李萍萍 李牧潇

摘 要：高压验电器是电力行业重要的工具。本文立足于专利文献，对高压验电器的专利申请情况进行分析，梳理其技术发展的脉络，介绍主要技术分支，对重点专利的技术点进行梳理和比较，并对未来的研究方向提出建议，以期为相关领域的审查工作提供技术支持，也为相关的企业和研究机构提供技术参考。

关键词：高压验电器;非接触式;专利申请

中图分类号：TM933.23文献标识码：A文章编号：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

高压验电器主要用于检验高压电力设备是否带电[1-2]，是电力行业不可或缺的工具。随着我国电力事业的飞速发展和电网改革的不断推进，高压验电器被广泛使用。

1 高压验电器专利整体情况

本节利用incoPat专利数据库进行专利检索，通过分类号（G01R19/145、G01R19/155、G01R19/165、G01R1/04、G01R31/00、G01R31/02、G01R31/12）和关键词（验电、带电;高压;可视、角度、照明;集成、智能、接触），检索高压验电器技术的相关专利。由于2021年的数据未全部公开，专利文献量较少，因此，本文的检索数据截至2020年12月31日，共检索到845项专利申请。

图1是高压验电器专利申请量变化。从图1可以看出，20世纪80年代以前，高压验电器一直处于萌芽发展期，专利申请量较少。其后出现了两个较为明显的增长阶段，第一阶段为1986—1994年，第二阶段为1996年至今。尤其是21世纪之后，随着电网技术的蓬勃发展，验电器的应用范围逐渐扩大，推动了该技术的发展，申请量呈现出较大幅度的增长。

图2为高压验电器专利申请国申请量分布。从图2可以看出，该领域的主要专利申请集中在中国、日本、美国、韩国等国家和地区。其中，中国的申请量明显高于其他国家，这与我国人口众多和用电需求大的客观情况是分不开的，同时也体现出中国电网技术领域对技术研发、专利保护的重视。

图3为高压验电器领域排名前十位的申请人分布图。从图3可以看出，国内申请人中，国家电网公司的总申请量遥遥领先，其次是隶属于南方电网的广东电网有限责任公司，专业制造验电器的上海琦峰验电器有限公司排名第三位。日本碍子株式会社（NGK INSULATORS LTD）是前十位申请人中唯一的国外企业。

2 高压验电器重点专利分布和重要技术分支

本部分对高压验电器的重点技术进行阐述，分析重要技术分支及各分支下的重点专利。从前述统计结果可知，中国在该技术领域占据绝对的主导优势，故以下专利分析主要针对我国高压验电器领域的专利情况。

2.1 机械结构的改进

高压验电器一般由金属接触端、高压指示器、绝缘部分以及握手部分组成。《330 kV-500 kV便携式双声双光高压交流验电器》（CN99219266.8）、《一种组合式高压验电器》（CN201020249208.4）、《防脱落型高压验电器》（201220090196）等专利较早公开的高压验电器的结构，通过伸缩绝缘杆的设置，实现握杆的抽拉式，便于携带。此后的《一种改进型高压验电器》（CN201520380102.0）、《一种多功能高压验电器》（CN201620183056.X）等专利在采用类似的伸缩调节机械结构基础之上，通过万向头、铰接等形式，使高压验电器的触头可以调节角度，从而在测量时使触头与被测物体垂直，调节方式更加人性化。上述专利技术的使用基于手动调节、人力参与，而较新的《一种高压验电装置》（CN201620329164.3）专利公开了一种高压验电装置，其通过电动推杆来调节验电器的高度，通过角度调节开关来调整验电头的角度。机电技术的引入，使验电器的高度和角度调节更加便利。

2.2 可视性改进

传统的高压验电器中，声光报警器是最常見的指示设置，通过二极管、氖管等给出发光提示，通过蜂鸣器给出声音提示，《高压验电器》（CN97205611.4）、《一种高压声光验电器》（CN201721350218.5）等众多专利中均涉及上述设置。由于高压验电器的使用环境较为复杂，包含强烈日光、强噪声背景、夜间光线昏暗等较为恶劣的工作环境，这些情况下工作人员无法顺利获得验电器的声光信号。对于弱光线环境下的使用，《一种夜视高压验电器》（CN201420244680.7）、《一种高压验电器》（201420863969）在验电器手柄处的防护环附近设置了灯光指示，使操作人员在夜间作业时能够看清手柄位置，提高了安全性;《一种可验电和夜间使用绝缘操作杆高压拉闸杆》（CN201620488796.4）、《可调节式夜用高压验电器》（CN201710807395.X）在验电器靠近触头的一端设置了探照灯，使操作人员在弱光线环境下工作时能看清验电部位，进一步降低夜间操作的难度。对于强烈日光下的使用，《伸缩杆数字显示高压验电器》（CN201210569468.3）、《数字化复合功能型高压验电器》（CN201510419382）在高压验电器的结构中引入了数字显示屏的相关设置，通过数字显示屏直观地将验电结果显示出来，便于观察。对于强噪声环境下的使用，《一种新型高压智能语音验电器》（CN201520451013.0）在检测到电压信号时重复发出“高压、危险，10 kV安全距离为0.7 m”的智能语音，并给出震动提示，有效避免了强噪声环境下漏听、误判的情况。

2.3 功能集成改进

早期的功能集成改进主要是利用验电器操作杆的绝缘性能，在验电器基础上拓展了绝缘杆、拉闸杆、接地棒、核相等的功能[3]，例如，在《多功能电气倒闸操作杆》（CN93212294.9）、《多功能电气绝缘操作杆失效》（CN200420011812.8）、《多功能便携式拉闸杆》（CN201020557036.7）、《一种具有验电功能的核相装置》（CN201420034124.7）等专利中，相关功能的拓展使操作人员在现场可以携带更少的操作工具，实现一物多用。近年来，对验电器的功能有了新的拓展。随着数字显示器功能在验电器中的应用，一些集成度高的高压验电器除了能检验电力设备是否带电外，还能检验出电力设备所带电的电压电流相位或是显示出具体的电压数值[4]，例如，《用于电力线路运检的10 kV多功能验电器及验电系统》（CN201611013619.1）提出了其显示器能够显示电压值和电压类型。由于高压检测应用中存在不同电压等级的情况，衍生了对电压检测功能的多压级化改进。对于接触式高压验电器，《多功能接触式电容型高压验电器失效》（CN201420413615.2）、《一种广域组合便捷式高压验电器》（CN201821448986.9）提出了绝缘杆可更换多个电压等级的验电器头;对于非接触式传感器，《数字化复合功能型高压验电器》（CN201510419382.6）、《一种正弦波全回路自检多量程高压验电器》（CN201721091145.2）提出了根据不同电压等级选择不同电压挡位来测量，估算出线路电压，从而判断是感应电压还是工作电压。电压检测功能和多压级化功能的实现，给操作人员带来了极大的便利，使高压电气设备的带电检测更加精准。

2.4 智能化改进

近年来，随着智能化技术的发展和人们对安全便捷的高追求，各项新技术被应用于高压验电器中。首先是智能语音技术的应用，《一种基于语音控制的智能验电器》（CN201910666793.3）中将语音控制系统引入验电器中，通过语音命令直接对验电器操控，无须人力操作、轻松验电。其次是新型智能设备的应用，专利《验电器》（CN201510526782.7）中的验电器，不仅可测得待测物上的具体电压数值，而且可通过操作人员佩戴的智能手表屏幕显示检测结果，并能发出震动和/或语音提示。再次是机械自动化的运用，《高压伸缩验电器升降装置》（CN201822028585.4）中通过机械助力的行走小车来操控验电器高度和角度，消除了人力举起验电器的安全隐患;《超高压验电及装拆地线操作机器人》（CN201920759391.3）提出了一种超高压验电操作机器人，其中遥控车能通过操作杆固定装置将操作杆带到目标操作位置，并设置了无线摄像头，方便操作人员对现场情况进行录像;《一种基于无人机技术的220 kV户外变电设备验电器》（CN201910486142.6）提供了一种基于无人机技术的220 kV户外变电设备验电器，使作业人员不直接与高压电气设备接触，通过遥控装置实现高压验电检测，显著提升了安全性。

2.5 非接触式验电器

上文提到的验电器大多为接触式验电器，实际上，还有非接触式验电器[5]。该类验电器不直接与高压线接触，利用高压线附近的电场来检测高压线路是否带电，从而发出有电或无电的检测信息。该类验电器的出现晚于接触式验电器，其分支下的专利文献量也相对较少，相关的专利技术较多是验电器内部检测电路的改进。例如，《非接触式特高压验電仪》（CN200720125147.9）、《智能型特高压验电器》（CN201020170413.1）均采用了基于紫外光谱的电晕放电检测技术，并通过红外传感器来对测量位置进行定位，配合实现非接触式特高压设备的验电。《智能非接触式高压验电器》（CN200920288864.2）在实现非接触验电的基础上，能够针对不同的电压等级进行验电、给出人性化的语音提示，并能自动调整报警阈值。《非接触式超高压验电装置》（CN201210146374.5）提供了一种非接触式超高压验电装置，其中对超高压线路电晕放电辐射的超声波信号和电磁辐射信号进行定向接收，处理分析后得到验电结果，其利用超声波检测方向性好、抗电磁干扰能力强以及电磁信号灵敏度高的特点，实现远距离安全的检测。

3 结语

通过对高压验电器相关专利技术进行分析与总结可知，传统接触式验电器的相关技术已较为成熟，非接触式验电器目前的研究相对还不够深入，尚处于探索阶段。笔者建议，今后应并行开展接触式验电器的改进研究以及非接触式验电器的推广研究工作。对于接触式验电器，应致力于提升其安全性和便捷性，并提高其自动化程度、智能化程度、功能集成度;对于非接触式验电器，应就信号检测方式、抗干扰性、检测准确性、灵敏度等方面进行更深入的研究和测试，并大力推广非接触式验电器的应用，助力我国智能电网建设。

参考文献：

[1]刘苛，王媛媛.高低压验电器的结构及正确使用[J].电子世界，2014（8）：235.

[2]吴小刚.电压指示型感应高压验电器研究及实现方案[J].工业技术创新，2016（1）：19-23.

[3]张仲文，张威.验电器在10 kV绝缘操作棒中的应用[J].中国新技术新产品，2016（24）：62-63.

[4]申国华，陈建昆，杜娟，等.新型正弦波信号自检多量程高压验电器的研究及应用[J].贵州电力技术，2016（5）：43-45.

[5]胡爽，景盼盼，徐欣然，等.一种基于场强分布的新型非接触式高压验电器的研究[J].机电信息，2018（18）：84-85，87.