專利名稱：地線電阻實時在線測量系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子通訊技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種地線電阻測量系統(tǒng)，尤其涉及一種地線電阻實時在線測量系統(tǒng)；同時，本發(fā)明還涉及一種地線電阻實時在線測量方法。
背景技術(shù)：
建筑物和電子設(shè)備接地非常重要。建筑物接地良好，可以很大程度上的保護建筑物內(nèi)的人和物；如果建筑物內(nèi)的電子設(shè)備也接地良好，就可以縮小電子設(shè)備外殼與大地之間的電位差，電位差較小時，可能不會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，從而不會產(chǎn)生位移電流，電子設(shè)備內(nèi)部的電子器件不會因打雷放電而被擊穿，從而起到保護電子設(shè)備的作用。建筑物和電子設(shè)備接地是否良好，是通過地線電阻來體現(xiàn)。如果地線電阻較高，則接地較差；反之，地線電阻小，則接地良好。地線電阻測量儀就是一種專門測量建筑物和電子設(shè)備地線電阻值的儀器。目前市場上主要有兩類地線電阻測量儀:I)手搖式地阻表:它是一種較為傳統(tǒng)的測量儀表，基本原理是采用三點電壓落差法。這種儀表在測量時需要被測量電阻與兩個輔助接地極三點所成直線不得與金屬管道或鄰近的架空線路平行；在測量時被測接地極還應(yīng)與設(shè)備斷開。此種儀表好處是不管接地點的數(shù)量，單點接地或多點接地都可以測量，缺點是需要輔助測量地。2)鉗形地阻表:鉗形地阻表是一種新穎的測量工具，它方便、快捷，外形酷似鉗形電流表，測量時不需輔助測試樁，只需往被測地線上一夾，即可獲得測量結(jié)果，極大地方便了地阻測量工作。此種儀表好處是不需要輔助測量地，測量過程簡單快捷，缺點是只能對兩點以上接地點進行測量，無法對單點接地點進行測量?；谝陨戏治?，本項目采用注入極電流穩(wěn)定技術(shù)、干擾源過濾技術(shù)、地線電阻值復(fù)雜計算技術(shù)設(shè)計了一套地線電阻在線測量模塊，在測量精度、易操作性和智能管理方面進行了革新。結(jié)合以上兩種優(yōu)勢，并具備以上兩種不具備的功能，實時在線測量任何一種中小型接地點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種地線電阻實時在線測量系統(tǒng)，可實時在線測得地線電阻。此外，本發(fā)明還提供一種地線電阻實時在線測量方法，可實時在線測得地線電阻。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案: 一種地線電阻實時在線測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)包括:微處理器模塊、電源管理模塊、恒流源注入模塊、采樣電壓讀取模塊、地線電阻測量軟件模塊；所述微處理器模塊分別連接電源管理模塊、恒流源注入模塊、采樣電壓讀取模塊、地線電阻測量軟件模塊；所述電源管理模塊用于為測量系統(tǒng)提供電源；所述恒流源注入模塊在微處理器模塊的控制下提供恒流源或關(guān)閉恒流源；
所述采樣電壓讀取模塊接受微處理器模塊的控制，測量采樣電壓；所述地線電阻測量軟件模塊接受微處理器模塊的控制，根據(jù)所述采樣電壓讀取模塊測量得到的采樣電壓計算地線電阻。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述測量系統(tǒng)還包括與微處理器模塊連接的干擾源采集模塊和干擾源處理模塊，用以接受微處理器模塊的控制，對干擾源電壓進行測量。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述測量系統(tǒng)還包括與微處理器模塊連接的干擾源處理模塊，采用可控的數(shù)字電位器ARl和第四運算放大器U5B ;通過數(shù)字電位器ARl和第四運算放大器U5B實現(xiàn)對干擾源的處理工作；所述干擾源處理模塊采用可控的數(shù)字電位器ARl和第四運算放大器U5B進行電壓
基準調(diào)整。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述微處理器模塊具體包括:恒流源控制單元，用以控制恒流源注入模塊注入恒流源電流I或?qū)⒑懔髟措娏鱅關(guān)閉；干擾源采集電路控制單元，用以控制干擾源采集模塊測量干擾源電壓；第一判斷單元，用以判斷干擾源采集模塊測量得到的干擾源電壓是否大于設(shè)定值VlO ；采樣電壓測量控制單元，用以控制所述采樣電壓讀取模塊測量采樣電壓；采樣電壓基準設(shè) 定單元，用以移動基準電源，使得采樣電壓的低谷介于0和e之間，其中e為設(shè)定極小值；地線電阻測量控制單元，用以控制所述地線電阻測量軟件模塊計算地線電阻；所述地線電阻測量軟件模塊首先獲取在不注入恒流源的情況下，所述采樣電壓讀取模塊測量得到的干擾源電壓Vgl以及所述采樣電壓讀取模塊測量的采樣電壓Vql ;而后獲取在注入恒流源的情況下，所述采樣電壓讀取模塊測量得到的干擾源電壓Vg2和采樣電壓Vq2 ;接著計算有效采樣電壓Vq = Vql-Vq2 ;而后計算地線電阻Rd，Rd = Vq^I ；輔助電流極電阻測量控制單元，用以控制一輔助電流極電阻測量模塊計算輔助電流極電阻；輔助電流極電阻測量模塊計算干擾源電壓vg，Vg = Vgl-Vg2;而后計算輔助電流極電阻 Rz，Rz = Vg+1-Rd。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述測量系統(tǒng)還包括監(jiān)測終端，該監(jiān)測終端通過通信模塊與微處理器模塊相連；用以顯示測量的地線電阻數(shù)據(jù)；所述監(jiān)測終端將監(jiān)測的數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程服務(wù)器；同時通過心跳包方式判斷RS485信號線和+24V電源線是否斷開。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述電源管理模塊包括:電源保護電路，采用并聯(lián)瞬態(tài)抑制二極管Dl和串聯(lián)保險電阻F1，防止過壓和雷擊;第一 DC/DC變換控制電路，采用第一集成電路ICl實現(xiàn)，第一集成電路ICl的管腳Vssl和管腳Cvl接地，產(chǎn)生+7v電壓；第二 DC/DC變換控制電路，采用第二集成電路IC2實現(xiàn)，第二集成電路IC2的管腳Vss2和管腳Cv2不接地，產(chǎn)生_5v電壓；三端穩(wěn)壓電路，采用第三集成電路U3實現(xiàn)，生成+5v電壓。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述恒流源注入模塊包括:
恒流源開關(guān)電路，采用第二三極管Q2和第三三極管Q3設(shè)計開關(guān)電路；運算放大電路，采用第一運算放大器U4A產(chǎn)生恒壓電路，保證電流的穩(wěn)定；電流穩(wěn)定電路，采用第五三極管Q5設(shè)計，截止狀態(tài)不產(chǎn)生恒流源，導(dǎo)通狀態(tài)為恒流源穩(wěn)定產(chǎn)生并輸出狀態(tài)；負電平抑制電路，采用瞬態(tài)抑制二極管D2、D3構(gòu)成負電平抑制電路。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述干擾源采集模塊包括:電壓跟隨電路，采用第二運算放大器U4B產(chǎn)生恒壓電路，供微處理器模塊的控制芯片U2在管腳ZGL處讀取干擾源電壓；干擾源采集電路，包括電阻R28、電阻R38、電容C15構(gòu)成干擾源采集電路，將干擾源引入到第二運算放大器U4B。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述采樣電壓讀取模塊包括:運算放大電路，采用第三運算放大器U5A進行放大，提高微處理器模塊的控制芯片U2的測量靈敏度和準確度；大功率電阻電路，采用4個電阻并串并的方式組成一個大功率電阻，提高電阻的使用壽命；量程檔位開關(guān)電路，采用Q4去讀取樣電壓，進行量程檔位的控制。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述測量系統(tǒng)包括與微處理器模塊連接的電源管理模塊，該電源管理模塊用于為測量系統(tǒng)提供電源。一種利用上述地線電阻實時在線測量系統(tǒng)的實時在線測量方法，所述測量方法包括如下步驟:電源管理模塊為測量系統(tǒng)提供電源；恒流源注入模塊在微處理器模塊的控制下提供恒流源或關(guān)閉恒流源；采樣電壓讀取模塊接受微處理器模塊的控制，測量采樣電壓；地線電阻測量軟件模塊接受微處理器模塊的控制，根據(jù)所述采樣電壓讀取模塊測量得到的采樣電壓計算地線電阻。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法還包括干擾源采集模塊和干擾源處理模塊接受微處理器模塊的控制，對干擾源電壓進行測量以及負責(zé)取樣電壓基準調(diào)整。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法還包括:干擾源處理模塊在微處理器模塊的控制下實現(xiàn)干擾源的處理，并適當移動基準電源。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法包括一次測量地線電阻的步驟，包括:步驟S1:不注入恒流源，測量干擾源電壓V' g，如果V' g大于設(shè)定值V10，則退出；步驟S2:注入恒流源，恒流源的電流為I，測量干擾源電壓V' g，如果V' g大于設(shè)定值V10，則退出，同時可以認為接地點連接線或輔助電流極連接線斷開；步驟S3:測量采樣電壓V',，移動基準電源，使得取樣電壓低谷介于0和e之間，
其中e為設(shè)定極小值，移動基準電源使得以方便積分計算取樣電壓；步驟S4:不注入恒流源，測量干擾源電壓Vgl和采樣電壓Vql;步驟S5:注入恒流源，測量干擾源電壓Vg2和采樣電壓Vq2 ；步驟S6:計算干擾源電壓Vg, Vg = Vgl-Vg2 ；
步驟S7:計算有效采樣電壓= Vql-Vq2,如果有效采樣電壓值為0則認為輔助電壓極連接線斷開；步驟S8:計算地線電阻Rd，Rd = Vq +1 ;步驟S9:計算輔助電流極電阻Rz，Rz = Vg^1-Rd ；步驟S10:關(guān)閉恒流源。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟1:不注入恒流源，控制芯片U2通過第二三極管Q2、第三三極管Q3來控制是否產(chǎn)生恒流源；本步驟在管腳DLEN提供高電平讓第五三極管Q5截止，從而不產(chǎn)生恒流源；步驟2:測量干擾源電壓V g ；步驟3:判斷V' g是否大于設(shè)定電壓V10;如果V' g大于設(shè)定電壓VlO則干擾源會影響恒流源的穩(wěn)定，那么地線電阻測量結(jié)果就不準確，所以必須放棄測試，跳轉(zhuǎn)到步驟23 ；步驟4:注入恒流源，恒流源的電流為I ;控制芯片U2在管腳DLEN提供低電平讓第五三極管Q5導(dǎo)通，從而產(chǎn)生恒流源I ;步驟5:測量干擾源V' g ;控制芯片U2測量干擾源V' g；步驟6:判斷V' g是否大于設(shè)定電壓VlO ;如果大于設(shè)定電壓VlO則干擾源會影響恒流源的穩(wěn)定，那么地線電阻測量結(jié)果就不準確，故放棄測試，同時可以認為接地點連接線或輔助電流極連接線斷開，跳`轉(zhuǎn)到步驟23 ；步驟7:測量取樣電壓V q ;經(jīng)過大功率電阻電路、量程檔位開關(guān)電路、干擾源處理電路的處理，控制芯片U2測量取樣電壓V' q；步驟8:干擾源處理，實現(xiàn)移動基準電源；微調(diào)數(shù)字電位器AR1，讓其阻值能使取樣電壓 V' 滿足步驟9:判斷是否成立；判斷V ' q波形的低谷是不是處于0<[v；」<f，如果是，則繼續(xù)；否則，跳轉(zhuǎn)到步驟23 ；步驟10:調(diào)整量程檔位；假設(shè)在第一量程檔位，注入恒流源，讀取取樣電壓，若大于第二設(shè)定電壓V20，則換成第二量程檔位，第二量程檔位對應(yīng)的電阻小于第一量程檔位對應(yīng)的電阻；否則不進行變換，保留檔位在第一量程檔位；步驟11:不注入恒流源；控制芯片U2在管腳DLEN提供高電平讓第五三極管Q5截止，從而不產(chǎn)生恒流源；步驟12:測量干擾源電壓Vgl;控制芯片U2測量經(jīng)過取樣電壓基準調(diào)整后的干擾源電壓Vgl ;步驟13:測量取樣電壓Vql ;控制芯片U2測量經(jīng)過取樣電壓基準調(diào)整后的干擾源電壓Vql ;步驟14:注入恒流源；控制芯片U2在管腳DLEN提供低電平讓第五三極管Q5截止，從而產(chǎn)生恒流源；步驟15:測量干擾源Vg2 ;控制芯片U2測量經(jīng)過取樣電壓基準調(diào)整后的干擾源電
壓 Vg2 ；步驟16:測量取樣電壓Vq2;控制芯片U2測量經(jīng)過取樣電壓基準調(diào)整后的干擾源電壓Vq2;步驟17:計算有效干擾源電壓Vg = Vgl-Vg2 ；步驟18:計算有效采樣電壓\ = Vql-Vq2,如果有效采樣電壓值為0則認為輔助電壓極連接線斷開；步驟19:計算地線電阻Rd = Vtl+1 ;步驟20:計算有效輔助電流極電阻Rz = Vg+ 1-Rd ；步驟21:不注入恒流源；控制芯片U2在管腳DLEN提供高電平讓第五三極管Q5截止，從而不產(chǎn)生恒流源；步驟22:輸出計算結(jié)果；將前面的計算結(jié)果\、Rd、Rz通過RS485接口上傳給地線電阻監(jiān)測終端；步驟23:結(jié)束本次地線電阻測量；步驟24:沒間隔設(shè)定時間按照步驟I至步驟23進行一次地線電阻測量。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述測量方法包括:所述微處理器模塊的控制芯片U2給管腳DLEN提供高電平，第三三極管Q3導(dǎo)通、第二三極管Q2導(dǎo)通，第五三極管Q5截止，第五三極管Q5的管腳C處為0mA，不注入恒流源；干擾源通過第三接線柱J3的引腳ISEND進入到第二運算放大器U4B上，經(jīng)過第二運算放大器U4B的電壓跟隨功能，在控制 芯片U2的管腳ZGJ上測量干擾源V' g ;地線電阻測量軟件模塊判斷r g是否大于設(shè)定電壓V10，如果大于設(shè)定電壓VlO則本工作流程結(jié)束，反之則繼續(xù)；控制芯片U2給管腳DLEN提供低電平，第三三極管Q3截止、第二三極管Q2截止，第五三極管Q5導(dǎo)通，第五三極管Q5的管腳C處為設(shè)定電流II，注入恒流源；干擾源通過第三接線柱J3的引腳ISEND進入到第二運算放大器U4B上，經(jīng)過第二運算放大器U4B的電壓跟隨功能，在控制芯片U2的管腳ZGJ上測量干擾源V' g ;微處理器模塊的第一判斷單元判斷V' g是否大于設(shè)定值V10，如果大于VlO則本工作流程結(jié)束，反之則繼續(xù)；通過第三接線柱J3的引腳IJS輸入初始取樣電壓，經(jīng)過大功率電阻電路，由第三運算放大器U5A進行信號放大，在控制芯片U2的管腳A/D上測量取樣電壓V' q ;微處理器模塊的第一判斷單元進行調(diào)節(jié)數(shù)字電位器ARl，然后再次在控制芯片U2的管腳A/D上測量
取樣電壓V',，直到數(shù)字電位器ARl的電位器阻值能使取樣電壓V' q滿足」<^，如
果不能滿足則本工作流程結(jié)束，反之則繼續(xù)；控制芯片U2給管腳GAIN SEL提供高電平，MOS管Q4截止，即當前量程檔位是第一量程檔位，在控制芯片U2的管腳A/D上測量取樣電壓V',，微處理器模塊的第一判斷單元判斷V',是否大于第二設(shè)定電壓V20，則控制芯片U2給管腳GAIN SEL提供低電平，MOS管Q4導(dǎo)通，即換成第二量程檔位，第二量程檔位對應(yīng)的電阻小于第一量程檔位對應(yīng)的電阻，然后繼續(xù)，否則也繼續(xù)；控制芯片U2給管腳DLEN提供高電平，第三三極管Q3導(dǎo)通、第二三極管Q2導(dǎo)通，第五三極管Q5截止，第五三極管Q5的管腳C處為0mA，不注入恒流源；在控制芯片U2的管腳ZGJ上測量干擾源Vgl ;在控制芯片U2的管腳A/D上測量取樣電壓Vql ;控制芯片U2給管腳DLEN提供低電平，第三三極管Q3截止、第二三極管Q2截止，第五三極管Q5導(dǎo)通，第五三極管Q5的管腳C處為設(shè)定電流II，注入恒流源；在控制芯片U2的管腳ZGJ上測量干擾源Vg2;在控制芯片U2的管腳A/D上測量取樣電壓Vq2 ;地線電阻測量軟件模塊根據(jù)公式Vq = Vql-Vq2，計算有效采樣電壓V,，如果有效采樣電壓值為0則認為輔助電壓極連接線斷開；地線電阻測量軟件模塊根據(jù)公式Rd = Vq-1,計算有效地線電阻Rd;輔助電流極電阻測量模塊根據(jù)公式Vg = Vgl-Vg2,計算有效干擾源Vg ;利用公式Rz=Vg+1-Rd，計算有效輔助電流極電阻Rz ；控制芯片U2給管腳DLEN提供高電平，第三三極管Q3導(dǎo)通、第二三極管Q2導(dǎo)通，第五三極管Q5截止，第五三極管Q5的管腳C處為0mA，不注入恒流源；地線電阻測量軟件模塊將前面的計算結(jié)果\、Rd、Rz通過第一接線柱Jl的第二引腳、第三引腳，上傳給地線電阻監(jiān)測終端；結(jié)束本次地線電阻測量。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提出的地線電阻實時在線測量系統(tǒng)及方法，能實時在線測量多種中小型接地點地線電阻，一次安裝，省時省力，并且保持了很高的精準度。同時，本發(fā)明可以測量出輔助電流極電阻和干擾源電壓，還具有實時在線功能，可以將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心監(jiān)控，并可以根據(jù)設(shè)定報警。


圖1為本發(fā)明地線電阻實時在線測量系統(tǒng)的測量方案示意圖。圖2為本發(fā)明地線電阻實時在線測量系統(tǒng)的組成示意圖。圖3為本發(fā)明地線電阻實時在線測量系統(tǒng)的另一組成示意圖。圖4-1為第一接線柱的電路示意圖。圖4-2為通信模塊的電路示意圖。圖4-3為第三接線柱的電路示意圖。圖4-4為微處理器的電路示意圖。圖4-5為電源管理模塊的電路示意圖。圖4-6為干擾源采集模塊的電路示意圖。圖4-7為恒流源注入模塊的電路示意圖。圖4-8為采樣電壓讀取模塊的電路示意圖。圖4-9為干擾源處理模塊的電路示意圖。圖5為本發(fā)明地線電阻實時在線測量方法的流程圖。圖6為本發(fā)明微處理器內(nèi)的軟件模塊組成示意圖。圖7為測量檔位校正連接示意圖。圖8為測量地線電阻時的連接方式示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。實施例一請參閱圖1，本發(fā)明揭示了一種地線電阻在線測量系統(tǒng)，通過輔助電流極注入恒定電流I，在輔助電壓極端取出采樣電壓V，適當調(diào)整輔助電壓極在地面的插入點，可以近似的認為設(shè)備的地線電阻R=v/I。同時地線電阻在線測量系統(tǒng)還提供了通信接口與遠程監(jiān)測終端連接，通過遠程監(jiān)測終端可以智能管理設(shè)備和建筑物的接地狀態(tài)。請參閱圖2，本發(fā)明地線電阻在線測量系統(tǒng)包括地線電阻在線測量裝置及遠程監(jiān)測終端9 ;地線電阻在線測量裝置包括干擾源處理模塊1、通信模塊2、地線電阻測量軟件模塊3、電源管理模塊4、恒流源注入模塊5、采樣電壓讀取模塊6、干擾源采集模塊7、微處理器8 ;所述微處理器81分別連接干擾源處理模塊1、通信模塊2、地線電阻測量軟件模塊3、電源管理模塊4、恒流源注入模塊5、采樣電壓讀取模塊6、干擾源采集模塊7還連接有遠程監(jiān)測終端9。遠程監(jiān)測終端9還可以連接服務(wù)器，將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器中。在地線電阻在線測量裝置中一側(cè)有3根線，另一側(cè)有4根線；本實施例中，第①根是+24v電源線；第②根是地線；第③、④根是RS485接口線；第⑤根是輔助電流極接口線C(H);第⑥根是輔助電壓極接口線P(S);第⑦根是接地極接口線E。所述電源管理模塊4用于為測量系統(tǒng)提供電源；所述恒流源注入模塊5在微處理器8的控制下提供恒流源或關(guān)閉恒流源。干擾源采集模塊7用以接受微處理器8的控制，對干擾源電壓進行測量。干擾源處理模塊I接受微處理器8的控制，根據(jù)干擾源進行取樣電壓基準調(diào)整。所述采樣電壓讀取模塊6接受微處理器8的控制，測量采樣電壓。所述地線電阻測量軟件模塊3接受微處理器8的控制，根據(jù)所述采樣電壓讀取模塊6測量得到的采樣電壓計算地線電阻。請參閱圖3，除圖2描述的模塊之外，所述測量系統(tǒng)還包括線纜模塊10、接口線模塊11。以下分別對各個模塊做進一步地介紹。請參閱圖4-1，本實施例中，線纜模塊I包括+24v電源輸入線2根和RS485通信線2根。請參閱圖4-2，通信模塊2使用了集成電路Ul (MAX485)實現(xiàn)RS485通信，使得傳輸距離更遠，抗干擾性強。地線電阻測量軟件模塊3是在微處理器8上運行的軟件系統(tǒng)。請參閱圖4-5，電源管理模塊4包括四個小部分:1)電源保護電路；采用并聯(lián)瞬態(tài)抑制二極管Dl (SMAJ30A)和串聯(lián)保險電阻F1，防止過壓和雷擊。2)第一 DC/DC變換控制電路；采用集成電路IC1(ICI34063)實現(xiàn)，給其Vss和Cv管腳接地，產(chǎn)生+7v。3)第二 DC/DC變換控制電路；采用IC2(ICI34063)集成電路實現(xiàn)，給其Vss和Cv管腳不接地，產(chǎn)生_5v。4)三端穩(wěn)壓電路；采用U3(LM1117DT-5)集成電路，生成+5v。請參閱圖4-7，恒流源注入模塊5包括四部分:1)恒流源開關(guān)電路；采用三極管Q2 (8550)和三極管Q3 (8050)設(shè)計開關(guān)電路。2)運算放大電路；采用運算放大器U4A(LM2904)產(chǎn)生恒壓電路，從而保證電流的穩(wěn)定。3)電流穩(wěn)定電路；采用三極管Q5 (BCX53-16)設(shè)計，截止狀態(tài)不產(chǎn)生恒流源，導(dǎo)通狀態(tài)為恒流源穩(wěn)定產(chǎn)生并輸出狀態(tài)。4)負電平抑制電路；采用瞬態(tài)抑制二極管D2(SMAJ30A)和D3(SMAJ30A)構(gòu)成負電平抑制電路。請參閱圖4-6，干擾源采集模塊6包括二部分:1)電壓跟隨電路；采用運算放大器U4B(LM2904)產(chǎn)生恒壓電路，供U2在ZGL管腳處，即V2點，讀取干擾源電壓。2)干擾源采集電路；采用R28、R38、C15構(gòu)成干擾源采集電路，將干擾源引入到U4B。請參閱圖4-8，采樣電壓讀取模塊7包括三部分:1)運算放大電路；采用U5A(LM2904)進行放大，提高U2的測量靈敏度和準確度。2)大功率電阻電路；采用4個電阻并串并的方式組成一個大功率電阻，提高電阻的使用壽命。3)10Q/100Q量程檔位開關(guān)電路；采用Q4(2N7002)去讀取樣電壓，進行量程檔位的控制。請參閱圖4-9，干擾源處理模塊，基于干擾源積進行取樣電壓基準調(diào)整；采用可控的AR1(X9312)數(shù)字電位器和U5B(LM2904)進行電壓基準調(diào)整。如圖7所示，在電阻R3處接上IOQ，100 Q電阻分別進行測量裝置的IOQ，100 Q檔位自動校正；本功能在地線電阻在線測量裝置出廠前完成。其中，Rl=IOOQ ；R2=100Q ；R3=10Q/100Q。請參閱圖4-3，接口線模塊8包括三根線，分別是注入極接口線C (H)、輔助電壓極接口線P(S)、接地極接口線E。 請參閱圖4-4，微處理器8采用PIC18F4550作為微處理器。本實施例中，所述微處理器8具體包括恒流源控制單元、干擾源采集控制單元、第一判斷單元、采樣電壓測量控制單元、干擾源處理單元、地線電阻測量控制單元、輔助電流極電阻測量控制單元；當然，地線電阻測量軟件模塊3也可以是微處理器8中的軟件系統(tǒng)。其中，恒流源控制單元用以控制恒流源注入模塊注入恒流源電流I或?qū)⒑懔髟措娏鱅關(guān)閉；干擾源采集控制單元用以控制干擾源采集模塊測量干擾源電壓；第一判斷單元用以判斷干擾源采集模塊測量得到的干擾源電壓是否大于設(shè)定值V10;采樣電壓測量控制單元用以控制所述采樣電壓讀取模塊測量采樣電壓；干擾源處理單元依據(jù)干擾源進行采樣電壓基準調(diào)整，用以移動基準電源，使得采樣電壓的低谷介于0和e之間，其中e為設(shè)定極小值。地線電阻測量控制單元用以控制所述地線電阻測量軟件模塊計算地線電阻；所述地線電阻測量軟件模塊首先獲取在不注入恒流源的情況下，所述采樣電壓讀取模塊測量得到的干擾源電壓Vgl以及所述采樣電壓讀取模塊測量的采樣電壓Vql ;而后獲取在注入恒流源的情況下，所述采樣電壓讀取模塊測量得到的干擾源電壓Vg2和采樣電壓Vq2;接著計算有效采樣電壓\，Vq = Vql-Vq2 ;而后計算地線電阻Rd，Rd = Vq-10輔助電流極電阻測量控制單元用以控制一輔助電流極電阻測量模塊計算輔助電流極電阻；輔助電流極電阻測量模塊計算干擾源電壓\，Vg = Vgl-Vg2;而后計算輔助電流極電阻Rz，Rz = Vg+1-Rd。硬件電路工作的詳細過程包括:I)電源部分通過第一接線柱Jl的引腳I給地線電阻在線測量裝置提供+24v電源，然后通過保險絲Fl和瞬態(tài)抑制二極管Dl構(gòu)成電源保護電路；采用IC1(ICI34063)集成電路，輸入+24v電源，給其Vss和Cv管腳接地，產(chǎn)生+7v ;采用IC2(ICI34063)集成電路，輸入+24v電源，給其Vss和Cv管腳不接地，產(chǎn)生_5v ;采用U3(LM1117DT-5)集成電路，構(gòu)建三端穩(wěn)壓電路，生成+5v。2)測量過程一次測量地線電阻的工作流程如下:U2給管腳DLEN提供高電平，Q3導(dǎo)通、Q2導(dǎo)通，Q5截止，Q5的管腳C處為0mA，不注入恒流源；干擾源通過第三接線柱J3的引腳ISEND進入到U4B上，經(jīng)過U4B的電壓跟隨功能，在U2的管腳ZGJ上測量干擾源V' g，即圖3中的V2點；圖2中的地線電阻測量軟件進行V' g > 18v判斷，如果大于18v則本工作流程結(jié)束，反之則繼續(xù)；U2給管腳DLEN提供低電平，Q3截止、Q2截止，Q5導(dǎo)通，Q5的管腳C處為20mA，注入恒流源；干擾源通過第三接線柱J3的引腳ISEND進入到U4B上，經(jīng)過U4B的電壓跟隨功能，在U2的管腳ZGJ上測量干擾源V' g，即圖3中的V2點；圖2中的地線電阻測量軟件進行V' g>18v判斷，如果大于18v則本工作流程結(jié)束，同時可以認為接地點連接線或輔助電流極連接線斷開，反之則繼續(xù)；通過第三接線柱J3的引腳IJS輸入初始取樣電壓，經(jīng)過大功率電阻電路R11-R14，由運算放大器U5A進行信號放大，在U2的管腳A/D上測量取樣電壓V',，即圖3中的V3點；圖2中的地線電阻測量軟件進行調(diào)節(jié)ARl的電位器，然后再次在U2的管腳A/D上測量取樣電
壓V',，直到ARl的電位器阻值能使取樣電壓V' q滿足0<k'，如果不能滿足則本
工作流程結(jié)束，反之則繼續(xù)；U2給管腳GAIN SEL提供高電平，Q4截止，即當前量程檔位是IOOQ量程檔位，在U2的管腳A/D上測量取樣電壓V',，圖2中的地線電阻測量軟件進行判斷V',，大于3.3v，則U2給管腳GAIN SEL提供低電平，Q4導(dǎo)通，即換成10 Q量程檔位，然后繼續(xù)，否則也繼續(xù)；U2給管腳DLEN提供高電平，Q3導(dǎo)通、Q2導(dǎo)通，Q5截止，Q5的管腳C
處為0mA，不注入恒流源；在U2的管腳ZGJ上測量干擾源G ；在U2的管腳A/D上測量取樣電圧I1 U2給管腳DLEN提供低電平，Q3截止、Q2截止，Q5導(dǎo)通，Q5的管腳C處為20mA，注入恒流源；在U2的管腳ZGJ上測量干擾源f ;在U2的管腳A/D上測量取樣電壓f ;圖2中的地線電阻測量軟件根據(jù)公式匕，計算有效干擾源Vg ;圖2中的地線電阻測量軟
件根據(jù)公式Vg = Vq2 -V；，計算有效取樣電壓Nq,如果有效采樣電壓值為0則認為輔助電壓
極連接線斷開；圖2中的地線電阻測量軟件根據(jù)公式Rd = Vq+1，計算有效地線電阻Rd ;圖2中的地線電阻測量軟件根據(jù)公式Rz = Vg+1-Rd,計算有效輔助電流極電阻Rz ；U2給管腳DLEN提供高電平，Q3導(dǎo)通、Q2導(dǎo)通，Q5截止，Q5的管腳C處為0mA，不注入恒流源；圖2中的地線電阻測量軟件將前面的計算結(jié)果\、Rd、Rz通過第一接線柱Jl的引腳2、3，以RS485通信方式上傳給地線電阻監(jiān)測終端；結(jié)束本次地線電阻測量。本流程30s進行一次。以上介紹了本發(fā)明地線電阻實時在線測量系統(tǒng)的組成，本發(fā)明在揭示上述系統(tǒng)的同時，還揭示上述系統(tǒng)的實時在線測量方法。測量地線電阻(以及輔助電流極電阻)的步驟如下:步驟S1:不注入恒流源I，測量干擾源V' g，如果V' g>18v，則退出；步驟S2:注入恒流源I，測量干擾源V g，如果V' g > 18v，則退出，同時可以認為接地點連接線或輔助電流極連接線斷開；步驟S3:測量取樣電壓V',，移動基準電源，使得取樣電壓低谷介于0和e之間，其中e是個極小值，進行移動基準電源使得就是為了方便積分計算取樣電壓；步驟S4:不注入恒流源I，測量干擾源 < 和取樣電壓步驟S5:注入恒流源I，測量干擾源g和取樣電壓匕2 ;步驟S6:計算干擾源 Vg, Vg = F； -V1g ;步驟S7:計算取樣電壓Vq，Vq =f-G，如果有效采樣電壓值為0則認為輔助電壓極連接線斷開；
步驟S8:計算地線電阻Rd，Rd = Vq÷I ；步驟S9:計算輔助電流極電阻Rz，Rz = Vg÷I-Rd ;步驟SlO:不注入恒流源I。其具體流程圖如圖5所示；以下按照圖5的流程一步一步的給出詳細說明。第一步開始開始進行地線電阻測量。第二步不注入恒流源在圖3中，微處理器通過恒流源注入模塊5的三極管Q2、Q3來控制是否產(chǎn)生恒流源。本步驟在DLEN端提供高電平讓三極管Q5截止，從而不產(chǎn)生恒流源，也就是Vl點的電流為0mA。第三步測量干擾源V'g在圖4-7中，在Vl點電流為OmA時，圖4_6中，微處理器測量V2點的電壓，即干擾
源 V' g。第四步判斷Vg'> 18v判斷V' g> 18v，如果大于18v則干擾源會影響恒流源的穩(wěn)定，那么地線電阻測量結(jié)果就不準確，所以必須放棄測試，跳轉(zhuǎn)到第二十四步。第五步注入恒流源I微處理器在DLEN端提供低電平讓三極管Q5導(dǎo)通，從而產(chǎn)生恒流源，也就是圖4-7中Vl點的電流為20mA,即I=20mA。第六步測量干擾源V'g在圖4-7中，在Vl點電流為20mA時，圖4_6中，微處理器測量V2點的電壓，即干擾源V' g。第七步判斷V'g > 18v判斷V' g> 18v，如果大于18v則干擾源會影響恒流源的穩(wěn)定，那么地線電阻測量結(jié)果就不準確，所以必須放棄測試，同時可以認為接地點連接線或輔助電流極連接線斷開，跳轉(zhuǎn)到第二十四步。第八步測量取樣電壓V'q在圖4-7中，在Vl點電流為20mA時，經(jīng)過大功率電阻電路、10 Q/100 Q量程檔位開關(guān)電路、干擾源處理電路的處理，微處理器測量圖4-8中V3點的電壓，即干擾源N' QO第九步移動基準電源通過干擾源處理電路，移動基準電源，微調(diào)電位器AR1，讓其阻值能使取樣電壓
HG」…第十步判斷0<[V'q]<ε判斷V' 5波形的低谷是不是處于」<~如果是，則繼續(xù)；否則，跳轉(zhuǎn)到第
二十四步。第十一步調(diào)整量程檔位假設(shè)在100Q量程檔位，注入恒流源，讀取取樣電壓，若大于3.3v，則換成IOQ量程檔位；否則不換。第十二步不注入恒流源微處理器在DLEN端提供高電平讓三極管Q5截止，從而不產(chǎn)生恒流源，也就是在圖4-7中Vl點的電流為0mA。第十三步測量干擾源Fg1在圖4-7中，在Vl點電流為OmA時，圖4_6中，微處理器測量經(jīng)過取樣電壓基準調(diào)整后的V2點電壓，即干擾源r廠第十四步測量取樣電圧f1在圖4-7中，在Vl點電流為OmA時，微處理器測量經(jīng)過取樣電壓基準調(diào)整后的圖4-8中V3點電壓，即干擾源卜第十五步注入恒流源I微處理器在DLEN端提·供低電平讓三極管Q5截止，從而產(chǎn)生恒流源，也就是圖4-7中Vl點的電流為20mA。第十六步測量干擾源匕2在圖4-7中，在Vl點電流為20mA時，微處理器測量經(jīng)過取樣電壓基準調(diào)整后的圖4-6中V2點電壓，即干擾源「廠第十七步測量取樣電壓V》在圖4-7中，在Vl點電流為20mA時，微處理器測量經(jīng)過取樣電壓基準調(diào)整后的圖4-8中V3點電壓，即干擾源I,:第十八步計算干擾源&= Vg - V1g ; Vg = Vgl-Vg2根據(jù)前面的測量結(jié)果，運用公式匕=匕2-f^汁算有效Vg。第十九步計算取樣電壓&Vq = Vql-Vq2根據(jù)前面的測量結(jié)果，運用公式Fg = -^，計算有效\，如果有效采樣電壓值為
0則認為輔助電壓極連接線斷開。第二十步計算地線電阻Rd= Vq+1根據(jù)前面的測量結(jié)果，運用公式Rd = Vq+I，計算有效Rd。第二十一步計算輔助電流極電阻Rz= Vg^1-Rd根據(jù)前面的測量結(jié)果，運用公式Rz = Vg+I_Rd，計算有效Rz。第二十二步不注入恒流源在圖4-7中，微處理器在DLEN端提供高電平讓三極管Q5截止，從而不產(chǎn)生恒流源，也就是圖4-7中Vl點的電流為0mA。第二十三步輸出計算結(jié)果將前面的計算結(jié)果\、Rd、Rz通過RS485接口上傳給地線電阻監(jiān)測終端。第二十四步結(jié)束
結(jié)束本次地線電阻測量。本流程30s進行一次(當然可以根據(jù)需要設(shè)定時間間隔)。實施例二本實施例與實施例一的區(qū)別在于，本實施例中，地線電阻實時在線測量系統(tǒng)中，微控制器的軟件功能模塊組成如圖6所示；下面對圖6中的各個模塊進行說明。I)恒流源開關(guān)控制本模塊主要負責(zé)控制是否輸入恒流源，本裝置的恒流源是20mA。2)測量恒流源本模塊負責(zé)從圖4-7中Vl點讀取恒流源，同時也提供裝置出廠前恒流源的自我校正。3)測量干擾源本模塊在注入恒流源和不注入恒流源的情況下判斷干擾源是不是過大，本裝置以+18v為界限，如果過大則不能測量地線電阻；如果不超過界限，則在4)和5)步驟后，在不注入恒流源和注入恒流源的情況下測量干擾源，給7)步計算提供數(shù)據(jù)。4)量程檔位自動識別 本模塊具有自動識別地線電阻量程的功能，如果地線電阻超過10 Q，則選擇選擇100Q檔位進行測量，如果不超過，則選擇10 Q檔位進行測量。本裝置的測量范圍是OQ 100Q。5)干擾源處理為了方便積分計算，對干擾源進行處理，調(diào)整取樣電壓基準，取樣電壓的最后結(jié)果最好不是負數(shù)，所以要對初始取樣電壓進行調(diào)整，將其波形的低谷調(diào)整為大于0而小于e，￡是一個大于0的極小值。本模塊主要負責(zé)取樣電壓的調(diào)整。6)測量取樣電壓本模塊首先測量取樣電壓，然后進行電壓基準調(diào)整；然后在不注入和注入恒流源的情況進行取樣電壓測量，以便計算出有效取樣電壓。7)計算干擾源本模塊負責(zé)根據(jù)3)測量的干擾源計算有效干擾源。8)計算地線電阻本模塊根據(jù)6)推算出的有效取樣電壓和恒流源，計算出有效地線電阻。9)計算輔助電流極電阻本模塊根據(jù)7)計算的有效干擾源、恒流源和有效地線電阻，計算出輔助電流極電阻。10)通信模塊本模塊負責(zé)接收地線電阻監(jiān)測終端的指令，同時將計算的干擾源、地線電阻、輔助電流極電阻上傳給地線電阻監(jiān)測終端。實施例三本實施例與實施例一的區(qū)別在于，本實施例中，可以設(shè)定地線電阻報警閾值，當?shù)鼐€電阻超過閾值，測量裝置就會報警。請參閱圖8，C(H)是電流極接口、P⑶是輔助電壓極接口、E是接地線接口 ；實際測量地線電阻時，C(H)是與注入極接地棒連接，P(S)是與采樣電壓接地棒連接，E是直接與設(shè)備或建筑物的地線連接。本測量裝置提供了 RS485方式與地線電阻監(jiān)測終端相連。在地線電阻監(jiān)測終端運行監(jiān)測軟件，就可以實現(xiàn)在線實時在線監(jiān)測與歷史查詢功能，如動態(tài)顯示、告警指示、歷史數(shù)據(jù)讀取、查閱、保存、打印等功能。根據(jù)干擾源、輔助電流極電阻、地線電阻測量的結(jié)果，可以將地線電阻采集結(jié)果分成九種狀態(tài)，具體如表I所示。
權(quán)利要求
1.一種地線電阻實時在線測量系統(tǒng)，其特征在于，所述測量系統(tǒng)包括:微處理器模塊、恒流源注入模塊、采樣電壓讀取模塊、地線電阻測量軟件模塊；所述微處理器模塊分別連接恒流源注入模塊、采樣電壓讀取模塊、地線電阻測量軟件模塊； 所述恒流源注入模塊在微處理器模塊的控制下提供恒流源或關(guān)閉恒流源； 所述采樣電壓讀取模塊接受微處理器模塊的控制，測量采樣電壓； 所述地線電阻測量軟件模塊接受微處理器模塊的控制，根據(jù)所述采樣電壓讀取模塊測量得到的采樣電壓計算地線電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地線電阻實時在線測量系統(tǒng)，其特征在于: 所述測量系統(tǒng)還包括與微處理器模塊連接的干擾源采集模塊，用以接受微處理器模塊的控制，對干擾源電壓進行測量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地線電阻實時在線測量系統(tǒng)，其特征在于: 所述測量系統(tǒng)還包括與微處理器模塊連接的干擾源處理模塊，采用可控的數(shù)字電位器ARl和第四運算放大器U5B ;通過數(shù)字電位器ARl和第四運算放大器U5B實現(xiàn)對干擾源的處理工作； 所述干擾源處理模塊采用可控的數(shù)字電位器ARl和第四運算放大器U5B進行電壓基準調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地線電阻實時在線測量系統(tǒng)，其特征在于: 所述微處理器模塊具體包括: 恒流源控制單元，用以控制恒流源注入模塊注入恒流源電流I或?qū)⒑懔髟措娏鱅關(guān)閉； 干擾源采集控制單元，用以控制干擾源采集模塊測量干擾源電壓； 第一判斷單元，用以判斷干擾源采集模塊測量得到的干擾源電壓是否大于設(shè)定值VlO ； 采樣電壓測量控制單元，用以控制所述采樣電壓讀取模塊測量采樣電壓； 干擾源處理控制單元，用以移動基準電源，使得采樣電壓的低谷介于O和ε之間，其中ε為設(shè)定極小值； 地線電阻測量控制單元，用以控制所述地線電阻測量軟件模塊計算地線電阻；所述地線電阻測量軟件模塊首先獲取在不注入恒流源的情況下，所述采樣電壓讀取模塊測量得到的干擾源電壓Vgl以及所述采樣電壓讀取模塊測量的采樣電壓Vql;而后獲取在注入恒流源的情況下，所述采樣電壓讀取模塊測量得到的干擾源電壓Vg2和采樣電壓Vq2;接著計算有效米樣電壓Vtl, Vq=Vql-Vq2;而后計算地線電阻Ra，Rd = VqT-1 ； 輔助電流極電阻測量控制單元，用以控制一輔助電流極電阻測量模塊計算輔助電流極電阻；輔助電流極電阻測量模塊計算干擾源電壓vg，Vg=Vgl-Vg2;而后計算輔助電流極電阻Rz, Rz = Vg+I_Rd。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地線電阻實時在線測量系統(tǒng)，其特征在于: 所述測量系統(tǒng)還包括監(jiān)測終端，該監(jiān)測終端通過通信模塊與微處理器模塊相連；用以顯示測量的地線電阻數(shù)據(jù)；所述監(jiān)測終端將監(jiān)測的數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程服務(wù)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地線電阻實時在線測量系統(tǒng)，其特征在于: 所述測量系統(tǒng)還包括電源管理模塊，該電源管理模塊包括:電源保護電路，采用并聯(lián)瞬態(tài)抑制二極管Dl和串聯(lián)保險電阻F1，防止過壓和雷擊；第一 DC/DC變換控制電路，采用第一集成電路ICl實現(xiàn)，第一集成電路ICl的管腳Vssl和管腳Cvl接地，產(chǎn)生+7v電壓； 第二 DC/DC變換控制電路，采用第二集成電路IC2實現(xiàn)，第二集成電路IC2的管腳Vss2和管腳Cv2不接地，產(chǎn)生-5v電壓； 三端穩(wěn)壓電路，采用第三集成電路U3實現(xiàn)，生成+5v電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地線電阻實時在線測量系統(tǒng)，其特征在于: 所述恒流源注入模塊包括: 恒流源開關(guān)電路，采用第二三極管Q2和第三三極管Q3設(shè)計開關(guān)電路； 運算放大電路，采用第一運算放大器U4A產(chǎn)生恒壓電路，保證電流的穩(wěn)定； 電流穩(wěn)定電路，采用第五三極管Q5設(shè)計，截止狀態(tài)不產(chǎn)生恒流源，導(dǎo)通狀態(tài)為恒流源穩(wěn)定產(chǎn)生并輸出狀態(tài)； 負電平抑制電路，采用瞬態(tài)抑制二極管D2、D3構(gòu)成負電平抑制電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地線電阻實時在線測量系統(tǒng)，其特征在于: 所述干擾源采集模塊包括: 電壓跟隨電路，采用第二運算放大器U4B產(chǎn)生恒壓電路，供微處理器模塊的控制芯片U2在管腳ZGL處讀取干擾源電壓； 干擾源采集電路，包括電阻R28、電阻R38、電容C15構(gòu)成干擾源采集電路，將干擾源引入到第二運算放大器U4B。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地線電阻實時在線測量系統(tǒng)，其特征在于: 所述采樣電壓讀取模塊包括: 運算放大電路，采用第三運算放大器U5A進行放大，提高微處理器模塊的控制芯片U2的測量靈敏度和準確度； 大功率電阻電路，采用4個電阻并串并的方式組成一個大功率電阻，提高電阻的使用壽命； 量程檔位開關(guān)電路，采用MOS管Q4去讀取樣電壓，進行量程檔位的控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地線電阻實時在線測量系統(tǒng)，其特征在于: 所述測量系統(tǒng)包括與微處理器模塊連接的電源管理模塊，該電源管理模塊用于為測量系統(tǒng)提供電源。
11.一種利用權(quán)利要求1至10之一所述地線電阻實時在線測量系統(tǒng)的實時在線測量方法，其特征在于，所述測量方法包括如下步驟: 電源管理模塊為測量系統(tǒng)提供電源； 恒流源注入模塊在微處理器模塊的控制下提供恒流源或關(guān)閉恒流源； 采樣電壓讀取模塊接受微處理器模塊的控制，測量采樣電壓； 地線電阻測量軟件模塊接受微處理器模塊的控制，根據(jù)所述采樣電壓讀取模塊測量得到的采樣電壓計算地線電阻。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的實時在線測量方法，其特征在于: 所述方法還包括干擾 源采集模塊接受微處理器模塊的控制，對干擾源電壓進行測量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的實時在線測量方法，其特征在于:所述方法還包括:干擾源處理模塊在微處理器模塊的控制下實現(xiàn)干擾源的處理，并適當移動基準電源。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的實時在線測量方法，其特征在于: 所述方法包括一次測量地線電阻的步驟，包括: 步驟S1:不注入恒流源，測量干擾源電壓V' g，如果V' g大于設(shè)定值V10，則退出；步驟S2:注入恒流源，恒流源的電流為I，測量干擾源電壓V' g，如果V' g大于設(shè)定值V10，則退出，同時可以認為接地點連接線或輔助電流極連接線斷開； 步驟S3:測量采樣電壓V',，移動基準電源，使得取樣電壓低谷介于O和ε之間，其中ε為設(shè)定極小值，移動基準電源使得」< e以方便積分計算取樣電壓； 步驟S4:不注入恒流源，測量干擾源電壓Vgl和采樣電壓Vql; 步驟S5:注入恒流源，測量干擾源電壓Vg2和采樣電壓Vq2; 步驟S6:計算干擾源電壓\，Vg = Vgl-Vg2 ； 步驟S7:計算有效采樣電壓= Vql-Vq2,如果有效采樣電壓值為O則認為輔助電壓極連接線斷開； 步驟S8:計算地線電阻Rd，Rd = Vq^I ； 步驟S9:計算輔助電流極電阻Rz，Rz = Vg+1-Rd ； 步驟SlO:關(guān)閉恒流源。
15.根據(jù)權(quán)利要求 11所述的實時在線測量方法，其特征在于: 步驟1:不注入恒流源，控制芯片U2通過第二三極管Q2、第三三極管Q3來控制是否產(chǎn)生恒流源；本步驟在管腳DLEN提供高電平讓第五三極管Q5截止，從而不產(chǎn)生恒流源； 步驟2:測量干擾源電壓V' g； 步驟3:判斷V, g是否大于設(shè)定電壓V10;如果V, g大于設(shè)定電壓VlO則干擾源會影響恒流源的穩(wěn)定，那么地線電阻測量結(jié)果就不準確，所以必須放棄測試，跳轉(zhuǎn)到步驟23 ；步驟4:注入恒流源，恒流源的電流為I ;控制芯片U2在管腳DLEN提供低電平讓第五三極管Q5導(dǎo)通，從而產(chǎn)生恒流源I ; 步驟5:測量干擾源V, 8;控制芯片U2測量干擾源V, g； 步驟6:判斷V' g是否大于設(shè)定電壓VlO ;如果大于設(shè)定電壓VlO則干擾源會影響恒流源的穩(wěn)定，那么地線電阻測量結(jié)果就不準確，故放棄測試，同時可以認為接地點連接線或輔助電流極連接線斷開，跳轉(zhuǎn)到步驟23 ； 步驟7:測量取樣電壓V'經(jīng)過大功率電阻電路、量程檔位開關(guān)電路、干擾源處理電路的處理，控制芯片U2測量取樣電壓V, q； 步驟8:移動基準電源；進行干擾源處理，微調(diào)數(shù)字電位器ARl，讓其阻值能使取樣電壓V',滿足0<|_<」<~ 步驟9:判斷0<|_<」<e是否成立；判斷V',波形的低谷是不是處于」<e，如果是，則繼續(xù)；否則，跳轉(zhuǎn)到步驟23 ； 步驟10:調(diào)整量程檔位；假設(shè)在第一量程檔位，注入恒流源，讀取取樣電壓，若大于第二設(shè)定電壓V20，則換成第二量程檔位，第二量程檔位對應(yīng)的電阻小于第一量程檔位對應(yīng)的電阻；否則不進行變換，保留檔位在第一量程檔位；步驟11:不注入恒流源；控制芯片U2在管腳DLEN提供高電平讓第五三極管Q5截止，從而不產(chǎn)生恒流源； 步驟12:測量干擾源電壓Vgl;控制芯片U2測量經(jīng)過取樣電壓基準調(diào)整后的干擾源電壓 Vgl ； 步驟13:測量取樣電壓Vql;控制芯片U2測量經(jīng)過取樣電壓基準調(diào)整后的干擾源電壓Vql; 步驟14:注入恒流源；控制芯片U2在管腳DLEN提供低電平讓第五三極管Q5截止，從而產(chǎn)生恒流源； 步驟15:測量干擾源。Vg2;控制芯片U2測量經(jīng)過取樣電壓基準調(diào)整后的干擾源電壓Vg2; 步驟16:測量取樣電壓Vq2 ;控制芯片U2測量經(jīng)過取樣電壓基準調(diào)整后的干擾源電壓Vq2; 步驟17:計算有效干擾源電壓Vg = Vgl-Vg2 ； 步驟18:計算有效采樣電壓\ = Vql-Vq2，如果有效采樣電壓值為O則認為輔助電壓極連接線斷開； 步驟19:計算地線電阻Rd = Vq^I ； 步驟20:計算有效輔助電流極電阻Rz = Vg+1-Rd ； 步驟21:不注入恒流源；控制芯片U2在管腳DLEN提供高電平讓第五三極管Q5截止，從而不產(chǎn)生恒流源； 步驟22:輸出計算結(jié)果；將前面的計算結(jié)果\、Rd、Rz通過RS485接口上傳給地線電阻監(jiān)測終端； 步驟23:結(jié)束本次地線電阻測量； 步驟24:每間隔設(shè)定時間按照步驟I至步驟23進行一次地線電阻測量。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的實時在線測量方法，其特征在于: 所述測量方法包括: 所述微處理器模塊的控制芯片U2給管腳DLEN提供高電平，第三三極管Q3導(dǎo)通、第二三極管Q2導(dǎo)通，第五三極管Q5截止，第五三極管Q5的管腳C處為0mA，不注入恒流源；干擾源通過第三接線柱J3的引腳ISEND進入到第二運算放大器U4B上，經(jīng)過第二運算放大器U4B的電壓跟隨功能，在控制芯片U2的管腳ZGJ上測量干擾源V' g ;地線電阻測量軟件模塊判斷r g是否大于設(shè)定電壓V10，如果大于設(shè)定電壓VlO則本工作流程結(jié)束，反之則繼續(xù)； 控制芯片U2給管腳DLEN提供低電平，第三三極管Q3截止、第二三極管Q2截止，第五三極管Q5導(dǎo)通，第五三極管Q5的管腳C處為設(shè)定電流II，注入恒流源；干擾源通過第三接線柱J3的引腳ISEND進入到第二運算放大器U4B上，經(jīng)過第二運算放大器U4B的電壓跟隨功能，在控制芯片U2的管腳ZGJ上測量干擾源V' g;微處理器模塊的第一判斷單元判斷V' g是否大于設(shè)定值V10，如果大于VlO則本工作流程結(jié)束，反之則繼續(xù)； 通過第三接線柱J3的引腳IJS輸入初始取樣電壓，經(jīng)過大功率電阻電路，由第三運算放大器U5A進行信號放大，在控制芯片U2的管腳A/D上測量取樣電壓V' q ;微處理器模塊的第一判斷單元進行調(diào)節(jié)數(shù)字電位器ARl，然后再次在控制芯片U2的管腳A/D上測量取樣電壓V',，直到數(shù)字電位器ARl的電位器阻值能使取樣電壓V' q滿足如果不能滿足則本工作流程結(jié)束，反之則繼續(xù)； 控制芯片U2給管腳GAIN SEL提供高電平，MOS管Q4截止，即當前量程檔位是第一量程檔位，在控制芯片U2的管腳A/D上測量取樣電壓V',，微處理器模塊的第一判斷單元判斷V',是否大于第二設(shè)定電壓V20，則控制芯片U2給管腳GAIN SEL提供低電平，MOS管Q4導(dǎo)通，即換成第二量程檔位，第二量程檔位對應(yīng)的電阻小于第一量程檔位對應(yīng)的電阻，然后繼續(xù)，否則也繼續(xù)； 控制芯片U2給管腳DLEN提供高電平，第三三極管Q3導(dǎo)通、第二三極管Q2導(dǎo)通，第五三極管Q5截止，第五三極管Q5的管腳C處為0mA，不注入恒流源； 在控制芯片U2的管腳ZGJ上測量干擾源Vgl ;在控制芯片U2的管腳A/D上測量取樣電壓Vql ;控制芯片U2給管腳DLEN提供低電平，第三三極管Q3截止、第二三極管Q2截止，第五三極管Q5導(dǎo)通，第五三極管Q5的管腳C處為設(shè)定電流II，注入恒流源； 在控制芯片U2的管腳ZGJ上測量干擾源Vg2 ;在控制芯片U2的管腳A/D上測量取樣電壓 Vtl2 ； 地線電阻測量軟件模塊根據(jù)公式Vq = Vql-Vq2，計算有效采樣電壓V,，如果有效采樣電壓值為0則認為輔助電壓極連接線斷開；地線電阻測量軟件模塊根據(jù)公式Rd = Vq+1，計算有效地線電阻Rd; 輔助電流極電阻測量模塊根據(jù)公式Vg = Vgl-Vg2,計算有效干擾源Vg ;利用公式Rz =Vg+1-Rd，計算有效輔助電流極電阻Rz ； 控制芯片U2給管腳DLEN提供高電平，第三三極管Q3導(dǎo)通、第二三極管Q2導(dǎo)通，第五三極管Q5截止，第五三極 管Q5的管腳C處為0mA，不注入恒流源； 地線電阻測量軟件模塊將前面的計算結(jié)果Vg、Rd、Rz通過第一接線柱Jl的第二引腳、第三引腳，上傳給地線電阻監(jiān)測終端；結(jié)束本次地線電阻測量。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種地線電阻實時在線測量系統(tǒng)及方法，測量系統(tǒng)包括微處理器模塊、干擾源處理模塊、通信模塊、地線電阻測量軟件模塊、電源管理模塊、恒流源注入模塊、采樣電壓讀取模塊、干擾源采集模塊。采樣電壓讀取模塊接受微處理器模塊的控制，測量采樣電壓；地線電阻測量軟件模塊接受微處理器模塊的控制，根據(jù)采樣電壓讀取模塊測量得到的采樣電壓計算地線電阻。本發(fā)明能實時在線測量單點或多點接地地線電阻，一次安裝，省時省力，并且保持了很高的精準度；本發(fā)明可以測量出輔助電流極電阻和干擾源電壓，還具有實時在線功能，可以將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心監(jiān)控，并可以根據(jù)設(shè)定報警；同時，本發(fā)明具有外連接線斷開的自診斷功能。
文檔編號G01R27/18GK103163382SQ20131007851
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者王予平, 張長生, 徐連海, 潘云洪, 陸挺, 吳旺生, 陳志雄 申請人:中國鐵路通信信號上海工程集團有限公司