接處理器，由處理器根據(jù)第一處理電路的輸出信號(hào)和第二處理電路的輸出信號(hào)進(jìn)行差分后的情況控制報(bào)警裝置。

本實(shí)用新型的近電報(bào)警裝置采用兩個(gè)電極對(duì)電場(chǎng)進(jìn)行處樣然后通過對(duì)處樣信號(hào)進(jìn)行放大差分，能夠獲得非常準(zhǔn)確的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)，對(duì)檢修員工進(jìn)行安全提示，保證檢修員工的生命安全。

進(jìn)一步的，上述的基于工頻電場(chǎng)的差分電極近電報(bào)警裝置中：所述的第一處理電路和第二處理電路均包括放大電路和放大濾波電路；

所述的放大電路的輸入端接所述的第一電極或者第二電極的輸出端，所述的放大電路的輸出端接放大濾波電路的輸入端，在放大濾波電路設(shè)置有RC濾波電路和運(yùn)算放大器，所述的RC濾波電路設(shè)置在運(yùn)算放大器的輸入端和輸出端之間，運(yùn)算放大器的輸出端接處理器。

進(jìn)一步的，上述的基于工頻電場(chǎng)的差分電極近電報(bào)警裝置中：所述的第一電極或者第二電極分別包括表面電極和與表面電極相對(duì)設(shè)置的襯底電極，充滿在所述的表面電極和襯底電極之間的絕緣介質(zhì)，兩端分別與表面電極和襯底電極電連接的取樣電容。

進(jìn)一步的，上述的基于工頻電場(chǎng)的差分電極近電報(bào)警裝置中：所述的絕緣介質(zhì)為塑料，所述的表面電極和襯底電極分別為銅箔，所述的取樣電容為低漏電的陶瓷電容。

進(jìn)一步的，上述的基于工頻電場(chǎng)的差分電極近電報(bào)警裝置中：所述的第一電極和第二電極平行設(shè)置在安全帽內(nèi)襯上，所述的第一電極設(shè)置在安全帽內(nèi)襯較高的位置上。

進(jìn)一步的，上述的基于工頻電場(chǎng)的差分電極近電報(bào)警裝置中：在所述的安全帽內(nèi)襯一個(gè)圓周上均布設(shè)置有4個(gè)第一電極，在每個(gè)第一電極的下方平行設(shè)置第二電極。

以下將結(jié)合附圖和實(shí)例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行較為詳細(xì)的說明。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型近電報(bào)警裝置使用場(chǎng)景示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的近電報(bào)警裝置電路原理圖。

圖3是本實(shí)用新型的近電報(bào)警裝置中所使用的電極結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型的近電報(bào)警裝置中電極在安全帽襯底上分布示意圖。

圖5a和圖5b是測(cè)量到的電場(chǎng)分布圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1，本實(shí)施例是一種電網(wǎng)檢修員工佩戴的近電報(bào)警裝置，該近電報(bào)警裝置設(shè)置在檢修員工戴的安全帽內(nèi)，其原理圖如圖2所示，它采用兩個(gè)電極感應(yīng)電場(chǎng)，第一電極1和第二電極2分別通過第一處理電路和第二處理電路處理后，進(jìn)入到微處理器進(jìn)行差分處理，微處理器根據(jù)自己利用本身的計(jì)算機(jī)軟件等算法，判斷檢修員工正在接近強(qiáng)場(chǎng)，利用報(bào)警裝置如聲音報(bào)警或者光閃報(bào)警提示檢修員工正在靠近強(qiáng)電場(chǎng)注意安全保護(hù)。

本實(shí)施例中，采用靜電場(chǎng)測(cè)試方案，當(dāng)高壓發(fā)生點(diǎn)存在于安全帽上方的時(shí)候，電極分部在安全帽的上下兩層上，見圖3差分對(duì)電極分布圖，此時(shí)上下兩個(gè)電極感應(yīng)到的電場(chǎng)強(qiáng)度不同，電極一般的等效電容式幾十皮法，電場(chǎng)的電荷分部在上下兩層的電容上，此時(shí)根據(jù)圖4差分對(duì)電極分布圖中第一放大電路3,第二放大電路5運(yùn)算放大器對(duì)將電信號(hào)進(jìn)行放大，放大倍數(shù)在200000倍，將微弱的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，同時(shí)通過第一放大濾波電路4,第二放大濾波電路6對(duì)電信號(hào)中的高頻成分進(jìn)行濾除，此時(shí)電壓大小約為幾百毫伏，接入MCU控制器中的AD轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)值信號(hào)進(jìn)行處理，此時(shí)MCU控制器，對(duì)上下兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行減法處理，得出差分的結(jié)果。MCU控制器對(duì)這個(gè)結(jié)果進(jìn)行仲裁，通過查表的方式提取特征模型，進(jìn)行匹配判斷當(dāng)前的電壓是多少電壓等級(jí)，圖5a和圖5b不同電壓等級(jí)下電場(chǎng)分布圖，MCU通過查這個(gè)圖表可以判斷所處的電壓等級(jí)。這個(gè)電壓等級(jí)判斷是根據(jù)多樣本采集確定出來不同電壓等級(jí)的電場(chǎng)梯度分布圖。

本實(shí)施例中，如圖2所示，采用的第一處理電路和第二處理電路是相同的電路，都是采用一個(gè)放大電路對(duì)采集到的電場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行放大，然后進(jìn)行第二次放大，在第二次放大過程中還進(jìn)行濾波。第一電極1的輸出經(jīng)過第一放大電路3放大調(diào)理后進(jìn)入第一濾波放大電路4，濾波放大以后進(jìn)入到處理器7中，同樣，第二電極2的輸出經(jīng)過第二放大電路5放大調(diào)理后進(jìn)入第二濾波放大電路6，濾波放大以后進(jìn)入到處理器7中，在處理器中對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行處理，就可以判斷是否正在接近高電壓。本實(shí)施例中，第一放大電路3和第二放大電路5、第一濾波放大電路4和第二濾波放大電路采用相同的電路，第一、二放大電路均采用一個(gè)運(yùn)算放大器，而放大濾波電路則在運(yùn)算的輸入與輸出之間設(shè)置一個(gè)RC電路進(jìn)行濾波，如圖2所示。

在處理器中先對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行差分，最后判斷是否處于高等級(jí)電壓環(huán)境中，如果是，則通過報(bào)警裝置發(fā)出警告，防止工人進(jìn)行高壓區(qū)域，保護(hù)工人生命安全。

如圖3所示，是本實(shí)施例所采用的用于壓電場(chǎng)強(qiáng)度的電極結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例中的第一電極1和第二電極2采用結(jié)構(gòu)一致的電極，如圖3所示，電極包括表面電極11，絕緣介質(zhì)12，取樣電容13和襯底電極14。其中表面電極11和襯底電極14的材料選擇銅箔作為導(dǎo)電采集材料，絕緣介質(zhì)12采用塑料作為絕緣材料，取樣電容13中采用低漏電的陶瓷電容作為取樣材料。

如圖4所示，是將電極安裝到安全帽襯底8上示意圖，第一電極1安裝在襯底8的高一側(cè)，稱為高側(cè)電極，第二電極2與第一電極平行安裝在第一電極1的下面稱為低側(cè)電極，高側(cè)電極和低側(cè)電極安裝在內(nèi)襯8上邊，同樣的結(jié)構(gòu)分部在內(nèi)襯前后左右四個(gè)面上，高側(cè)電極和低側(cè)電極分別組成差分對(duì)。

本實(shí)施例中，采用差分電極的方式檢測(cè)近場(chǎng)電場(chǎng)，具有較高的精度，如圖5a和圖5b所示為一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，電極采用分層的布設(shè)在載體的四個(gè)方向，當(dāng)將配有電極的載體置于110kV的電場(chǎng)環(huán)境中，測(cè)量到的電場(chǎng)分布圖如圖5a和圖5b所示，其中橫坐標(biāo)表示配有電極的載體與電場(chǎng)源間的距離(單位：米)，縱坐標(biāo)表示配有電極載體在該距離上的電場(chǎng)強(qiáng)度(單位：V/m)，黑色部分表示距離電場(chǎng)發(fā)生源某處的電極感應(yīng)出來的電場(chǎng)強(qiáng)度，無色的部分為上下兩個(gè)電極的差分?jǐn)?shù)值，從圖中可以看出，110kV和220kV電場(chǎng)分布對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在不同電壓等級(jí)下，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度相同，距離不同，此時(shí)表現(xiàn)出不同的梯度，可以通過梯度進(jìn)行識(shí)別，用來區(qū)分是110kV還是220kV。反之，當(dāng)電場(chǎng)梯度相同，可以通過電場(chǎng)強(qiáng)度來進(jìn)行判斷。