[0001] 本发明涉及一种全屏蔽高压电流的测量装置， 属于高压电力设备测量领 域。

背景技术

[0002] 目前， 高压电力设备试验中， 当试验数据从高压端读取时， 必须用到高 压测量装置， 由于高压端强电场的限制，测量电路或者相关 表计须在全屏蔽的金 属壳中工作， 而以电磁波从全屏蔽环境中向外传递数据也不 可能，这就导致如下 问题：

1、 在用的大部分高压电流测量装置的输入、 测量、 显示均在高电压端完成， 试 验人员靠人眼读取高压端显示值， 受到现场光线， 试验人员视力， 安全距离等诸 多因素的影响， 造成用户读取数据不便， 从高压端读取测量值存在安全隐患， 同 时， 试验小组还要专设一人读数， 降低了工作效率。

[0003] 2、 有利用光纤传递信号到低压区的产品， 这种方式并非真正的全屏蔽测 量， 同时受到工作环境温湿度和光纤材料绝缘性能 的的影响， 限制了使用范围。 发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供了一种方便 、 安全、 可靠同时又能保 证全屏蔽测量精度的高压电流测量装置， 能远距离发送试验数据， 消除人眼读数 带来的不便和隐患， 避免占用人员， 提高工作效率。

[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

本发明包括组成圆环形屏蔽腔室的左壳体、 右壳体，所述左壳体和右壳体螺纹连 接； 在所述右壳体的顶端设有测试芯线孔，在所述 右壳体底端设有装按压开关机 构的开关孔，在所述圆环形屏蔽腔室的内环壁 上设有用于穿过红外线的红外线孔 以及穿过按压开关机构的第一推杆的推杆孔， 所述推杆孔位于开关孔的正上方； 在所述圆环形屏蔽腔室内装有圆环形印制电路 板，在所述圆环形屏蔽腔室的内环 壁所围成的空间内装有圆形印制电路板； 在所述红外线孔上装有屏蔽层，在所述 圆环形屏蔽腔室的内环壁的两端口装有挡板；

所述按压开关机构包括导电金属片、 弹簧、 第一推杆、 第二推杆和弹簧限位 套； 所述导电金属片覆盖在所述开关孔上； 所述弹簧一端固定在导电金属片上， 其另一端连接第二推杆的下端， 所述第一推杆固定在第二推杆上；

所述测量装置还包括装在圆环形印制电路板上 的被测信号分析处理电路和装 在圆形印制电路板上的被测信号发射电路；

所述被测信号分析处理电路包括第一电源稳压 电路、 被测信号采样及滤波电 路、第一单片机处理电路和红外发射电路； 所述被测信号发射电路包括第二电源 稳压电路、 红外接收电路、 第二单片机处理电路和无线数据传输电路；

所述被测信号采样及滤波电路经第一单片机处 理电路接红外发射电路， 所述 第一电源稳压电路的相应输出端分别接第一单 片机处理电路和红外发射电路的 相应输入端； 所述红外接收电路经第二单片机处理电路接无 线数据传输电路，所 述第二电源稳压电路的相应输出端分别接第二 单片机处理电路和红外接收电路 的相应输入端；所述红外发射电路和红外接收 电路通过所述圆环形屏蔽腔室的内 环壁上的红外线孔传输红外线信号。

[0006] 所述第一电源稳压电路包括稳压器芯片 U2及其外围元件电容 C7~C9、电 阻 R11~R12、开关 K1和电池 El ; 所述电池 El正极经开关 K1接稳压器芯片 U2 的 1脚， 电池 E1的负极接地； 所述电容 C8接在稳压器芯片 U2的 1脚和 2脚之 间， 所述稳压器芯片 U2的 1脚和 3脚相连接， 所述稳压器芯片 U2的 2脚接地， 所述电容 C9接在稳压器芯片 U2的 5脚和地之间； 所述稳压器芯片 U2的 1脚 为 +4.2V, 其 5脚为 +3.3V; 所述电容 C7与电阻 R11并联后与 R12串联， 然后接 入 +4.2V和地之间； 所述第二电源稳压电路包括稳压器芯片 U4及其外围元件电 容 C10~C11、 C14、 电阻 R13~R14、 开关 K2和电池 E2; 所述第二电源稳压电路 和第一电源稳压电路的结构相同；所述第一推 杆和第二推杆分别控制第一电源稳 压电路和第二电源稳压电路的开关 K1和 Κ2;

所述被测信号滤波及稳压电路包括熔断器 F1、双向击穿二极管 Dl、电阻 R1~R8、 电容 C1~C4、 运算放大器 IC1 IC2和接口 J1 ; 所述被测信号经测试芯线孔和开 关孔分别连接接口 J1的 1脚和 2脚；所述接口 J1的 1脚依次经熔断器 Fl、双向 击穿二极管 D1与接口 J1 的 2脚相连接； 所述接口 J1 的 2脚接地； 所述电阻 1-R2串联后接在双向击穿二极管 D1两端；所述电阻 R1与双向击穿二极管 D1 的节点依次经电阻 R3、 R5、 R7接运算放大器 IC1的同相输入端； 所述电阻 R1 与 R2的节点依次经电阻 R4、 R6、 R8接运算放大器 IC2的同相输入端； 所述电 阻 R3和 R5的节点经电容 C1接地， 所述电阻 R5和 R7的节点经电容 C3接地， 所述电阻 R4和 R6的节点经电容 C2接地， 所述电阻 R6和 R8的节点经电容 C4 接地;所述运算放大器 IC1的输出端与其反相输入端相连接，所述运算 放大器 IC2 的输出端与其反相输入端相连接；

所述第一单片机处理电路包括单片机 U1 及其外围元件电容 C5 C6; 所述电容 C5接在 +3.3 V和单片机 U1 的 9脚之间， 所述电容 C6接在 +3.3 V和单片机 U1 的 22脚之间； 所述单片机 U1的 1~2脚分别对应接运算放大器 IC1 IC2的输出 端； 所述单片机 U1的 3脚接电阻 R11 R12的节点； 所述单片机 U1的 4~9、 22 脚接地， 其 10、 21脚接 +3.3V;

所述红外发射电路包括 LED红外发光二极管、 电阻 R9~R10、 三极管 Q1 ; 所述 LED红外发光二极管、 电阻 R9串联后接在 +3.3V和三极管 Q1的集电极之间， 所述三极管 Q1的基极经电阻 R10接单片机 U1的 17脚，所述三极管 Q1的发射 极接地；

所述红外接收电路包括红外接收器、 电阻 R15、 电容 C15、 接口 J2; 所述红外接 收器接入接口 J2; 所述电阻 R15和电容 C15串联后接在 +3.3V和地之间， 所述 电阻 R15和电容 C15的节点接入接口 J2的 3脚， 所述接口 J2的 2脚接地； 所 述圆环形屏蔽腔室 （1 ) 的内环壁上的红外线孔 （6) 的两侧分别对应放置 LED 红外发光二极管和红外接收器；

所述第二单片机处理电路包括单片机 U3及其外围元件电容 C12 C13 ;所述第二 单片机处理电路与第一单片机处理电路结构相 同； 所述单片机 U3的 18脚接入 接口 J2的 1脚；

所述无线数据传输电路包括无线传输芯片 U5及其外围元件电容 C16; 所述无线 传输芯片 U5的 〜 Ί脚分别对应接单片机 U3的 20、 16、 13-15 , 19脚， 所述电 容 C16接在无线传输芯片 U5的 1脚和地之间， 所述无线传输芯片 U5的 1脚接 +3.3V, 所述无线传输芯片 U5的 8脚接地。

[0007] 所述运算放大器 IC1 IC2的型号为 LM358; 所述单片机 Ul、 U3的型号 为 C8051F50/2; 所述稳压器芯片 U2、 U4的型号为 SP6201 ; 所述红外接收器的 型号为 TSOP34838; 所述无线传输芯片 U5的型号为 PTR6000M, 2.4G; 所述电 池 El、 E2的型号为 16340锂电池。 [0008] 本发明所产生的积极效果如下：

( 1 ) 本发明利用红外线信号传播方式不同于电磁波 的特性， 将测量数据从圆环 形屏蔽腔室中传递出来，测量数据在非屏蔽的 圆环形屏蔽腔室 1的内环壁所围成 的空间中以射频形式进行第二次发射， 在保证全屏蔽环境下的测量精度的同时， 最终配合接收设备实现远程全方向的接收显示 ， 改变以往靠人眼读取高压端数 据， 使整个试验过程中试验人员不必靠近高压端， 避免由此带来的安全隐患， 提 高了工作效率， 在保证精度的同时避免了读取高压端数据带来 的潜在风险；

(2) 在圆环形屏蔽腔室内、 外分别采用第一、 二电源稳压电路， 实现双电源独 立； 采用按压开关机构同时控制圆环形屏蔽腔室内 、 外电源的通断， 壳体内、 外 电路在电气上实现完全隔离。

附图说明

[0009] 图 1为本发明的电路原理块图；

图 2为本发明的正视图；

图 3为本发明的左视图；

图 4为本发明的 A-A剖视图；

图 5为本发明中圆环形印制电路板上的电路原理� �；

图 6为本发明的圆形印制电路板上的电路原理图� �

[0010] 其中， 1圆环形屏蔽腔室、 2左壳体、 3右壳体、 4测试芯线孔、 5开关孔、 6红外线孔、 7推杆孔、 8挡板、 9导电金属片、 10弹簧、 11第一推杆、 12第二 推杆、 13弹簧定位套。

具体实施方式

[0011] 下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说 明：

由图 1~6所示的实施例可知， 它包括组成圆环形屏蔽腔室 1的左壳体 2、 右壳体 3， 所述左壳体 2和右壳体 3螺纹连接； 在所述右壳体 3的顶端设有测试芯线孔 4， 在所述右壳体 3底端设有装按压开关机构的开关孔 5， 在所述圆环形屏蔽腔 室 1的内环壁上设有用于穿过红外线的红外线孔 6以及穿过按压开关机构的第一 推杆 11的推杆孔 7， 所述推杆孔 7位于开关孔 5的正上方； 在所述圆环形屏蔽 腔室 1内装有圆环形印制电路板，在所述圆环形屏� �腔室 1的内环壁所围成的空 间内装有圆形印制电路板； 在所述红外线孔 6上装有屏蔽层，在所述圆环形屏蔽 腔室 1的内环壁的两端口装有挡板 8;

所述按压开关机构包括导电金属片 9、 弹簧 10、 第一推杆 11、 第二推杆 12 和弹簧限位套 13 ; 所述导电金属片 9覆盖在所述开关孔 5上； 所述弹簧 10—端 固定在导电金属片 9上， 其另一端连接第二推杆 12的下端， 所述第一推杆 11固 定在第二推杆 12上；

所述测量装置还包括装在圆环形印制电路板上 的被测信号分析处理电路和装 在圆形印制电路板上的被测信号发射电路；

所述被测信号分析处理电路包括第一电源稳压 电路、 被测信号采样及滤波电 路、第一单片机处理电路和红外发射电路； 所述被测信号发射电路包括第二电源 稳压电路、 红外接收电路、 第二单片机处理电路和无线数据传输电路；

所述被测信号采样及滤波电路经第一单片机处 理电路接红外发射电路， 所述 第一电源稳压电路的相应输出端分别接第一单 片机处理电路和红外发射电路的 相应输入端； 所述红外接收电路经第二单片机处理电路接无 线数据传输电路，所 述第二电源稳压电路的相应输出端分别接第二 单片机处理电路和红外接收电路 的相应输入端； 所述红外发射电路和红外接收电路通过所述圆 环形屏蔽腔室 1 的内环壁上的红外线孔传输红外线信号。

[0012] 所述第一电源稳压电路包括稳压器芯片 U2及其外围元件电容 C7~C9、电 阻 R11~R12、开关 K1和电池 El ; 所述电池 El正极经开关 K1接稳压器芯片 U2 的 1脚， 电池 E1的负极接地； 所述电容 C8接在稳压器芯片 U2的 1脚和 2脚之 间， 所述稳压器芯片 U2的 1脚和 3脚相连接， 所述稳压器芯片 U2的 2脚接地， 所述电容 C9接在稳压器芯片 U2的 5脚和地之间； 所述稳压器芯片 U2的 1脚 为 +4.2V, 其 5脚为 +3.3V; 所述电容 C7与电阻 R11并联后与 R12串联， 然后接 入 +4.2V和地之间； 所述第二电源稳压电路包括稳压器芯片 U4及其外围元件电 容 C10~C11、 C14、 电阻 R13~R14、 开关 K2和电池 E2; 所述第二电源稳压电路 和第一电源稳压电路的结构相同；所述第一推 杆 11和第二推杆 12分别控制第一 电源稳压电路和第二电源稳压电路的开关 K1和 Κ2;

所述被测信号滤波及稳压电路包括熔断器 F1、双向击穿二极管 Dl、电阻 R1~R8、 电容 C1~C4、 运算放大器 IC1 IC2和接口 J1 ; 所述被测信号经测试芯线孔 4和 开关孔 5分别连接接口 J1的 1脚和 2脚； 所述接口 J1的 1脚依次经熔断器 Fl、 双向击穿二极管 Dl与接口 Jl 的 2脚相连接； 所述接口 J1的 2脚接地； 所述电 阻 R1 R2串联后接在双向击穿二极管 D1两端； 所述电阻 R1与双向击穿二极管 D1的节点依次经电阻 R3、 R5、 R7接运算放大器 ICl的同相输入端； 所述电阻 R1与 R2的节点依次经电阻 R4、 R6、 R8接运算放大器 IC2的同相输入端； 所述 电阻 R3和 R5的节点经电容 C1接地，所述电阻 R5和 R7的节点经电容 C3接地， 所述电阻 R4和 R6的节点经电容 C2接地， 所述电阻 R6和 R8的节点经电容 C4 接地;所述运算放大器 IC1的输出端与其反相输入端相连接，所述运算 放大器 IC2 的输出端与其反相输入端相连接；

所述第一单片机处理电路包括单片机 U1 及其外围元件电容 C5 C6; 所述电容 C5接在 +3.3 V和单片机 U1 的 9脚之间， 所述电容 C6接在 +3.3 V和单片机 U1 的 22脚之间； 所述单片机 U1的 1~2脚分别对应接运算放大器 IC1 IC2的输出 端； 所述单片机 U1的 3脚接电阻 R11 R12的节点； 所述单片机 U1的 4~9、 22 脚接地， 其 10、 21脚接 +3.3V;

所述红外发射电路包括 LED红外发光二极管、 电阻 R9~R10、 三极管 Q1 ; 所述 LED红外发光二极管、 电阻 R9串联后接在 +3.3V和三极管 Q1的集电极之间， 所述三极管 Q1的基极经电阻 R10接单片机 U1的 17脚，所述三极管 Q1的发射 极接地；

所述红外接收电路包括红外接收器、 电阻 R15、 电容 C15、 接口 J2; 所述红外接 收器接入接口 J2; 所述电阻 R15和电容 C15串联后接在 +3.3V和地之间， 所述 电阻 R15和电容 C15的节点接入接口 J2的 3脚， 所述接口 J2的 2脚接地； 所 述圆环形屏蔽腔室 1的内环壁上的红外线孔 6的两侧分别对应放置 LED红外发 光二极管和红外接收器；

所述第二单片机处理电路包括单片机 U3及其外围元件电容 C12 C13 ;所述第二 单片机处理电路与第一单片机处理电路结构相 同； 所述单片机 U3的 18脚接入 接口 J2的 1脚；

所述无线数据传输电路包括无线传输芯片 U5及其外围元件电容 C16; 所述无线 传输芯片 U5的 〜 Ί脚分别对应接单片机 U3的 20、 16、 13-15 , 19脚， 所述电 容 C16接在无线传输芯片 U5的 1脚和地之间， 所述无线传输芯片 U5的 1脚接 +3.3V, 所述无线传输芯片 U5的 8脚接地。 [0013] 所述运算放大器 IC1 IC2的型号为 LM358; 所述单片机 Ul、 U3的型号 为 C8051F50/2; 所述稳压器芯片 U2、 U4的型号为 SP6201 ; 所述红外接收器的 型号为 TSOP34838; 所述无线传输芯片 U5的型号为 PTR6000M, 2.4G; 所述电 池 El、 E2的型号为 16340锂电池。

[0014] 本发明的工作原理：

使用圆环形屏蔽腔室封装被测信号分析处理电 路， 圆环形屏蔽腔室可以有效 消除电暈，金属材质的屏蔽外壳使被测信号分 析处理电路不受工作时高电场的影 响；

所述接口 J1的 2脚连接开关孔 5， 所述开关孔 5经一端带螺纹的柱状金属连接 件与高压发生器相连接， 于是从接口 J1的 2脚输入负高压， 然后依次经过地、 电阻 R2~R1、熔断器 F1后，从接口 J1的 1脚输出经所述测试芯线孔 4中的屏蔽 线连接被测试的避雷器、 变压器、 绝缘子等试验品， 电流在电阻 R1 R2上产生 的压降经过 RC滤波网络后， 经过运算放大器电压跟随， 被第一单片机处理电路 采集、处理， 然后通过红外发射电路发送红外调制信号， 通过红外接收电路接收 到的数据被第二单片机处理电路采集、处理， 第二单片机处理电路控制无线数据 传输电路将接收的数据以高频信号发射后被远 程设备接收并在液晶屏上显示； 无线发射电路处于圆环形屏蔽腔室 1的内环壁所围成的空间中，这样设计的好处 是， 第一， 使高频电磁波可以发射出来， 因为高频电磁波在圆环形屏蔽腔室 1 中被屏蔽掉无法发射出来； 第二， 圆环形屏蔽腔室 1的内环壁所围成的空间中心 处电位高， 但是电场强度小， 可以防止发射电路放电损坏。

[0015] 所述红外线孔 6 上装有屏蔽层可选用导电玻璃， 因为红外线可以通过导 电玻璃， 但是电磁波不能通过导电玻璃， 所以圆环形屏蔽腔室 1内、外通过红外 线交互数据， 在圆环形屏蔽腔室 1的内环壁上的红外线孔 6， 其内、 外边分别对 应放置 LED红外发光二极管和红外接收器， 使得信号从圆环形屏蔽腔室 1 内部 传出来。

[0016] 所述左壳体和右壳体可采用铝质壳体。

[0017] 所述圆环形屏蔽腔室 1 内、 外分别采用第一电源稳压电路和第二电源稳 压电路， 实现双电源独立； 所述按压开关机构同时控制圆环形屏蔽腔室 1内、外 电源的通断， 内、 外双开关同步动作， 即壳体内、 外电路在电气上完全独立。 [0018] 本发明的使用方法：

首先，将固定于高压发生器上的柱状金属连 接件与全屏蔽高压电流的测量装置上 的开关孔 5相连接，将所述测试芯线孔 4通过屏蔽线连接到被测试的避雷器、变 压器、 绝缘子等试验品上， 启动测量， 初始化设备；

然后， 通过全屏蔽高压电流的测量装置将测得并处理 好的数据通过 2.4G高频电 磁波发送给位于低压区域的工作人员手持的无 线接收装置中。