接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀，包括鋰電池、太陽能電池板、電源管理電路、異常處理電路、低功耗管理電路、按鍵輸入電路、液晶顯示電路、聲光報(bào)警電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、核心處理電路、激勵(lì)信號(hào)電路、第一組電流互感器、接地電阻回路、第二組電流互感器、信號(hào)處理電路、信號(hào)采樣電路、電平轉(zhuǎn)換電路、短信管理電路、RS485通訊電路。本實(shí)用新型的接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀提供一種新的接地電阻測(cè)量方法，可操作性強(qiáng)，施工量小，精度較高，實(shí)現(xiàn)了接地電阻的連續(xù)測(cè)量，可對(duì)接地裝置的全壽命周期進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)，尤其適用于無人值守以及環(huán)境惡劣的地區(qū)接地裝置接地電阻的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
【專利說明】接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種接地電阻在線監(jiān)測(cè)裝置，該裝置采用了一種全新的測(cè)量接地電阻的方法，并通過有線、無線等多種通訊方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)的功能。

【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)DL/T 621《交流電氣裝置的接地》要求，電力系統(tǒng)中電氣裝置、設(shè)施的某些可導(dǎo)電部分應(yīng)接地。接地，即電氣設(shè)備必須接地的部分與地作良好的連接。接地包括工作接地、保護(hù)接地、雷電保護(hù)接地和防靜電接地，接地裝置直接關(guān)系到設(shè)備安全、人身安全及系統(tǒng)安全。所謂的接地電阻指的就是接地裝置的電阻。接地電阻的變化直接影響到電氣設(shè)備的接地效果。
[0003]目前測(cè)量接地電阻的實(shí)用方法有接地?fù)u表法和工頻電流電壓法。采用接地?fù)u表法需要在現(xiàn)場(chǎng)布置幾十米以上的電極引線，工作量很大；而采用工頻電流電壓法，要求電壓線與電流線應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離，否則測(cè)量的電壓值中含有很大成分的互感電勢(shì)，以至于測(cè)量的結(jié)果完全背離真實(shí)情況。
[0004]由于土壤干燥或凍結(jié)等季節(jié)變化的影響，接地電阻在四季中可能均有變化。目前接地裝置均要求進(jìn)行定期的檢查和維修，一般每隔半年至一年復(fù)測(cè)一次。這種方法存在一定的弊端，一是需要專人定期巡檢，成本較高；二是無人值守地區(qū)測(cè)量難度大；三是由于復(fù)測(cè)相隔時(shí)間較長(zhǎng)，一旦誤判可能帶來比較嚴(yán)重的后果。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提出一種可操作性強(qiáng)、成本低廉、在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的接地電阻測(cè)量方案。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀，包括鋰電池、太陽能電池板、電源管理電路、異常處理電路、低功耗管理電路、按鍵輸入電路、液晶顯示電路、聲光報(bào)警電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、核心處理電路、激勵(lì)信號(hào)電路、第一組電流互感器、接地電阻回路、第二組電流互感器、信號(hào)處理電路、信號(hào)采樣電路、電平轉(zhuǎn)換電路、短信管理電路、RS485通訊電路。
[0007]核心處理電路為STM32F103RCT6芯片。
[0008]第一組電流互感器、第二組電流互感器為兩組結(jié)構(gòu)相同的電流互感器，該電流互感器由金屬外殼、塑料保護(hù)內(nèi)殼(銅導(dǎo)線繞制其外表面)、坡莫合金磁芯組成。
[0009]激勵(lì)信號(hào)電路，包括高頻信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)跟隨電路和功率放大電路。
[0010]信號(hào)處理電路，包括信號(hào)一級(jí)放大電路、有源濾波電路、信號(hào)二級(jí)放大電路、信號(hào)調(diào)制及濾波電路和精密整流濾波電路。
[0011 ] 核心處理電路通過模數(shù)轉(zhuǎn)換接口與激勵(lì)信號(hào)電路相連，激勵(lì)信號(hào)電路產(chǎn)生特定電壓信號(hào)并輸出到第一組電流互感器，待測(cè)電阻回路穿心通過第一組電流互感器和第二組電流互感器，第二組電流互感器耦合感應(yīng)到電壓信號(hào)并輸出到信號(hào)處理電路，經(jīng)信號(hào)處理電路濾波放大后輸出到信號(hào)采樣電路，信號(hào)采樣電路通過數(shù)模轉(zhuǎn)換接口與核心處理電路相連。核心處理電路根據(jù)這一組輸出和輸入信號(hào)計(jì)算出接地電阻的數(shù)值。
[0012]電平轉(zhuǎn)換電路為TTL電平轉(zhuǎn)RS232電平電路。
[0013]核心處理電路通過電平轉(zhuǎn)換電路與短信管理電路相連，短信管理電路收發(fā)短信，實(shí)現(xiàn)無線方式的在線監(jiān)測(cè)；短信管理電路可以定時(shí)發(fā)送短信息，短信內(nèi)容包含接地電阻值和報(bào)警狀態(tài)；短信管理電路可以接收短信息，發(fā)起全新的一次接地電阻值測(cè)量，并回發(fā)短信息，短信內(nèi)容包含當(dāng)前接地電阻值和報(bào)警狀態(tài)。
[0014]核心處理電路與RS485通訊電路相連，實(shí)現(xiàn)有線方式的在線監(jiān)測(cè)。
[0015]鋰電池、太陽能電池板與電源管理電路相連，電源管理電路負(fù)責(zé)太陽能電池板給鋰電池充電的管理，電源管理電路負(fù)責(zé)給核心處理單元以及其他外設(shè)的供電管理。
[0016]異常處理電路與核心處理電路的復(fù)位電路相連，負(fù)責(zé)監(jiān)控核心處理電路的運(yùn)行異常情況。
[0017]低功耗管理電路與核心處理電路的電源回路相連，負(fù)責(zé)監(jiān)控核心處理電路的運(yùn)行功耗情況，在適當(dāng)時(shí)候切斷相關(guān)部分電路以實(shí)現(xiàn)低功耗運(yùn)行。
[0018]按鍵輸入電路與核心處理電路的GP1 口相連，便于設(shè)置報(bào)警臨界值。
[0019]液晶顯示電路與核心處理電路的SPI 口相連，便于顯示接地電阻測(cè)量值以及設(shè)置操作時(shí)相關(guān)信息的顯示。
[0020]聲光報(bào)警電路與核心處理電路的GP1 口相連，當(dāng)接地電阻測(cè)量值高于報(bào)警臨界值時(shí)，聲光報(bào)警電路通過發(fā)光和發(fā)聲兩種方式報(bào)警。
[0021]實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路與核心處理電路相連，用于記錄每次測(cè)量的準(zhǔn)確時(shí)間。實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路自帶紐扣電池，在鋰電池虧電的情況下，依然能夠在一定時(shí)間內(nèi)保證實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路的正常運(yùn)行。
[0022]本實(shí)用新型具有積極的效果:(I)本實(shí)用新型的接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀提供一種新的接地電阻測(cè)量方法，可操作性強(qiáng)，施工量小，精度較高；(2)本實(shí)用新型的接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀可以實(shí)現(xiàn)接地電阻的連續(xù)測(cè)量，可對(duì)接地裝置的全壽命周期進(jìn)行監(jiān)測(cè)；(3)本實(shí)用新型的接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀實(shí)現(xiàn)了接地電阻遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能，尤其適用于無人值守以及環(huán)境惡劣的地區(qū)接地裝置接地電阻的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為實(shí)施例的接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀工作原理圖。
[0024]圖2為實(shí)施例的接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀的電流互感器結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖3為實(shí)施例的接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀的激勵(lì)信號(hào)電路原理框圖。
[0026]圖4為實(shí)施例的接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀的信號(hào)處理電路原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]見圖1所示，本實(shí)施例的接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀，包括鋰電池1、太陽能電池板2、電源管理電路3、異常處理電路4、低功耗管理電路5、按鍵輸入電路6、液晶顯不電路7、聲光報(bào)警電路8、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路9、核心處理電路10、激勵(lì)信號(hào)電路11、第一組電流互感器12、接地電阻回路13、第二組電流互感器14、信號(hào)處理電路15、信號(hào)采樣電路16、電平轉(zhuǎn)換電路17、短信管理電路18、RS485通訊電路19 ;鋰電池I和太陽能電池板2的輸出端與電源管理電路3的輸入端連接；電源管理電路3的輸出端與核心處理電路10的電源端連接；異常處理電路4的輸出端與核心處理電路10的復(fù)位腳連接；低功耗管理5的輸出端與核心處理電路10的電源回路連接；按鍵輸入電路6與核心處理電路10的GP1 口連接；液晶顯示電路7與核心處理電路10的SPI 口連接；聲光報(bào)警電路8與核心處理電路10的GP1 口連接；實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路9與核心處理電路10連接；核心處理電路10的輸出端與激勵(lì)信號(hào)電路11輸入端連接；激勵(lì)信號(hào)電路11輸出端與第一組電流互感器12的輸入端連接；接地電阻回路13穿心通過第一路電流互感器12和第二路電流互感器14 ;第二路電流互感器14的輸出端與信號(hào)處理電路15的輸入端連接；信號(hào)處理電路15的輸出端與信號(hào)米樣電路16的輸入端連接；信號(hào)采樣電路16的輸出端與核心處理電路10的輸入端連接；核心處理電路10的串口輸出與電平轉(zhuǎn)換電路17的輸入端連接；電平轉(zhuǎn)換電路17的輸出端與短信管理電路18的輸入端連接；核心處理電路10的串口輸出與RS485通訊電路19的輸入端連接。
[0028]核心處理電路(10)為STM32F103RCT6芯片。
[0029]見圖2所示，本實(shí)施例的接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀的電流互感器12，包含金屬外殼21、塑料保護(hù)內(nèi)殼22、坡莫合金磁芯23、塑料保護(hù)內(nèi)殼24、金屬外殼25 ;坡莫合金磁芯23包含在塑料保護(hù)內(nèi)殼22和塑料保護(hù)內(nèi)殼24之中，銅導(dǎo)線繞制其外表面，最外層是金屬外殼21和金屬外殼25。
[0030]見圖3所示，本實(shí)施例的接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀的激勵(lì)信號(hào)電路11，包括高頻信號(hào)發(fā)生器26、信號(hào)跟隨電路27和功率放大電路28 ;高頻信號(hào)發(fā)生器26的輸出端與信號(hào)跟隨電路27的輸入端連接，信號(hào)跟隨電路27的輸出端與功率放大電路28的輸入端連接。
[0031]見圖4所示，本實(shí)施例的接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀的信號(hào)處理電路15，包括信號(hào)一級(jí)放大電路29、有源濾波電路30、信號(hào)二級(jí)放大電路31、信號(hào)調(diào)制及濾波電路32和精密整流濾波電路33 ;信號(hào)一級(jí)放大電路29的輸出端與有源濾波電路30的輸入端連接，有源濾波電路30的輸出端與信號(hào)二級(jí)放大電路31的輸入端連接，信號(hào)二級(jí)放大電路31的輸出端與信號(hào)調(diào)制及濾波電路32的輸入端連接，信號(hào)調(diào)制及濾波電路32的輸出端與精密整流濾波電路33的輸入端連接。
[0032]電平轉(zhuǎn)換電路(17)為TTL電平轉(zhuǎn)RS232電平電路。
【權(quán)利要求】
1.接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，包括鋰電池(I)、太陽能電池板(2)、電源管理電路(3)、異常處理電路(4)、低功耗管理電路(5)、按鍵輸入電路￠)、液晶顯示電路(7)、聲光報(bào)警電路⑶、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路(9)、核心處理電路(10)、激勵(lì)信號(hào)電路(11)、第一組電流互感器(12)、接地電阻回路(13)、第二組電流互感器(14)、信號(hào)處理電路(15)、信號(hào)采樣電路(16)、電平轉(zhuǎn)換電路(17)、短信管理電路(18)、RS485通訊電路(19);鋰電池(I)和太陽能電池板(2)輸出端與電源管理電路(3)輸入端連接；電源管理電路(3)輸出端與核心處理電路(10)電源端連接；異常處理電路(4)輸出端與核心處理電路(10)復(fù)位腳連接；低功耗管理(5)的輸出端與核心處理電路(10)電源回路連接；按鍵輸入電路(6)與核心處理電路(1)GP1 口連接；液晶顯示電路(7)與核心處理電路(1)SPI 口連接；聲光報(bào)警電路(8)與核心處理電路(1)GP1 口連接；實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路(9)與核心處理電路(10)連接；核心處理電路(10)輸出端與激勵(lì)信號(hào)電路(11)輸入端連接；激勵(lì)信號(hào)電路(11)輸出端與第一組電流互感器(12)輸入端連接；接地電阻回路(13)穿心通過第一路電流互感器(12)和第二路電流互感器(14);第二路電流互感器(14)輸出端與信號(hào)處理電路(15)輸入端連接；信號(hào)處理電路(15)輸出端與信號(hào)米樣電路(16)輸入端連接；信號(hào)米樣電路(16)輸出端與核心處理電路(10)輸入端連接；核心處理電路(10)串口輸出與電平轉(zhuǎn)換電路(17)輸入端連接；電平轉(zhuǎn)換電路(17)輸出端與短信管理電路(18)輸入端連接；核心處理電路(10)串口輸出與RS485通訊電路(19)輸入端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，核心處理電路(10)為STM32F103RCT6 芯片。
3.如權(quán)利要求1所述的接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，第一組電流互感器(12)和第二組電流互感器(14)為采用高磁導(dǎo)率坡莫合金為磁芯的電流互感器，包含金屬外殼、塑料保護(hù)內(nèi)殼和坡莫合金磁芯。
4.如權(quán)利要求1所述的接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，激勵(lì)信號(hào)電路(11)包括高頻信號(hào)發(fā)生器(26)、信號(hào)跟隨電路(27)和功率放大電路(28)。
5.如權(quán)利要求1所述的接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，信號(hào)處理電路(15)包括信號(hào)一級(jí)放大電路(29)、有源濾波電路(30)、信號(hào)二級(jí)放大電路(31)、信號(hào)調(diào)制及濾波電路(32)和精密整流濾波電路(33)。
6.如權(quán)利要求1所述的接地電阻在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，電平轉(zhuǎn)換電路(17)為TTL電平轉(zhuǎn)RS232電平電路。
【文檔編號(hào)】G01R27/20GK203941236SQ201420258834
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】熊正勇, 季彤, 汪曉慶, 周驍威 申請(qǐng)人:常州帕斯菲克自動(dòng)化技術(shù)股份有限公司