发光警示装置、方法和设备

技术领域

本申请涉及电子技术领域，特别是涉及一种发光警示装置、方法和设备。

背景技术

架空高压输电线路如10kV配电线路发生线路外部损坏情况可能导致线路短路、电弧放电等故障，对电力系统的供电可靠性和人身安全性都会造成极大危险。因此，需要在架空高压输电线上设置警示装置，来提醒附近人员注意架空高压输电线。

传统技术中一般使用发光二极管作为警示装置，利用发光二极管通电发光的性质进行示警，但这种警示装置的可靠性低。

发明内容

基于此，有必要提供一种可靠性高的发光警示装置、方法和设备。

第一方面，本申请提供了一种发光警示装置，所述装置包括：

电源模组，用于从10kV配电线路中获取输入交流电压，并对输入交流电压进行整流处理，得到第一直流电压；

保护模组，与电源模组连接，用于对第一直流电压进行过压保护处理和/或短路保护处理，得到第二直流电压；

发光模组，与保护模组连接，用于基于第二直流电压进行发光警示。

在其中一个实施例中，短路保护电路包括：

导通电路，连接至电源模组的输出端，用于在第一直流电压未发生短路时，接收第一直流电压，对第一直流电压进行分压处理，输出第二直流电压；

短路电路，连接至电源模组的输出端，用于在第一直流电压发生短路时，将第一直流电压与所述发光模组断开。

在其中一个实施例中，保护模组包括过压保护电路，过压保护电路包括：

MOS管，用于输出第二直流电压，MOS管的源极接地，MOS管的栅极通过电阻R13接地以及通过电阻R14连接到电源模组的输出端，MOS管的漏极连接到电源模组的输出端。

在其中一个实施例中，保护模组包括过压保护电路和短路保护电路；

过压保护电路，与电源模组的输出端连接，用于对第一直流电压进行过压保护处理，输出中间直流电压；

短路保护电路，与过压保护电路的输出端连接，用于对中间直流电压进行短路保护处理，输出第二直流电压。

在其中一个实施例中，电源模组包括：

电流互感器，用于从10kV配电线路中获取输入交流电压，并将输入交流电压传输给防雷电路；

防雷电路，与电流互感器的输出端连接，用于接收输入交流电压，若输入交流电压大于或者等于预设电压，则在电流互感器的输出端形成短路电路；若输入交流电压小于预设电压，则输出中间交流电压；

整流电路，与防雷电路并联，用于接收中间交流电压，对中间交流电压进行整流处理，输出初始直流电压；

第一稳压电路，与整流电路的输出端连接，用于接收初始直流电压，对初始直流电压进行稳压处理，输出第一直流电压。

在其中一个实施例中，防雷电路包括：

保险丝元件，保险丝元件的第一端与电流互感器的输出端连接，保险丝元件的第二端与压敏电阻R1的第一端连接；

压敏电阻R1，压敏电阻R1的第二端与电流互感器的输出端连接；

安规电容X1，与压敏电阻R1的两端并联；

第一稳压电路包括：

电容C1，电容C1的正极连接到整流电路的输出端，电容C1的负极接地；

双向抑制稳压二极管，双向抑制稳压二极管与电容C1的两端并联，输出第一直流电压。

在其中一个实施例中，发光模组包括：

第二稳压电路、第一发光控制电路、第二发光控制电路、电容C4和电容C5；

第二稳压电路，与保护模组的输出端连接，用于对第二直流电压进行稳压处理，得到第三直流电压；

第一发光控制电路，与第二稳压电路的输出端连接，用于基于第三直流电压控制发光元件LED1运行；

第二发光控制电路，与第二稳压电路的输出端连接，用于基于第三直流电压控制发光元件LED2运行；

电容C4，电容C4的负极与第一发光控制电路连接，电容C4的正极与第二发光控制电路连接；

电容C5，电容C5的正极与第一发光控制电路连接，电容C5的负极与第二发光控制电路连接。

在其中一个实施例中，第一发光控制电路包括：

发光元件LED1，发光元件LED1的第一端与第二稳压电路的输出端连接，发光元件LED1的第二端通过电阻R9连接到NPN三极管Q4的集电极；

NPN三极管Q4的基极通过电阻R12与第二稳压电路的输出端连接；NPN三极管Q4的发射极接地；

第二发光控制电路包括：

发光元件LED2，发光元件LED2的第一端与第二稳压电路的输出端连接，发光元件LED2的第二端通过电阻R10连接到NPN三极管Q5的集电极；NPN三极管Q5的基极通过电阻R11与第二稳压电路的输出端连接；NPN三极管Q5的发射极接地；

电容C4，电容C4的负极与NPN三极管Q4的集电极连接，电容C4的正极与NPN三极管Q5的基极连接；

电容C5，电容C5的正极与NPN三极管Q4的基极连接，电容C5的负极与NPN三极管Q5的集电极连接。

第二方面，本申请还提供了一种发光警示方法，方法包括以下步骤：

从10kV配电线路中获取输入交流电压，并对输入交流电压进行整流处理，得到第一直流电压；

对第一直流电压进行过压保护处理和/或短路保护处理，得到第二直流电压；

基于第二直流电压进行发光警示。

第三方面，本申请还提供了一种发光警示设备，所述设备包括如第一方面所述的发光警示装置。

上述发光警示装置、方法和设备，通过电源模组从10kV配电线路中获取输入交流电压，并对输入交流电压进行整流处理，得到第一直流电压；通过与电源模组连接的保护模组，对第一直流电压进行过压保护处理和/或短路保护处理，得到第二直流电压；通过与保护模组连接的发光模组，基于第二直流电压进行发光警示；这样，将从10kV配电线路中获取的交流电压转化为稳定的直流电压，驱动发光模组进行发光警示，即使在光照条件差的情况下也能明显地示出10kV配电线路的位置；通过保护模组对发光模组进行保护，能够避免超出发光模组承载范围的电信号对发光模组造成损坏，从而提高发光警示装置的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例的发光警示装置的结构示意图；

图2为图1中保护模组的短路保护电路的结构示意图；

图3为图2中短路保护电路的结构示意图；

图4为图1中保护模组的过压保护电路的结构示意图；

图5为图1中保护模组的结构示意图；

图6为图1中电源模组的结构示意图；

图7为图6中防雷电路的结构示意图；

图8为图1中发光模组的结构示意图；

图9为图1中发光模组的结构示意图；

图10为另一实施例的发光警示装置的结构示意图；

图11为一实施例的发光警示方法的步骤的流程图；

附图标记：

100-电源模组，110-电流互感器，120-防雷电路，122-保险丝元件，130-整流电路，140-第一稳压电路，200-保护模组，210-短路保护电路，212-导通电路，214-短路电路，220-过压保护电路，222-MOS管，300-发光模组，310-第二稳压电路，320-第一发光控制电路，330-第二发光控制电路。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

如图1所示，一实施例的发光警示装置包括：电源模组100、保护模组200和发光模组300。

电源模组100，用于从10kV配电线路中获取输入交流电压V

其中，10kV配电线路是用于将发电厂或变电站产生电能进行远距离输送的电力线路，可以使用特定额度的高压交流电进行电力传输。

电源模组100可以通过互感的方式从10kV配电线路中的高压交流电中取电，并对获取的交流电进行整流处理，从而将高压交流电转换为预设范围内的稳定的直流电。

示例性的，电源模组100可以包括变压器，通过绕组的变比将高压交流电转换为低压的交流电流。

保护模组200，与电源模组100连接，用于对第一直流电压V

其中，保护模组200可以用于对发光模组300进行过压保护，当电源模组100输出的电压信号过高，可能超出发光模组300的安全阈值时，保护模组200采取保护措施调整过高电压，防止过高电压对发光模组300造成击穿等损坏。

示例性的，保护模组200的过压保护措施可以是断开电路，也可以是提供低电阻路径，引导过电压电流传导到地面，也可以通过脉冲放电管等装置进行快速放电。

其中，保护模组200可以用于对发光模组300进行短路保护，当电源模组100输出的电信号发生短路，可能超出发光模组300的安全阈值时，保护模组200采取保护措施调整短路电流，防止短路电流产生大量热量，烧坏电路或者引发火灾。

示例性的，保护模组200的短路保护措施可以设置熔断开关、电磁机构、热释放机构或电流限制器等装置，在检测到短路电流时切断电路，防止电路过热。

发光模组300，与保护模组200连接，用于基于第二直流电压V

其中，发光模组300中包括发光元件，利用第二直流电压V

本实施例中，通过电源模组100从10kV配电线路中获取输入交流电压V

在一个实施例中，如图2所示，保护模组200包括短路保护电路210，所述短路保护电路210包括：

导通电路212，连接至电源模组100的输出端，用于在第一直流电压V

其中，第一直流电压V

短路电路214，连接至电源模组100的输出端，用于在第一直流电压V

当第一直流电压V

其中，短路电路214中的短路元器件可以是可控硅，可控硅包括阳极、阴极和控制极三个电极，当在正常工作状态下，控制极不施加电压，可控硅处于关断状态，电信号无法通过；在控制极施加正电压时，可控硅将进入导通状态。

正常状态下，可控硅处于关断状态，第一直流电压V

示例性的，如图3所示，导通电路212包括：NPN三极管Q3，NPN三极管Q3的基极通过电阻R1和电阻R2与电源模组100的输出端连接；NPN三极管Q3的发射极通过电阻R5接地；NPN三极管Q3的集电极与发光二极管LED0的第一端连接；发光二极管LED0的第二端通过电阻R6与PNP三极管Q2的基极连接；PNP三极管Q2的发射极与电源模组100的输出端连接，PNP三极管Q2的集电极输出第二直流电压V

短路电路214包括：可控硅Q1，可控硅Q1的阳极通过电阻R1与电源模组100的输出端连接；可控硅Q1的阴极接地；可控硅Q1的控制极通过电阻R3接地，还通过电容C3和电阻R4接地。

当第一直流电压V

本实施例中，通过设置包括导通电路212和短路电路214的短路保护电路210，在正常状态下，短路电路214处于关断状态，第一直流电压V

在一个实施例中，如图4所示，保护模组200包括过压保护电路220，所述过压保护电路220包括：

MOS管222，用于输出第二直流电压V

示例性的，MOS管222设置为15V过压保护MOS管，电阻R13设置为10kΩ，电阻R13设置为40kΩ，当输入电压为15V时，MOS管222导通，电阻R13和R14串联接地，消耗3V电压，12V的第二直流电压V

本实施例中，过压保护电路220在输入电压超过预设安全范围时，输入电压使MOS管222导通，从而提供一个通路，使过高的输入电压经过该通路中的电阻从而消耗过高电压，输出在安全范围的电压，防止过高的输入电压对其他电路造成损坏。

在一个实施例中，如图5所示，保护模组200包括过压保护电路220和短路保护电路210；

过压保护电路220，与电源模组100的输出端连接，用于对第一直流电压V

短路保护电路210包括导通电路212和短路电路214，导通电路212连接至过压保护电路220的输出端，用于在中间直流电压V

本实施例中，通过与电源模组100连接的保护模组200，对第一直流电压V

在一个实施例中，如图6所示，电源模组100包括：

电流互感器110，用于从10kV配电线路中获取输入交流电压V

其中，电流互感器110通常由磁性铁芯和主线圈组成，当10kV配电线路中的高压电信号通过主线圈时，铁芯中产生磁场，从而在次级线圈中感应出较低的输入交流电压V

防雷电路120，与电流互感器110的输出端连接，用于接收输入交流电压V

其中，防雷电路120用于保护装置免受雷电冲击，针对雷电高能量、高电压的特点，可以由压敏元器件组成电路，在出现超出安全范围的高电压时，压敏元器件导通，形成低阻抗通路将过高电压引导到地下。

整流电路130，与防雷电路120并联，用于接收中间交流电压V

其中，整流电路130可以使用二极管组成半波整流电路或者全波整流电路，将中间交流电压V

第一稳压电路140，与整流电路130的输出端连接，用于接收初始直流电压V

其中，经过整流电路130整流形成的初始直流电压V

本实施例中，通过在电源模组100中设置电流互感器110，将10kV配电线路中的高压电压转换为较低的输入交流电压V

在一个实施例中，如图7所示，防雷电路120包括：

保险丝元件122，保险丝元件122的第一端与电流互感器110的输出端连接，保险丝元件122的第二端与压敏电阻R1的第一端连接。保险丝元件122可以使用自恢复保险丝，在正常工作电流下处于低电阻状态，电流可以正常通过，当输入交流电压V

压敏电阻R1，压敏电阻R1的第二端与电流互感器110的输出端连接。压敏电阻R1采用金属氧化物陶瓷材料，压敏电阻R1两端的电压在预设的安全电压范围内，压敏电阻R1的电阻值非常高，形成开路；压敏电阻R1两端的电压超出预设的安全电压范围时，压敏电阻R1会迅速变成低电阻状态，从而阻止过高电压流向后续电路，以保护电路中的其他元件不受损坏。

安规电容X1，与压敏电阻R1的两端并联。安规电容X1连接到电源线路上，能够过滤掉高频噪声和干扰信号，提高输出电压的稳定性，并减少雷电冲击对电子设备的影响。

第一稳压电路140包括：

电容C1，电容C1的正极连接到整流电路130的输出端，电容C1的负极接地。电容C1可以作为滤波器，滤除整流电路130输出的电压中的电压脉动。

双向抑制稳压二极管D6，双向抑制稳压二极管D6与电容C1的两端并联，输出第一直流电压V

在一种可能的实施方式中，电源模组100中的整流电路130可以使用四个二极管组成桥式全波整流电路，通过四个二极管的交替导通和截断，能够有效地将中间交流电压V

本实施例中，通过在输入的电信号超出预设的范围时自动触发可变元器件，阻止超出预设的范围的电信号进入电路的其他部分，提高发光警示装置的安全性，并且可变元器件能够自动恢复，无需更换，因此能够延长发光警示装置的使用寿命。

在一个实施例中，如图8所示，发光模组300包括：

第二稳压电路310、第一发光控制电路320、第二发光控制电路330、电容C4和电容C5。

第二稳压电路310，与保护模组200的输出端连接，用于对第二直流电压V

其中，第二稳压电路310对第二直流电压V

第一发光控制电路320，与第二稳压电路310的输出端连接，用于基于第三直流电压V

其中，第一发光控制电路320获取第三直流电压V

第二发光控制电路330，与第二稳压电路310的输出端连接，用于基于第三直流电压V

电容C4，电容C4的负极与第一发光控制电路320连接，电容C4的正极与第二发光控制电路330连接。

电容C5，电容C5的正极与第一发光控制电路320连接，电容C5的负极与第二发光控制电路330连接。

其中，电容C4利用第一发光控制电路320和第二发光控制电路330中的元器件组成充电回路，电容C4充电后可以控制第一发光控制电路320导通和第二发光控制电路330截止；电容C5利用第一发光控制电路320和第二发光控制电路330中的元器件组成充电回路，电容C5充电后可以控制第一发光控制电路320截止和第二发光控制电路330导通。

本实施例中，发光模组300利用第二稳压电路310对保护模组200输出的电压进行稳压处理，使得输入第一发光控制电路320和第二发光控制电路330的电压与发光元件的额定电压匹配，利用电容C4和C5控制第一发光控制电路320和第二发光控制电路330的通断，形成闪烁发光的效果，使得本实施例中的装置发光警示的效果更加明显。

在一个实施例中，如图9所示，第一发光控制电路320包括：

发光元件LED1，发光元件LED1的第一端与第二稳压电路310的输出端连接，发光元件LED1的第二端通过电阻R9连接到NPN三极管Q4的集电极。

NPN三极管Q4的基极通过电阻R12与第二稳压电路的输出端连接；NPN三极管Q4的发射极接地。

第二发光控制电路330包括：

发光元件LED2，发光元件LED2的第一端与第二稳压电路310的输出端连接，发光元件LED2的第二端通过电阻R10连接到NPN三极管Q5的集电极；NPN三极管Q5的基极通过电阻R11与第二稳压电路310的输出端连接；NPN三极管Q5的发射极接地。

其中，发光元件LED1和发光元件LED2都可以用发光二极管实现。

电容C4，电容C4的负极与NPN三极管Q4的集电极连接，电容C4的正极与NPN三极管Q5的基极连接；电容C5，电容C5的正极与NPN三极管Q4的基极连接，电容C5的负极与NPN三极管Q5的集电极连接。

其中，NPN三极管Q4和NPN三极管Q5的其中一个三极管会率先导通，另一个三极管截止，通过电容C4、C5的充电放电过程三极管Q4、Q5交替导通和截止，从而实现发光管交替被点亮。

当NPN三极管Q5率先导通时，NPN三极管Q4截止，发光元件LED2通过电阻R10、电阻R11以及NPN三极管Q5形成回路，发光元件LED2被点亮。此时电容C5通过电阻R12和三极管Q5进行充电，当电容C5正极电压大于0.7V时，NPN三极管Q4导通，NPN三极管Q5截止，发光元件LED1被点亮。此时电容C4与电阻R11和NPN三极管Q4进行充电，当电容C4正极大于0.7V时，NPN三极管Q5导通，NPN三极管Q4截止，发光元件LED2被点亮以此循环，从而形成发光元件LED1和发光元件LED2交替闪烁发光的效果。

在一种可能的实施方式中，发光模组300中的第二稳压电路310可以使用稳压二极管D5和电池V

本实施例中，利用电容控制第一发光控制电路320和第二发光控制电路330实现交替发光的效果，通过电池对保护模组200输出的电压进行电能分配，使得本实施例中的发光警示装置能够持续使用，从而提高装置的可靠性。

在一个实施例中，如图10所示，发光警示装置包括电源模组100、保护模组200和发光模组300。

电源模组100包括电流互感器110、防雷电路120、整流电路130和第一稳压电路140。

其中，电流互感器110用于从10kV配电线路中获取输入交流电压V

防雷电路120与电流互感器110的输出端连接，用于接收输入交流电压V

整流电路130与防雷电路120并联，用于接收中间交流电压V

第一稳压电路140与整流电路130的输出端连接，用于接收初始直流电压V

保护模组200包括短路保护电路210和过压保护电路220。

其中，过压保护电路220与电源模组100的输出端连接，用于对第一直流电压V

其中，短路保护电路210包括导通电路212和短路电路214，导通电路212连接至过压保护电路220的输出端，用于在中间直流电压V

发光模组300包括第二稳压电路310、第一发光控制电路320、第二发光控制电路330、电容C4和电容C5。

第二稳压电路310，与保护模组200的输出端连接，用于对第二直流电压V

第一发光控制电路320，与第二稳压电路310的输出端连接，用于基于第三直流电压V

第二发光控制电路330，与第二稳压电路310的输出端连接，用于基于第三直流电压V

电容C4，电容C4的负极与第一发光控制电路320连接，电容C4的正极与第二发光控制电路330连接；电容C4充电后可以控制第一发光控制电路320导通和第二发光控制电路330截止。

电容C5，电容C5的正极与第一发光控制电路320连接，电容C5的负极与第二发光控制电路330连接，电容C5充电后可以控制第一发光控制电路320截止和第二发光控制电路330导通。

本实施例中的发光警示装置还具备一定绝缘性能，可按实际应用场景的需要设置发光控制电路的个数，各发光控制电路之间可拼接。将本实施例中的发光警示装置安装在线路关键位置能起到绝缘防护作用。本实施例中的发光警示装置易于安装，只需要用绝缘操作杆在地电位进行安装即可，装置中的各元器件更换简便，运行人员在地面即可操作。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种发光警示方法，该发光警示方法应用上述实施例提供的发光警示装置。参照图11，在一个实施例中，发光警示方法包括：

步骤1102，从10kV配电线路中获取输入交流电压V

步骤1104，对第一直流电压V

步骤1106，基于第二直流电压V

本申请实施例还提供一种发光警示设备，该发光警示设备包括上述实施例提供的发光警示装置。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。