高壓驗(yàn)電器專(zhuān)利技術(shù)綜述

李萍萍 李牧瀟

摘 要：高壓驗(yàn)電器是電力行業(yè)重要的工具。本文立足于專(zhuān)利文獻(xiàn)，對(duì)高壓驗(yàn)電器的專(zhuān)利申請(qǐng)情況進(jìn)行分析，梳理其技術(shù)發(fā)展的脈絡(luò)，介紹主要技術(shù)分支，對(duì)重點(diǎn)專(zhuān)利的技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行梳理和比較，并對(duì)未來(lái)的研究方向提出建議，以期為相關(guān)領(lǐng)域的審查工作提供技術(shù)支持，也為相關(guān)的企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：高壓驗(yàn)電器;非接觸式;專(zhuān)利申請(qǐng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM933.23文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）16-0147-03

Abstract： High-voltage electroscope is an important tool in the power industry. Based on patent documents， this paper analyzed the patent applications of the technology， sorted out the development route of the technology， introduced the main technology branches， sorted out and compared the technical points of key patents，and put forward suggestions on the future research direction， in order to provide technical support for the examination of relevant fields， provide technical reference for relevant enterprises and research institutions.

Keywords： high-voltage electroscope;non-contact;patent application

高壓驗(yàn)電器主要用于檢驗(yàn)高壓電力設(shè)備是否帶電[1-2]，是電力行業(yè)不可或缺的工具。隨著我國(guó)電力事業(yè)的飛速發(fā)展和電網(wǎng)改革的不斷推進(jìn)，高壓驗(yàn)電器被廣泛使用。

1 高壓驗(yàn)電器專(zhuān)利整體情況

本節(jié)利用incoPat專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行專(zhuān)利檢索，通過(guò)分類(lèi)號(hào)（G01R19/145、G01R19/155、G01R19/165、G01R1/04、G01R31/00、G01R31/02、G01R31/12）和關(guān)鍵詞（驗(yàn)電、帶電;高壓;可視、角度、照明;集成、智能、接觸），檢索高壓驗(yàn)電器技術(shù)的相關(guān)專(zhuān)利。由于2021年的數(shù)據(jù)未全部公開(kāi)，專(zhuān)利文獻(xiàn)量較少，因此，本文的檢索數(shù)據(jù)截至2020年12月31日，共檢索到845項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)。

圖1是高壓驗(yàn)電器專(zhuān)利申請(qǐng)量變化。從圖1可以看出，20世紀(jì)80年代以前，高壓驗(yàn)電器一直處于萌芽發(fā)展期，專(zhuān)利申請(qǐng)量較少。其后出現(xiàn)了兩個(gè)較為明顯的增長(zhǎng)階段，第一階段為1986—1994年，第二階段為1996年至今。尤其是21世紀(jì)之后，隨著電網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，驗(yàn)電器的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，推動(dòng)了該技術(shù)的發(fā)展，申請(qǐng)量呈現(xiàn)出較大幅度的增長(zhǎng)。

圖2為高壓驗(yàn)電器專(zhuān)利申請(qǐng)國(guó)申請(qǐng)量分布。從圖2可以看出，該領(lǐng)域的主要專(zhuān)利申請(qǐng)集中在中國(guó)、日本、美國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家和地區(qū)。其中，中國(guó)的申請(qǐng)量明顯高于其他國(guó)家，這與我國(guó)人口眾多和用電需求大的客觀情況是分不開(kāi)的，同時(shí)也體現(xiàn)出中國(guó)電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域?qū)夹g(shù)研發(fā)、專(zhuān)利保護(hù)的重視。

圖3為高壓驗(yàn)電器領(lǐng)域排名前十位的申請(qǐng)人分布圖。從圖3可以看出，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人中，國(guó)家電網(wǎng)公司的總申請(qǐng)量遙遙領(lǐng)先，其次是隸屬于南方電網(wǎng)的廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司，專(zhuān)業(yè)制造驗(yàn)電器的上海琦峰驗(yàn)電器有限公司排名第三位。日本礙子株式會(huì)社（NGK INSULATORS LTD）是前十位申請(qǐng)人中唯一的國(guó)外企業(yè)。

2 高壓驗(yàn)電器重點(diǎn)專(zhuān)利分布和重要技術(shù)分支

本部分對(duì)高壓驗(yàn)電器的重點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行闡述，分析重要技術(shù)分支及各分支下的重點(diǎn)專(zhuān)利。從前述統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，中國(guó)在該技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)的主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)，故以下專(zhuān)利分析主要針對(duì)我國(guó)高壓驗(yàn)電器領(lǐng)域的專(zhuān)利情況。

2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

高壓驗(yàn)電器一般由金屬接觸端、高壓指示器、絕緣部分以及握手部分組成。《330 kV-500 kV便攜式雙聲雙光高壓交流驗(yàn)電器》（CN99219266.8）、《一種組合式高壓驗(yàn)電器》（CN201020249208.4）、《防脫落型高壓驗(yàn)電器》（201220090196）等專(zhuān)利較早公開(kāi)的高壓驗(yàn)電器的結(jié)構(gòu)，通過(guò)伸縮絕緣桿的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)握桿的抽拉式，便于攜帶。此后的《一種改進(jìn)型高壓驗(yàn)電器》（CN201520380102.0）、《一種多功能高壓驗(yàn)電器》（CN201620183056.X）等專(zhuān)利在采用類(lèi)似的伸縮調(diào)節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上，通過(guò)萬(wàn)向頭、鉸接等形式，使高壓驗(yàn)電器的觸頭可以調(diào)節(jié)角度，從而在測(cè)量時(shí)使觸頭與被測(cè)物體垂直，調(diào)節(jié)方式更加人性化。上述專(zhuān)利技術(shù)的使用基于手動(dòng)調(diào)節(jié)、人力參與，而較新的《一種高壓驗(yàn)電裝置》（CN201620329164.3）專(zhuān)利公開(kāi)了一種高壓驗(yàn)電裝置，其通過(guò)電動(dòng)推桿來(lái)調(diào)節(jié)驗(yàn)電器的高度，通過(guò)角度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)整驗(yàn)電頭的角度。機(jī)電技術(shù)的引入，使驗(yàn)電器的高度和角度調(diào)節(jié)更加便利。

2.2 可視性改進(jìn)

傳統(tǒng)的高壓驗(yàn)電器中，聲光報(bào)警器是最常見(jiàn)的指示設(shè)置，通過(guò)二極管、氖管等給出發(fā)光提示，通過(guò)蜂鳴器給出聲音提示，《高壓驗(yàn)電器》（CN97205611.4）、《一種高壓聲光驗(yàn)電器》（CN201721350218.5）等眾多專(zhuān)利中均涉及上述設(shè)置。由于高壓驗(yàn)電器的使用環(huán)境較為復(fù)雜，包含強(qiáng)烈日光、強(qiáng)噪聲背景、夜間光線昏暗等較為惡劣的工作環(huán)境，這些情況下工作人員無(wú)法順利獲得驗(yàn)電器的聲光信號(hào)。對(duì)于弱光線環(huán)境下的使用，《一種夜視高壓驗(yàn)電器》（CN201420244680.7）、《一種高壓驗(yàn)電器》（201420863969）在驗(yàn)電器手柄處的防護(hù)環(huán)附近設(shè)置了燈光指示，使操作人員在夜間作業(yè)時(shí)能夠看清手柄位置，提高了安全性;《一種可驗(yàn)電和夜間使用絕緣操作桿高壓拉閘桿》（CN201620488796.4）、《可調(diào)節(jié)式夜用高壓驗(yàn)電器》（CN201710807395.X）在驗(yàn)電器靠近觸頭的一端設(shè)置了探照燈，使操作人員在弱光線環(huán)境下工作時(shí)能看清驗(yàn)電部位，進(jìn)一步降低夜間操作的難度。對(duì)于強(qiáng)烈日光下的使用，《伸縮桿數(shù)字顯示高壓驗(yàn)電器》（CN201210569468.3）、《數(shù)字化復(fù)合功能型高壓驗(yàn)電器》（CN201510419382）在高壓驗(yàn)電器的結(jié)構(gòu)中引入了數(shù)字顯示屏的相關(guān)設(shè)置，通過(guò)數(shù)字顯示屏直觀地將驗(yàn)電結(jié)果顯示出來(lái)，便于觀察。對(duì)于強(qiáng)噪聲環(huán)境下的使用，《一種新型高壓智能語(yǔ)音驗(yàn)電器》（CN201520451013.0）在檢測(cè)到電壓信號(hào)時(shí)重復(fù)發(fā)出“高壓、危險(xiǎn)，10 kV安全距離為0.7 m”的智能語(yǔ)音，并給出震動(dòng)提示，有效避免了強(qiáng)噪聲環(huán)境下漏聽(tīng)、誤判的情況。

2.3 功能集成改進(jìn)

早期的功能集成改進(jìn)主要是利用驗(yàn)電器操作桿的絕緣性能，在驗(yàn)電器基礎(chǔ)上拓展了絕緣桿、拉閘桿、接地棒、核相等的功能[3]，例如，在《多功能電氣倒閘操作桿》（CN93212294.9）、《多功能電氣絕緣操作桿失效》（CN200420011812.8）、《多功能便攜式拉閘桿》（CN201020557036.7）、《一種具有驗(yàn)電功能的核相裝置》（CN201420034124.7）等專(zhuān)利中，相關(guān)功能的拓展使操作人員在現(xiàn)場(chǎng)可以攜帶更少的操作工具，實(shí)現(xiàn)一物多用。近年來(lái)，對(duì)驗(yàn)電器的功能有了新的拓展。隨著數(shù)字顯示器功能在驗(yàn)電器中的應(yīng)用，一些集成度高的高壓驗(yàn)電器除了能檢驗(yàn)電力設(shè)備是否帶電外，還能檢驗(yàn)出電力設(shè)備所帶電的電壓電流相位或是顯示出具體的電壓數(shù)值[4]，例如，《用于電力線路運(yùn)檢的10 kV多功能驗(yàn)電器及驗(yàn)電系統(tǒng)》（CN201611013619.1）提出了其顯示器能夠顯示電壓值和電壓類(lèi)型。由于高壓檢測(cè)應(yīng)用中存在不同電壓等級(jí)的情況，衍生了對(duì)電壓檢測(cè)功能的多壓級(jí)化改進(jìn)。對(duì)于接觸式高壓驗(yàn)電器，《多功能接觸式電容型高壓驗(yàn)電器失效》（CN201420413615.2）、《一種廣域組合便捷式高壓驗(yàn)電器》（CN201821448986.9）提出了絕緣桿可更換多個(gè)電壓等級(jí)的驗(yàn)電器頭;對(duì)于非接觸式傳感器，《數(shù)字化復(fù)合功能型高壓驗(yàn)電器》（CN201510419382.6）、《一種正弦波全回路自檢多量程高壓驗(yàn)電器》（CN201721091145.2）提出了根據(jù)不同電壓等級(jí)選擇不同電壓擋位來(lái)測(cè)量，估算出線路電壓，從而判斷是感應(yīng)電壓還是工作電壓。電壓檢測(cè)功能和多壓級(jí)化功能的實(shí)現(xiàn)，給操作人員帶來(lái)了極大的便利，使高壓電氣設(shè)備的帶電檢測(cè)更加精準(zhǔn)。

2.4 智能化改進(jìn)

近年來(lái)，隨著智能化技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)安全便捷的高追求，各項(xiàng)新技術(shù)被應(yīng)用于高壓驗(yàn)電器中。首先是智能語(yǔ)音技術(shù)的應(yīng)用，《一種基于語(yǔ)音控制的智能驗(yàn)電器》（CN201910666793.3）中將語(yǔ)音控制系統(tǒng)引入驗(yàn)電器中，通過(guò)語(yǔ)音命令直接對(duì)驗(yàn)電器操控，無(wú)須人力操作、輕松驗(yàn)電。其次是新型智能設(shè)備的應(yīng)用，專(zhuān)利《驗(yàn)電器》（CN201510526782.7）中的驗(yàn)電器，不僅可測(cè)得待測(cè)物上的具體電壓數(shù)值，而且可通過(guò)操作人員佩戴的智能手表屏幕顯示檢測(cè)結(jié)果，并能發(fā)出震動(dòng)和/或語(yǔ)音提示。再次是機(jī)械自動(dòng)化的運(yùn)用，《高壓伸縮驗(yàn)電器升降裝置》（CN201822028585.4）中通過(guò)機(jī)械助力的行走小車(chē)來(lái)操控驗(yàn)電器高度和角度，消除了人力舉起驗(yàn)電器的安全隱患;《超高壓驗(yàn)電及裝拆地線操作機(jī)器人》（CN201920759391.3）提出了一種超高壓驗(yàn)電操作機(jī)器人，其中遙控車(chē)能通過(guò)操作桿固定裝置將操作桿帶到目標(biāo)操作位置，并設(shè)置了無(wú)線攝像頭，方便操作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行錄像;《一種基于無(wú)人機(jī)技術(shù)的220 kV戶外變電設(shè)備驗(yàn)電器》（CN201910486142.6）提供了一種基于無(wú)人機(jī)技術(shù)的220 kV戶外變電設(shè)備驗(yàn)電器，使作業(yè)人員不直接與高壓電氣設(shè)備接觸，通過(guò)遙控裝置實(shí)現(xiàn)高壓驗(yàn)電檢測(cè)，顯著提升了安全性。

2.5 非接觸式驗(yàn)電器

上文提到的驗(yàn)電器大多為接觸式驗(yàn)電器，實(shí)際上，還有非接觸式驗(yàn)電器[5]。該類(lèi)驗(yàn)電器不直接與高壓線接觸，利用高壓線附近的電場(chǎng)來(lái)檢測(cè)高壓線路是否帶電，從而發(fā)出有電或無(wú)電的檢測(cè)信息。該類(lèi)驗(yàn)電器的出現(xiàn)晚于接觸式驗(yàn)電器，其分支下的專(zhuān)利文獻(xiàn)量也相對(duì)較少，相關(guān)的專(zhuān)利技術(shù)較多是驗(yàn)電器內(nèi)部檢測(cè)電路的改進(jìn)。例如，《非接觸式特高壓驗(yàn)電儀》（CN200720125147.9）、《智能型特高壓驗(yàn)電器》（CN201020170413.1）均采用了基于紫外光譜的電暈放電檢測(cè)技術(shù)，并通過(guò)紅外傳感器來(lái)對(duì)測(cè)量位置進(jìn)行定位，配合實(shí)現(xiàn)非接觸式特高壓設(shè)備的驗(yàn)電。《智能非接觸式高壓驗(yàn)電器》（CN200920288864.2）在實(shí)現(xiàn)非接觸驗(yàn)電的基礎(chǔ)上，能夠針對(duì)不同的電壓等級(jí)進(jìn)行驗(yàn)電、給出人性化的語(yǔ)音提示，并能自動(dòng)調(diào)整報(bào)警閾值。《非接觸式超高壓驗(yàn)電裝置》（CN201210146374.5）提供了一種非接觸式超高壓驗(yàn)電裝置，其中對(duì)超高壓線路電暈放電輻射的超聲波信號(hào)和電磁輻射信號(hào)進(jìn)行定向接收，處理分析后得到驗(yàn)電結(jié)果，其利用超聲波檢測(cè)方向性好、抗電磁干擾能力強(qiáng)以及電磁信號(hào)靈敏度高的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離安全的檢測(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)高壓驗(yàn)電器相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行分析與總結(jié)可知，傳統(tǒng)接觸式驗(yàn)電器的相關(guān)技術(shù)已較為成熟，非接觸式驗(yàn)電器目前的研究相對(duì)還不夠深入，尚處于探索階段。筆者建議，今后應(yīng)并行開(kāi)展接觸式驗(yàn)電器的改進(jìn)研究以及非接觸式驗(yàn)電器的推廣研究工作。對(duì)于接觸式驗(yàn)電器，應(yīng)致力于提升其安全性和便捷性，并提高其自動(dòng)化程度、智能化程度、功能集成度;對(duì)于非接觸式驗(yàn)電器，應(yīng)就信號(hào)檢測(cè)方式、抗干擾性、檢測(cè)準(zhǔn)確性、靈敏度等方面進(jìn)行更深入的研究和測(cè)試，并大力推廣非接觸式驗(yàn)電器的應(yīng)用，助力我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉苛，王媛媛.高低壓驗(yàn)電器的結(jié)構(gòu)及正確使用[J].電子世界，2014（8）：235.

[2]吳小剛.電壓指示型感應(yīng)高壓驗(yàn)電器研究及實(shí)現(xiàn)方案[J].工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，2016（1）：19-23.

[3]張仲文，張威.驗(yàn)電器在10 kV絕緣操作棒中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（24）：62-63.

[4]申國(guó)華，陳建昆，杜娟，等.新型正弦波信號(hào)自檢多量程高壓驗(yàn)電器的研究及應(yīng)用[J].貴州電力技術(shù)，2016（5）：43-45.

[5]胡爽，景盼盼，徐欣然，等.一種基于場(chǎng)強(qiáng)分布的新型非接觸式高壓驗(yàn)電器的研究[J].機(jī)電信息，2018（18）：84-85，87.