高压核相器在线监测系统及其工作方法

摘要

本发明涉及一种高压核相器在线监测系统及其工作方法，本高压核相器在线监测系统，包括：位于原线路的第一从机、位于被测线路的第二从机；所述第一、第二从机适于分别将原线路、被测线路上的电压感应信号发送至主机；所述主机适于通过相应电压感应信号获得原线路与被测线路的电压相位差和/或幅值比。本发明通过无线通讯模块实现从机与主机互联，通过相应从机分别采集原线路、被测线路的电压感应信号，避免了传统核相器需要工作人员攀爬电线杆，保证了人员安全。

说明书

技术领域

本发明涉及高压供电测试装置技术领域，具体涉及一种高压核相器在线监测系统及其工作方法。

背景技术

在较高的电压情况下，安全性和简易的使用是首要因素，传统核相器在测试时，需要带电操作，存在安全隐患，在多线路之间测试时。操作繁琐，效率低下，且容易出错。

因此，如何在降低安全隐患的基础上，提高核相器相位检测精度是本领域的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压核相器在线监测系统及其工作方法，以实现对原线路、被测线路进行核相。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高压核相器在线监测系统，包括：位于原线路的第一从机、位于被测线路的第二从机；所述第一、第二从机适于分别将原线路、被测线路上的电压感应信号发送至主机；所述主机适于通过相应电压感应信号获得原线路与被测线路的电压相位差和/或幅值比。

进一步，所述第一从机与第二从机结构相同，且都包括：非接触式电压传感器，与非接触式电压传感器相连的信号采集处理模块，以及与该信号采集处理模块相连的从处理模块，所述从处理模块适于将原线路或被测线路上的电压感应信号转换为方波，并通过无线通讯模块将两方波同时发送至主机；所述主机适于通过两方波计算出原线路、被测线路上电压相位差和/或幅值比。

进一步，所述第一从机与第二从机分别输出方波A和方波B至主机；所述主机适于通过两方波计算出原线路、被测线路上的电压相位差，即所述主机中的主处理器适于设定时间原点，且根据该时间原点比较方波A和方波B的相位差；从时间原点开始，在方波A中，对于一个正半周，首次出现上升沿位置标记为a点，并将该方波A出现下降沿位置标记为c点；以及在方波B中，对于一个负半周，首次出现下降沿位置标记为b点，并将该方波B的上升沿位置标记为d点；通过上述a点与b点确定触发间隔时间T1，b点与c点确定触发间隔时间T2，c点和d点确定触发间隔时间T3；且通过上述触发间隔时间确定方波A和方波B的相位差φ，即

。

进一步，所述主处理器还适于计算出方波A和方波B在后续各方波周期内的各相位差φ，且通过多次计算求平均值以获得方波A与方波B的平均相位差作为所述电压相位差。

进一步，所述主机适于通过两方波计算出原线路、被测线路上的电压幅值比，即所述主机中的主处理器适于将方波A与方波B的幅值相比，以得到所述电压幅值比；以及通过多次计算求得所述电压幅值比的平均值。

又一方面，本发明还提供了一种高压核相器在线监测系统的方法，包括：

步骤S1，采集原线路、被测线路上的电压感应信号；

步骤S2，通过所述电压感应信号获得原线路与被测线路的电压相位差和/或幅值比。

进一步，所述步骤S2中通过所述电压感应信号获得原线路与被测线路的电压相位差和/或幅值比的方法包括：

将原线路、被测线路上的电压感应信号转换为方波，且通过两方波计算出原线路、被测线路上电压相位差和/或幅值比。

进一步，通过两方波计算出原线路、被测线路上电压相位差的方法包括：设定时间原点，且根据该时间原点比较方波A和方波B的相位差；从时间原点开始，在方波A中，对于一个正半周，首次出现上升沿位置标记为a点，并将该方波A出现下降沿位置标记为c点；以及在方波B中，对于一个负半周，首次出现下降沿位置标记为b点，并将该方波B的上升沿位置标记为d点；通过上述a点与b点确定触发间隔时间T1，b点与c点确定触发间隔时间T2，c点和d点确定触发间隔时间T3；且通过上述触发间隔时间确定方波A和方波B的相位差φ，即

。

进一步，通过两方波计算出原线路、被测线路上电压相位差的方法还包括：计算出方波A和方波B在后续各方波周期内的各相位差φ，且通过多次计算求平均值以获得方波A与方波B的平均相位差作为所述电压相位差。

进一步，通过两方波计算出原线路、被测线路上的电压幅值比的方法包括：

将方波A与方波B的幅值相比，以得到所述电压幅值比；以及通过多次计算求得所述电压幅值比的平均值。

所述第一、第二从机包括用于容纳电路板和电池的外壳、与该外壳相连的安装架；所述的工作方法还包括采用挂具将第一、第二从机分别挂到所述原线路、被测线路上；所述挂具包括：绝缘棒，设于绝缘棒的顶端且纵向截面呈L形的折板，折板包括纵向分布的竖板和横向分布的横板；竖板上设有一矩形的第一孔，所述绝缘棒上端横向固定设有一偏心轮，所述折板的横板与绝缘棒活动连接，且绝缘棒可相对于折板绕绝缘棒的中心轴旋转，并使上述偏心轮的边缘进出所述第一孔；所述折板的竖板的两端外侧设有一对限位钉，所述安装架包括：断面呈U字形的基板，基板上设有一对用于分别与所述一对限位钉滑动配合的凸字形孔；所述基板上、与所述一对凸字形孔之间设有限位孔，所述偏心轮随绝缘棒转动时，适于同时穿过第一孔和第二孔；使用时，将所述一对限位钉配合于所述一对凸字形孔内，并旋转绝缘棒使偏心轮同时穿过第一、第二孔，以使第一或第二从机与折板连接，然后提升绝缘棒以将第一或第二从机架设在相应的线路上，回转绝缘棒，使偏心轮脱离第一、第二孔并将绝缘棒往下移动，使所述一对限位钉与凸字形孔脱离，然后收回绝缘棒，完成第一或第二从机的挂设，该挂设过程步骤简便、安全可靠，且保证了测量的安全距离，同时节省了大量的人力及物力。

所述基板的侧面呈凹字形，所述外壳设于该基板的凹部，所述基板的U形部适于使基板套设在电缆上；所述限位钉包括钉帽，所述凸字形孔的中下部宽度大于限位钉的钉帽的直径，中上部的宽度小于限位钉钉帽的直径。

本发明的有益效果是，本发明的高压核相器在线监测系统及检测方法通过无线通讯模块实现从机与主机互联，通过相应从机分别采集原线路、被测线路的电压感应信号，避免了传统核相器需要工作人员攀爬电线杆，保证了人员安全；并且本发明还能够准确的检测出原线路与被测线路的电压相位差，必要时可以使用3组6只从机，一次性测试A、B、C三相原电缆和对应的匹配相位的被测试线缆；本发明大大减轻了工作的强度，降低了出错的可能性，最大可能的保障安全平稳的运行。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的高压核相器在线监测系统的原理框图；

图2是本发明的电压相位差计算涉及方波示意图；

图3是本发明的高压核相器在线监测方法流程图；

图4是高压线路在线核相仪用挂具的结构示意图；

图5是图4的右视图；

图6是第一、第二从机的外形结构示意图；

图7是图6的左视图；

图8是第一、第二从机挂设在折板上的结构示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1所示，本发明的一种高压核相器在线监测系统，包括：位于原线路（原电缆）的第一从机、位于被测线路（被测电缆）的第二从机；所述第一、第二从机适于分别将原线路、被测线路上的电压感应信号发送至主机；所述主机适于通过相应电压感应信号获得原线路与被测线路的电压相位差和/或幅值比。

所述主机包括主处理器，以及与该主处理器相连的显示屏、RS485串口、蓝牙模块、以太网模块、GSM模块等。且通过所述RS485串口、蓝牙模块、以太网模块、GSM模块可以将核相数据发送至后台服务器。

所述第一从机与第二从机结构相同，且包括：非接触式电压传感器，与非接触式电压传感器相连的信号采集处理模块，以及与该信号采集处理模块相连的从处理模块，所述从处理模块适于将原线路或被测线路上的电压感应信号转换为方波，并通过无线通讯模块将两方波同时发送至主机；所述主机适于通过两方波计算出原线路、被测线路上电压相位差和/或幅值比。

其中，无线通讯模块例如但不限于WiFi模块、3G/4G模块。所述第一从机与第二从机分别输出方波A和方波B至主机。

如图2所示，所述主机适于通过两方波计算出原线路、被测线路上电压相位差，即所述主机中的主处理器适于设定时间原点，且根据该时间原点比较方波A和方波B的相位差；从时间原点开始，在方波A中，对于一个正半周，首次出现上升沿位置标记为a点，并将该方波A出现下降沿位置标记为c点；以及在方波B中，对于一个负半周，首次出现下降沿位置标记为b点，并将该方波B的上升沿位置标记为d点；通过上述a点与b点确定触发间隔时间T1，b点与c点确定触发间隔时间T2，c点和d点确定触发间隔时间T3；且通过上述触发间隔时间确定方波A和方波B的相位差φ，即

。

所述主处理器还适于计算出方波A和方波B在后续各方波周期内的各相位差φ，且通过多次计算求平均值以获得方波A与方波B的平均相位差作为所述电压相位差。

所述主机适于通过两方波计算出原线路、被测线路上的电压幅值比，即所述主机中的主处理器适于将方波A与方波B的幅值相比，以得到所述电压幅值比；以及通过多次计算求得所述电压幅值比的平均值。

进一步，通过实时信号采集以及主处理器本身高采样率信号的输入和微秒级的计数器计时，可以获得精度很好的电源频率，相位和相位差数据。

然后在主机的显示屏（显示屏与主处理器相连）上直观显示波形和测试的数据。必要时可以使用3组6只从机，一次性测试A、B、C三相原线路和对应的匹配相位的被测试线路。大大减轻了工作的强度，降低了出错的可能性，最大可能的保障安全平稳的运行。

主、从处理器例如但不限于采用单片机、嵌入式处理器。

具体的，在实际操作过程中，从机数量可以为六个，分别连接原线路中三相电路，以及被测线路中的三相电路。

本实施例以第一从机和第二从机为例。

首先，主机开机后，主机发出查询从机的状态命令，通过无线信号发送到第一、第二从机，所述第一、第二从机将自身的电池电量信息及工作状态信息，通过无线信号反馈给主机，确认从机准备就绪，主机发出采集信号的命令同时到达第一、第二从机，否则转为异常处理。

随后，所述第一、第二从机适于分别将原线路、被测线路上的电压感应信号发送至主机；所述主机适于通过相应电压感应信号获得原线路与被测线路的电压相位差和/或幅值比；且所述相位差用于相位校验和相序校验，幅值比用于被测电压幅值的判断。

可选的，从机均安装在高压电缆的外侧，不与线芯直接接触，即可获得所需的信号，保证线缆本身的绝缘性不变。主机为手持设备，通过各从机的无线通讯模块获得相应电缆的电信号，从机可以长期安装在电缆上，因此，测试时，不需要工作人员攀爬电线杆。

平时从机的电池仅给无线通讯模块和从处理模块（采用单片机）供电，从处理模块仅在收到操作人员发来的指令后再管理和控制电压感应信号采集、处理。这种模式下从处理模块平时大部分时间处于休眠状态，仅在收到操作人员发来的指令后再给信号采集处理模块供电，信号采集处理模块随即工作来获取高压相位信号，测量的实时性不受任何影响影响，同时电池电量消耗极慢，而且从机中的大部分元器件和无线发射模块的损耗也很小，因此，整个从机的寿命会大大延长。

并且还将6路或更多的从机发送信号进行数字编码，使其脱离原有的2组数据一一对应测试的范畴，使用分别唤醒采集数据技术并结合多通道数据的传输技术，将数据的容量从2组拓展到6组（后期可以更多），以降低相互信号的干扰同时，增加容错率。

主机适于发送采样脉冲信号，第一、第二从机同时接收命令，同步采集两条线路上电压信号，由主机提供的采样脉冲信号作为第一、第二从机的采集信号的时间基准，保证两个从机测量数据的同时性，测试结果准确。

测试信号采集完毕，主机分别向各从机发出校准数据命令，由各从机分别根据接收到指令对测量的相位误差和幅值误差进行校正，主机根据采集到第一从机和第二从机的电压信号，主处理器模块计算出相位差和幅值比，相位差用于相位校验和相序校验；幅值比，用于电压幅值判断。在一段时间内（几分钟），将2组三相电源所有相位和相位差都计算出来的前提下，可以直接结算得出每组三相电源互相之间的对应关系，大大简化了整个核相的工作流程，代替了旧有的人工操作模式，提高了整个系统的正确性降低了因人员疏忽等造成的事故隐患。

实施例2

如图1至图3所示，在实施例1基础上，本发明的高压核相器在线监测系统的工作方法，包括高压核相器在线监测方法，包括如下步骤：

步骤S1，采集原线路、被测线路上的电压感应信号；

步骤S2，通过所述电压感应信号获得原线路与被测线路的电压相位差和/或幅值比。

所述步骤S2中通过所述电压感应信号获得原线路与被测线路的电压相位差和/或幅值比的方法包括：将原线路、被测线路上的电压感应信号转换为方波，且通过两方波计算出原线路、被测线路上电压相位差和/或幅值比。

通过两方波计算出原线路、被测线路上电压相位差的方法包括：

设定时间原点，且根据该时间原点比较方波A和方波B的相位差；

从时间原点开始，在方波A中，对于一个正半周，首次出现上升沿位置标记为a点，并将该方波A出现下降沿位置标记为c点；以及在方波B中，对于一个负半周，首次出现下降沿位置标记为b点，并将该方波B的上升沿位置标记为d点；通过上述a点与b点确定触发间隔时间T1，b点与c点确定触发间隔时间T2，c点和d点确定触发间隔时间T3；

且通过上述触发间隔时间确定方波A和方波B的相位差φ，即

。

通过两方波计算出原线路、被测线路上电压相位差的方法还包括：计算出方波A和方波B在后续各方波周期内的各相位差φ，且通过多次计算求平均值以获得方波A与方波B的平均相位差作为所述电压相位差。

通过两方波计算出原线路、被测线路上的电压幅值比的方法包括：将方波A与方波B的幅值相比，以得到所述电压幅值比；以及通过多次计算求得所述电压幅值比的平均值。

实施例3

在上述实施例的基础上，见图4-8，所述第一、第二从机3包括用于容纳电路板和电池的外壳9、与该外壳9相连的安装架；所述的高压核相器在线监测系统的工作方法还包括采用挂具将第一、第二从机分别挂到所述原线路、被测线路上。

所述挂具包括：绝缘棒1，设于绝缘棒1的顶端且纵向截面呈L形的折板2，折板2包括纵向分布的竖板和横向分布的横板；竖板上设有一矩形的第一孔7，所述绝缘棒1上端横向固定设有一偏心轮4，所述折板2的横板与绝缘棒1活动连接，且绝缘棒1可相对于折板2绕绝缘棒1的中心轴旋转，并使上述偏心轮4的边缘进出所述第一孔7；所述折板2的竖板的两端外侧设有一对限位钉5，所述安装架包括：断面呈U字形的基板23，基板23上设有一对用于分别与所述一对限位钉5滑动配合的凸字形孔6；所述基板23上、与所述一对凸字形孔6之间设有限位孔8，所述偏心轮4随绝缘棒1转动时，适于同时穿过第一孔7和第二孔8。

所述基板23的侧面呈凹字形，所述外壳9设于该基板23的凹部，所述基板23的U形部适于使基板23套设在电缆11上；所述限位钉5包括钉帽5-1，所述凸字形孔6的中下部宽度大于限位钉5的钉帽5-1的直径，中上部的宽度小于限位钉5钉帽5-1的直径。

所述绝缘棒1为可伸缩式绝缘棒，以便于携带并适用于与各种高度。

使用时，将所述一对限位钉5配合于所述一对凸字形孔6内，并旋转绝缘棒使偏心轮同时穿过第一、第二孔，以使第一或第二从机3与折板连接，然后提升绝缘棒1以将第一或第二从机3架设在相应的线路上，回转绝缘棒，使偏心轮脱离第一、第二孔并将绝缘棒往下移动，使所述一对限位钉与凸字形孔6脱离，然后收回绝缘棒，完成第一或第二从机3的挂设，该挂设过程步骤简便、安全可靠，且保证了测量的安全距离，同时节省了大量的人力及物力。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。