專利名稱：電力安全遠(yuǎn)程監(jiān)防裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力輔助設(shè)施，特別涉及一種能監(jiān)視電力系統(tǒng)電網(wǎng)中導(dǎo)電體工作狀態(tài)的電力安全遠(yuǎn)程監(jiān)防裝置。
技術(shù)背景目前變電站、開閉所、線路、配電等電力設(shè)備發(fā)展迅速，對電力設(shè)備要求越來越高， 如開關(guān)柜的防護(hù)等級要求在IP30以上，以及為防止人生傷亡和設(shè)備事故等而加裝的機(jī)械 “五防”、微機(jī)“五防”、電氣“五防”等設(shè)備，故要判斷導(dǎo)電體是否帶電比較不便?；谝陨锨?況，如何安全方便的監(jiān)視導(dǎo)電體的“三態(tài)”即帶電狀態(tài)、接地狀態(tài)、高阻狀態(tài)(懸空)，便成了 人們關(guān)注的問題。目前還有許多老的電力設(shè)備“五防”設(shè)施不完備，人們可以隨意進(jìn)入帶電 設(shè)備或擅自解除“五防”設(shè)施而誤入帶電間隔，而造成嚴(yán)重的人生傷亡事故，給安全生產(chǎn)造 成重大隱患。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種在電力系統(tǒng)電網(wǎng)中可以在安全距離之外監(jiān)測導(dǎo)電 體的工作狀態(tài)及人體進(jìn)入高壓帶電導(dǎo)體的安全范圍之內(nèi)時(shí)而報(bào)警的電力安全遠(yuǎn)程監(jiān)防裝置。本實(shí)用新型技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種電力安全遠(yuǎn)程監(jiān)防裝置，其特征在于 該裝置由高壓交流采樣模塊、紅外熱感應(yīng)模塊和紅外遙控收發(fā)模塊三部分匯入邏輯模塊， 并由邏輯模塊輸出給聲光報(bào)警模塊，直流電源回路提供各模塊工作電源。它的特點(diǎn)是把本 裝置直接安裝在導(dǎo)電體上監(jiān)視導(dǎo)電體的工作狀態(tài)。所述高壓交流采樣模塊依次由通過濾波電路、運(yùn)算放大電路、整流放大電路和光 隔管組成，光隔管輸出開關(guān)量給邏輯模塊。所述紅外熱感應(yīng)模塊依次由紅外熱感探頭、信號兩級放大電路和射極跟隨電路組 成，射極跟隨器輸出接入邏輯模塊。所述紅外遙控收發(fā)模塊中的紅外發(fā)射裝置依次由石英晶體振蕩電路、調(diào)制編碼電 路、紅外發(fā)射管組成；安裝在導(dǎo)體上的紅外接收裝置，依次由紅外接收探頭、反相器、解碼放 大電路，輸出接入邏輯模塊。所述紅外遙控收發(fā)模塊中還包括一自檢通道，該自檢通道輸出直接觸發(fā)音樂集成 模塊。所述直流電源回路由蓄電池及太陽能電池組成，串聯(lián)的太陽能電池輸出經(jīng)兩二極 管后接在串聯(lián)蓄電池兩端，由太陽能電池提供充電電源。本實(shí)用新型具有構(gòu)思獨(dú)特，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，使用時(shí)本裝置直接安裝在導(dǎo)電體上，取 得非?？煽康男盘柡瓦h(yuǎn)距離遙控驗(yàn)電，克服了以往由于“五防”的作用，在沒有合上接地開 關(guān)之前，柜門無法開啟，驗(yàn)電比較困難的缺點(diǎn)。由于驗(yàn)電結(jié)果非?？煽?，故可作為判斷電力 設(shè)備是否帶電的“二元法”判據(jù)之一。本裝置還配備紅處熱感應(yīng)器與高壓交流采樣取得可靠信息的配合，能很好的防止人體觸電傷亡事故的發(fā)生。
下面結(jié)合具體圖例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明圖1電力安全遠(yuǎn)程監(jiān)防裝置原理框圖圖2直流電源回路電路圖圖3高壓交流采樣模塊電路圖圖4紅外熱感模塊電路圖圖5紅外發(fā)射裝置電路圖圖6紅外接收裝置電路圖圖7聲光報(bào)警模塊電路圖圖8邏輯模塊原理圖
具體實(shí)施方式
參照圖1和圖2，直流電源回路由蓄電池及太陽能電池組成，串聯(lián)的太陽能電池輸出經(jīng)兩二極管后接在串聯(lián)蓄電池兩端，由太陽能電池提供充電電源。由于本裝置安裝在導(dǎo)電體設(shè)備上，故工作電源采用5節(jié)型號為BPY64串聯(lián)而成的 太陽能電池與可反復(fù)充電的4節(jié)串聯(lián)鎳鎘電池組合而成，輸出電壓4. 5V 6. 5V的電源， 使本裝置不需要更換電池而始終不會(huì)斷電，本電源還設(shè)置了在強(qiáng)光下對電池過充的保護(hù)回 路，及在弱光下電池對太陽能電池放電的保護(hù)回路。其實(shí)現(xiàn)原理見圖2所示VD1、VD2是兩個(gè)串聯(lián)二極管，型號2AK10，用于防止在弱 光下，干電池向太陽能電池放電的保護(hù)回路。穩(wěn)壓管VZ和兩個(gè)0P1、0P2光隔及電阻組成 一個(gè)在強(qiáng)光下對干電池過充的保護(hù)回路。當(dāng)在弱光時(shí)，太陽能電池電壓較低，無法擊穿穩(wěn)壓 管(6. 2V 7. 5V)，OPl通過Rl、R3回路導(dǎo)通，二極管發(fā)光，使ab導(dǎo)通，于是將太陽能電池 組高電位的一節(jié)電池串入太陽能電池組中進(jìn)行供電，當(dāng)在強(qiáng)光下，太陽能電池組電壓升高， 使穩(wěn)壓管擊穿，0P2通過VZ、R2回路導(dǎo)通，二極管發(fā)光，使cd導(dǎo)通，短接0P1，于是ab斷開， 把太陽能電池組高電位的一節(jié)電池切除。綜上所述，弱光時(shí)，5節(jié)太陽能電池組全部投入供 電；強(qiáng)光時(shí)，只有4節(jié)太陽能電池組投入供電。這樣能起到在強(qiáng)光下，對干電池過充的保護(hù) 作用。開關(guān)Sl-I、S1-2發(fā)光二極管LEDl起到開機(jī)與監(jiān)視的作用。參照圖1和圖3，所述高壓交流采樣模塊依次由通過濾波電路、運(yùn)算放大電路、整 流放大電路和光隔管組成，光隔管輸出開關(guān)量給邏輯模塊。其中濾波電路由電容(1、電阻1 5、1 6、1 7、電容02、03組成；運(yùn)算放大電路ICl為運(yùn)算放大器芯片8FCT ；整流放大電路由二極管VD3和三極管VT1、VT2組成；光隔管采用兩只0P1、0P2串聯(lián)而成，分別輸出兩開關(guān)量給邏輯回路。高壓設(shè)備在投入運(yùn)行時(shí)，由于絕緣介質(zhì)對地存在著電容電流和對地泄漏電流，本 裝置主要是采樣電容電流和泄漏電流信號，但此信號很弱，并有雜波，故本裝置對此信號進(jìn) 行濾波，放大后而輸出給邏輯回路。其實(shí)現(xiàn)原理見圖3所示由于本裝置直接安裝在導(dǎo)電體 上，來監(jiān)視導(dǎo)電體的帶電狀態(tài)，電網(wǎng)中的導(dǎo)電體有許多干擾信號，如載波信號、高瀕信號、電磁波信號及其他雜波信號等。特別是導(dǎo)電體在接地狀態(tài)和高阻狀態(tài)，這些信號的干擾，可能引起電路的誤觸發(fā)動(dòng)作，而導(dǎo)致誤判斷。基于以上考慮，見圖3所示，輸入信號先經(jīng)過電容 Cl高瀕濾波后，再通過電阻R5、R6、R7、電容C2、C3組成一個(gè)50ZH帶通濾波器，通過ICl運(yùn) 算放大器，二極管VD3的整流后輸入到VT1、VT2再次放大后，控制兩串聯(lián)的光隔管0P3、0P4 光隔輸出兩個(gè)開關(guān)量到邏輯回路。這樣能很大程度提高了本裝置的抗干擾能力，電容C4是 對整流后的信號進(jìn)行濾波，以形成直流電壓給三極管VTl加正自偏量。參照圖1和圖4，所述紅外熱感應(yīng)模塊依次由紅外熱感探頭、信號兩級放大電路和 射極跟隨電路組成，射極跟隨器輸出接入邏輯模塊。其中紅外熱感探頭為熱釋電傳感器BHl，前端安裝有過菲涅爾透鏡F，用聚焦；信號兩極放大電路采用一集成芯片IC2，型號為BISS001 ；射極跟隨電路由三極管VT3與電阻R20組成。主要是利用熱釋電紅外傳感器，當(dāng)有人在其前方警戒范圍內(nèi)走動(dòng)時(shí)，由人體發(fā)出 的微量紅外線通過菲涅爾透鏡放大后傳到熱釋電紅外傳感器內(nèi)部敏感元件上引起溫度變 化而產(chǎn)生電極化，通過放大回路而輸出給邏輯回路，該接收信號是感應(yīng)溫度的變化，故不能 穿透柜門，只有人們把柜門打開后，傳感器才能感應(yīng)到，若導(dǎo)電體有電，這兩個(gè)信號的輸出 通過邏輯回路迅速起動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。傳感器還能方便調(diào)整感應(yīng)距離，以便調(diào)整最佳位置。一 般警戒距離可達(dá)4m以上，能安全可靠的保護(hù)人生安全。其實(shí)現(xiàn)原理見圖4所示當(dāng)有人在傳感器警戒范圍內(nèi)走動(dòng)時(shí)，由人體發(fā)出的微量 紅外線通過菲涅爾透鏡F聚焦后，在熱釋電傳感器BHl的內(nèi)部敏感元件上引起溫度變化而 產(chǎn)生電極化，從而在傳感器的外接電阻Rll兩端輸出傳感信號，此傳感信號相當(dāng)微弱，將它 送到信號處理器IC2的IIN+輸入端第14腳，經(jīng)兩極放大，雙向降幅，延時(shí)處理后，最終從 IC2的輸出端UO，即第2腳輸出高電平延時(shí)脈沖信號。因?yàn)镮C2的控制端A選定為不可重 復(fù)觸發(fā)工作方式第1腳接地，所以輸出脈沖信號的延長時(shí)間TX由外接元件電阻R17和電容 ClO的數(shù)值決定，而觸發(fā)封鎖時(shí)間Tl由電阻R18電容Cll決定。IC2第2腳輸出的高電平 脈沖信號經(jīng)電阻R19接至三極管VT3基極，三極管VT3與電阻R20組成射級跟隨器，從三極 管VT3射極經(jīng)過二極管VD4輸出給邏輯回路。引入三極管VT3構(gòu)成射極跟隨器，能有效地 排除IC2受到報(bào)警回路干擾而產(chǎn)生自激，IC2的觸發(fā)禁止端Uc即第9腳接高電平(電源正 端)，允許觸發(fā)狀態(tài)。參照圖1、圖5和圖6，所述紅外遙控收發(fā)模塊由分離的紅外發(fā)射裝置和安裝在導(dǎo) 體上的紅外接收裝置組成，紅外發(fā)射裝置依次由石英晶體振蕩電路、調(diào)制編碼電路、紅外發(fā) 射管組成；紅外接收裝置，依次由紅外接收探頭、反相器、解碼放大電路，輸出接入邏輯模 塊。其中石英晶體振蕩電路采用455KHZ石英晶體振菔器；IC3調(diào)制編碼電路采用型號為ZD6331編碼器集成電路；紅外發(fā)射管為型號25JR2 ；紅外接收探頭為型號NJ41H38反相器為三極管VT6IC4解碼放大電路采用集成電路ZD6332利用紅外線發(fā)射與接收，其特點(diǎn)是方向性能好，對某個(gè)指定設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)電時(shí)，不易干擾其它設(shè)備，發(fā)射與接收設(shè)置有編碼和解碼集成模塊，有很好的抗干擾性能；發(fā)射遙控器設(shè)計(jì)得非常小巧，可能隨身攜帶，使用非常方便。在一個(gè)變電站里，用一個(gè)遙控器可以對多 個(gè)設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)電而不會(huì)互相干擾，這主要取決紅外遙控方向性能好。其實(shí)現(xiàn)原理見圖5、圖6所示目前紅外遙控發(fā)射器和接收器的使用已經(jīng)非常普 遍，這里只是簡單的簡述一下圖5、圖6原理圖主要部分，圖中編碼發(fā)送集成電路IC3和接收 解碼集成電路IC4是紅外專用集成電路。如圖5將用戶碼AO、Al設(shè)置為“00”，鍵輸入端8 個(gè)腳只使用了兩個(gè)，發(fā)射器K1、K2和對應(yīng)的接收器輸出腳CP1、CP2，如圖6。見圖5所示采 用455KHZ石英晶體振菔器，經(jīng)過編碼器IC3調(diào)制和放大，得到38KHZ截頻信號從DOUT輸出 通過紅線發(fā)射管25JR1發(fā)射紅外信號。見圖6所示，經(jīng)過NJ41H38紅外接收器，送到三極管 T6反相后送入解碼器IC4，經(jīng)過解碼和放大后輸出，其中CPl腳輸出自檢高電平脈沖信號， CP2腳輸出驗(yàn)電高電平脈沖信號，這兩個(gè)信號經(jīng)二極管VD5、VD6輸入到邏輯回路而輸出相 應(yīng)的提示信號。參照圖1和圖7，主要采用音樂集成模塊IC5、揚(yáng)聲器或蜂鳴器和發(fā)光二極管等元 件組成，音樂模塊預(yù)先將聲音固化在集成電路內(nèi)，受到高電平觸發(fā)后，會(huì)發(fā)出響亮的報(bào)警聲 “止步，高壓危險(xiǎn)”和超亮的閃光或響亮蜂鳴提示聲和超亮的閃光。參照圖1和圖8，邏輯模塊主要功能有①遙控驗(yàn)電回路由遙控發(fā)射和接收回路與高壓交流采樣回路構(gòu)成“與”門回路觸 發(fā)聲光提示回路。實(shí)現(xiàn)原理見圖6 從遙控接收回路的集成塊IC4的CP2腳經(jīng)二極管VD6輸 出的高電位脈沖，通過高壓交流采樣回路的開關(guān)量a點(diǎn)、b點(diǎn)(見圖3)觸發(fā)IC5音樂集成 模塊(見圖7)提示回路。②遙控自檢回路由遙控發(fā)射、接收回路直接觸發(fā)聲光提示回路。實(shí)現(xiàn)原理見圖 6 從遙控接收回路的集成塊IC4的CPl經(jīng)二極管VD5輸出的高電位脈沖直接觸發(fā)IC5音樂 集成模塊(見圖7)的提示回路。③防人體觸電回路，由紅線感應(yīng)回路和高壓交流采樣回路構(gòu)成“與”門回路觸發(fā)報(bào) 警回路。實(shí)現(xiàn)原理見圖4 從紅外感應(yīng)回路的三極管VT3射極跟隨器經(jīng)二極管VD4輸出的高 電位脈沖通過高壓交流采樣回路的開關(guān)量c點(diǎn)、d點(diǎn)(見圖3)觸發(fā)IC5音樂集成模塊(見 圖7)的報(bào)警回路。
權(quán)利要求一種電力安全遠(yuǎn)程監(jiān)防裝置，其特征在于該裝置由高壓交流采樣模塊、紅外熱感應(yīng)模塊和紅外遙控收發(fā)模塊三部分匯入邏輯模塊，并由邏輯模塊輸出給聲光報(bào)警模塊，直流電源回路提供各模塊工作電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力安全遠(yuǎn)程監(jiān)防裝置，其特征在于高壓交流采樣模塊依 次由通過濾波電路、運(yùn)算放大電路、整流放大電路和光隔管組成，光隔管輸出開關(guān)量給邏輯 模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力安全遠(yuǎn)程監(jiān)防裝置，其特征在于紅外熱感應(yīng)模塊依次 由紅外熱感探頭、信號兩級放大電路和射極跟隨電路組成，射極跟隨器輸出接入邏輯模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力安全遠(yuǎn)程監(jiān)防裝置，其特征在于紅外遙控收發(fā)模塊中 的紅外發(fā)射裝置依次由石英晶體振蕩電路、調(diào)制編碼電路、紅外發(fā)射管組成；安裝在導(dǎo)體上 的紅外接收裝置，依次由紅外接收探頭、反相器、解碼放大電路，輸出接入邏輯模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的電力安全遠(yuǎn)程監(jiān)防裝置，其特征在于紅外遙控收發(fā)模 塊中還包括一自檢通道，該自檢通道輸出直接觸發(fā)音樂集成模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力安全遠(yuǎn)程監(jiān)防裝置，其特征在于直流電源回路由蓄電 池及太陽能電池組成，串聯(lián)的太陽能電池輸出經(jīng)兩二極管后接在串聯(lián)蓄電池兩端，由太陽 能電池提供充電電源。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電力安全遠(yuǎn)程監(jiān)防裝置，其特征在于該裝置由高壓交流采樣模塊、紅外熱感應(yīng)模塊和紅外遙控收發(fā)模塊三部分匯入邏輯模塊，并由邏輯模塊輸出給聲光報(bào)警模塊，直流電源回路提供各模塊工作電源。它的特點(diǎn)是把本裝置直接安裝在導(dǎo)電體上監(jiān)視導(dǎo)電體的工作狀態(tài)。取得非?？煽康男盘柡瓦h(yuǎn)距離遙控驗(yàn)電，克服了以往由于“五防”的作用，在沒有合上接地開關(guān)之前，柜門無法開啟，驗(yàn)電比較困難的缺點(diǎn)。由于驗(yàn)電結(jié)果非?？煽?，故可作為判斷電力設(shè)備是否帶電的“二元法”判據(jù)之一。本裝置還配備紅處熱感應(yīng)器與高壓交流采樣取得可靠信息的配合，能很好的防止人體觸電傷亡事故的發(fā)生。
文檔編號H02J13/00GK201556973SQ200920139069
公開日2010年8月18日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者黃克強(qiáng) 申請人:黃克強(qiáng)