【摘 要】
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验电器是用来检测输电线路或运行设备带电情况的专用设备,通过报警的方式提示工作人员带电情况,保障人员安全。随着电网技术的发展,越来越多的直流线路被投入使用,原有的交流验电器并不能用于直流验电,且目前最常用的接触式验电器存在绝缘老化、验电死区、断电报警等容易引发人身安全事故的可能性,其便携性与操作性也有待提高。针对以上问题,设计了一种同时具有交直流验电功能的非接触式验电器,可以实现在安全距离下非接触式
【基金项目】
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武汉强磁场学科交叉基金(No.WHMFC202130);
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验电器是用来检测输电线路或运行设备带电情况的专用设备,通过报警的方式提示工作人员带电情况,保障人员安全。随着电网技术的发展,越来越多的直流线路被投入使用,原有的交流验电器并不能用于直流验电,且目前最常用的接触式验电器存在绝缘老化、验电死区、断电报警等容易引发人身安全事故的可能性,其便携性与操作性也有待提高。针对以上问题,设计了一种同时具有交直流验电功能的非接触式验电器,可以实现在安全距离下非接触式验电,为电力工作人员提供保护,具有较好的实际意义。本文提出了利用双电场传感器实现交直流测量电场的方法,根据理论分析与公式推导,交流平板电容型电场传感器的输出电压与传感器所在位置的电场强度成正比,直流MEMS电场传感器的感应结果只与待测电场有关,可用于验电。再通过Maxwell软件对不同架设情况输电线路周围电场强度分布进行仿真,得出电场分布规律。同时对传感器的影响因素进行仿真,得出了交流传感器的结构与尺寸对感应结果的影响,及直流传感器感应极板尺寸和封装电极长度对感应结果的影响。并设计了验电器的软硬件结构,交直流传感器输出信号分别经过信号处理电路与电平转换电路,利用单片机对传感器输出数据进行收集与处理,与阈值相比较,判断是否要发出报警信号。对所设计的验电器测试,进行三部分实验,分为功能验证实验、交流高压实验与直流高压实验。功能验证实验表明设计的电路可以实现预期的整流滤波功能,且输入电压与输出电压之间的线性度关系良好。交流高压实验表明交流传感器的感应电压随距离变化趋势与理论相符合,经过信号处理电路的波形良好,在国家规定的安全距离700mm处平均感应电压约为1.07V,选取交流报警阈值为1V。直流高压实验表明直流传感器随电压上升的感应结果线性度良好,随着感应极板尺寸的增加,感应结果也随之增加,与仿真分析相符合。在700mm处直流验电平均感应电压约为26.5m V,选取直流报警阈值为25m V。经过测试,验电器的各个部分稳定、可靠工作,感应电压结果与理论分析相符合,验电器报警距离符合国家相关安全规定,设计的验电器已达到预期的目标。
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