非接触式高压带电显示装置研究

谢雪峰

（国网安徽省电力公司祁门县供电公司）

非接触式高压带电显示装置研究

谢雪峰

（国网安徽省电力公司祁门县供电公司）

电力企业为了保证电力系统的正常运行，确保人民群众的生命财产安全，会对高压电气设备、输电线路的带电状态进行实时监测。一般情况下，高压带电显示装置可以分为三种，分别是接触式、非接触式、等电位式。本文将针对非接触式高压带电显示装置进行分析，明确高压带电显示装置的研究背景和意义，了解非接触式高压带电显示装置的研究现状，分析信号处理电路的设计方案。

非接触式；高压带电；显示装置

前言

目前，我国电力市场中的高压带电显示装置都是以非接触式高压带电显示装置为主。虽然非接触式高压带电显示装置的应用十分广泛，但是在实际应用过程中依然存在一定的问题。非接触式高压带电显示装置在安装的过程中会受到安全距离的限制，为了保障非接触式高压带电显示装置能够发挥作用，在安装时应该对线路停电。由于传感器比较容易受到电场环境的影响，所以经常会出现非接触式高压带电显示装置误报、故障的情况，而且在维修、更换上也有一定的难度，还需要不断进行非接触式高压带电显示装置的研究。

1 高压带电显示装置的研究背景与意义

我国电力需求主要表现在中部、南部、东部的发达地区，而能源却主要分布在西部和北部，这种资源与需求的不平衡对我国电力事业的发展带来了很大的挑战。为了实现全国范围内的资源优势和经济优势互补，推动经济全面建设的飞速发展，就必须要加强超高压、大容量、远距离电力输送的发展，形成“西电东送、南北互供、全国联网”的电力输送格局[1]。

随着社会经济建设的飞速发展，人们对于电力的要求逐渐增加，输电电压等级不断提升，超高压、大容量、远距离的电力输送受到了电力企业的广泛关注，同时，电力传输施工中的安全问题逐渐日益突出。非接触式高压带电显示装置在安装过程中，需要对电气设备停电之后才能开始安装，为施工人员的生命财产安全提供了基本保障。

目前，我国发生了多起触电事故，造成触电事故的原因除了工作人员没有严格遵照规章制度进行施工以外，还存在高电压等级、安全距离、环境条件、气候条件等安全隐患。非接触式高压带电显示装置的存在价值就是尽可能的避免这些安全隐患，降低电力企业发生触电事故的概率。

2 非接触式高压带电显示装置的研究现状

非接触式高压带电显示装置主要包括三种形式，分别是感应式带电显示与闭锁显示装置、等电位的带电显示装置、电晕型带电显示装置。感应式带电显示与闭锁显示装置的工作原理是将感应电极靠近高压设备，交变信号会出现在电容之上，之后把信号传输给控制装置，对信号进行放大处理，从而实现高压带电显示的目标。感应式带电显示与闭锁显示装置的主要优势是传感器与高压线路之间并没有直接的接触，所以不会发生感应式带电显示与闭锁显示装置局部放电的情况，确保测量数据的准确性与可靠性。

等电位的带电显示装置能够发挥效果主要是因为高压放电管的使用，确保电网的正常运行，既适合室内安装，也适合室外安装。电晕型带电显示装置是利用了高压作用下的电晕放电现象，通过这种方式对放电情况进行判断，确保电力传输的正常运行[2]。

3 信号处理电路的设计

信号处理装置是非接触式高压带电显示装置中的重要组成部分，完善的信号处理电路设计能够为非接触式高压带电显示装置的正常运行提供基本保障。涉及到信号处理电路设计的装置应该具备信号采集、信号传输、信号处理、信号应用等基本性能。电源、针板结构电容、保护电路、放大电路、滤波电路、比较器、分频器、显示电路共同组成了信号处理电路。图1为信号处理装置结构框图。

图1 信号处理装置结构框图

3.1 保护电路

保护电路通过两个稳压二极管方向串联实现了对交流信号的限幅。稳压二极管也叫齐纳二极管，具有击穿后也能保持两端电压不变的基本特征。保护电路在运行过程中，无法保证电路中各点电压时时刻刻都保持在稳定的状态，一旦发生电压不稳定的情况，将会给信号处理电路的正常运行带来一定的影响。把稳压二极管接入到保护电路中，就能够有效的避免电压不稳定造成的影响，即使面对输入电压波动严重的情况，甚至输入电压超过稳压二极管的稳压电压，稳压二极管也会确保两端电压不发生变化，确保信号处理电路的正常运行，对后级电路进行保护[3]。

3.2 滤波电路设计

电噪音会对信号处理电路的正常运行造成一定程度的影响，不利于非接触式高压带电显示装置的正常使用。电噪音是指能够叠加在有用信号上，对信号传输进行干扰，并且还会导致原有用信号发生畸变的电量。一般情况下，在信号处理电路运行过程中，都非常不希望受到电噪音的干扰。然而，在非接触式高压带电显示装置的实际使用过程中，微弱信号总是伴随着电噪音信号，如果不能及时进行降噪和分离处理，电噪音信号将会与有用信号共存，给信号处理电路的运行造成一定程度的干扰。

造成噪音干扰的原因主要有两种：①非接触式高压带电显示装置自身电路伴随的噪声，像是非接触式高压带电显示装置中零部件的造成、电路设计、元件选择、元件布置不恰当引发的噪声等。②非接触式高压带电显示装置中的电晕放电产生的噪声，其中频率分量不同，产生的噪音种类也不尽相同。一般分成两种噪音形式：①宽频带噪声，听起来像是破碎的声音，很容易与其他噪声进行区分。②纯音噪声，由于正负交变电压而导致的导线正负电晕，从而产生音频范围内的噪声[4]。图2为交流电路可听噪声频谱图。

图2 交流线路可听噪声频谱图

3.3 放大电路设计

信号处理模块前端的作用是将输入的小电流信号转化成电压信号，之后进行信号放大，为后级电路的进一步处理提供了方面。在放大电路的设计中，主要有两种有效信号，分别是电容电流和电晕电流。噪声为三次、五次等高次谐波，元件自带的白噪音，来自线路或空间的高频噪声。要想更加全面的检测到信号处理电路中的微小信号，必须要对电路中的信号进行放大。放大电路设计中使用的放大器要具备灵敏度高、噪声低、带宽足够的基本特征。一般情况下，会选择低阻抗、高阻抗、跨阻抗前端的方式进行放大电路的设计[5]。

3.4 比较电路设计

随着科学技术的不断进步，很多电路设计中都会使用DSP作为处理芯片，确保电路的正常运行。值得肯定的是，DSP处理芯片在实际使用过程中确实存在着一定的优势，像是能够储存大量的数据信息，方便技术人员进行数据分析与计算等。但是，DPS处理芯片也有一定的劣势，像是带宽比较窄，频率范围达不到预期的效果等。本文设计的非接触式高压带电显示装置初步设计只需显示有没有电，不需要进行大量的数据运算。但是，因为在使用过程中的频率比较高，所以对其反应速度的要求比较高，故选用比较器即可[6]。

4 结论

综上分析可知，随着社会经济建设的飞速发展，人们对于电力的要求逐渐增加，输电电压等级不断提升，为了保证工作人员安全的情况下，确保高压输电线路的稳定运行，还需要对高压输电线路的状态进行检测。非接触式高压带电显示装置是检测高压输电线路运行状态的主要手段，对非接触式高压带电显示装置的研究对于推动我国电力企业的发展有着重要的意义。

[1]商玲玲.新型非接触式高压带电显示装置的研究[D].山东大学，2012.

[2]钟源，钱平，沈达.一种新型非接触式高压带电显示装置[J].自动化应用，2015，12：97～98.

[3]胡荣华，刘晓泽，钱少锋.一种新型高压带电显示装置的研究与应用[J].电子世界，2015，16：129～130+135.

[4]冯新江，吴健，归宇，席俞佳，王 涤.避雷器泄漏电流式高压带电显示装置的应用[J].浙江电力，2016，04：74～76.

[5]吴健，徐昕，徐凯，席俞佳，归宇.一种新型泄漏电流式高压带电显示及闭锁装置的设计[J].自动化应用，2016，06：103～105.

[6]姚丽娟.一种高压带电显示装置（VPIS）的设计[J].科技传播，2012，03：124+110.

TM84

A

1004-7344（2016）32-0115-02

2016-10-26

谢雪峰（1984-），男，江苏宜兴人，工程师，本科，主要从事配电网运维管理工作。