接地電阻在線監(jiān)測儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種接地電阻在線監(jiān)測儀，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、聲光報警電路、實時時鐘電路、核心處理電路、激勵信號電路、第一組電流互感器、接地電阻回路、第二組電流互感器、信號處理電路、信號采樣電路、電平轉換電路、短信管理電路、RS485通訊電路。本實用新型的接地電阻在線監(jiān)測儀提供一種新的接地電阻測量方法，可操作性強，施工量小，精度較高，實現(xiàn)了接地電阻的連續(xù)測量，可對接地裝置的全壽命周期進行監(jiān)測，并實現(xiàn)了遠程在線監(jiān)測，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。
【專利說明】接地電阻在線監(jiān)測儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種接地電阻在線監(jiān)測裝置，該裝置采用了一種全新的測量接地電阻的方法，并通過有線、無線等多種通訊方式實現(xiàn)遠程在線監(jiān)測的功能。
【背景技術】
[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、設施的某些可導電部分應接地。接地，即電氣設備必須接地的部分與地作良好的連接。接地包括工作接地、保護接地、雷電保護接地和防靜電接地，接地裝置直接關系到設備安全、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備的接地效果。
[0003]目前測量接地電阻的實用方法有接地搖表法和工頻電流電壓法。采用接地搖表法需要在現(xiàn)場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盡可能遠離，否則測量的電壓值中含有很大成分的互感電勢，以至于測量的結果完全背離真實情況。
[0004]由于土壤干燥或凍結等季節(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行定期的檢查和維修，一般每隔半年至一年復測一次。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)測量難度大；三是由于復測相隔時間較長，一旦誤判可能帶來比較嚴重的后果。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是提出一種可操作性強、成本低廉、在線實時監(jiān)測的接地電阻測量方案。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種接地電阻在線監(jiān)測儀，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、聲光報警電路、實時時鐘電路、核心處理電路、激勵信號電路、第一組電流互感器、接地電阻回路、第二組電流互感器、信號處理電路、信號采樣電路、電平轉換電路、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構相同的電流互感器，該電流互感器由金屬外殼、塑料保護內(nèi)殼(銅導線繞制其外表面)、坡莫合金磁芯組成。
[0009]激勵信號電路，包括高頻信號發(fā)生器、信號跟隨電路和功率放大電路。
[0010]信號處理電路，包括信號一級放大電路、有源濾波電路、信號二級放大電路、信號調(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)轉換接口與激勵信號電路相連，激勵信號電路產(chǎn)生特定電壓信號并輸出到第一組電流互感器，待測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到電壓信號并輸出到信號處理電路，經(jīng)信號處理電路濾波放大后輸出到信號采樣電路，信號采樣電路通過數(shù)模轉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計算出接地電阻的數(shù)值。
[0012]電平轉換電路為TTL電平轉RS232電平電路。
[0013]核心處理電路通過電平轉換電路與短信管理電路相連，短信管理電路收發(fā)短信，實現(xiàn)無線方式的在線監(jiān)測；短信管理電路可以定時發(fā)送短信息，短信內(nèi)容包含接地電阻值和報警狀態(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量，并回發(fā)短信息，短信內(nèi)容包含當前接地電阻值和報警狀態(tài)。
[0014]核心處理電路與RS485通訊電路相連，實現(xiàn)有線方式的在線監(jiān)測。
[0015]鋰電池、太陽能電池板與電源管理電路相連，電源管理電路負責太陽能電池板給鋰電池充電的管理，電源管理電路負責給核心處理單元以及其他外設的供電管理。
[0016]異常處理電路與核心處理電路的復位電路相連，負責監(jiān)控核心處理電路的運行異常情況。
[0017]低功耗管理電路與核心處理電路的電源回路相連，負責監(jiān)控核心處理電路的運行功耗情況，在適當時候切斷相關部分電路以實現(xiàn)低功耗運行。
[0018]按鍵輸入電路與核心處理電路的GP1 口相連，便于設置報警臨界值。
[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量值以及設置操作時相關信息的顯示。
[0020]聲光報警電路與核心處理電路的GP1 口相連，當接地電阻測量值高于報警臨界值時，聲光報警電路通過發(fā)光和發(fā)聲兩種方式報警。
[0021]實時時鐘電路與核心處理電路相連，用于記錄每次測量的準確時間。實時時鐘電路自帶紐扣電池，在鋰電池虧電的情況下，依然能夠在一定時間內(nèi)保證實時時鐘電路的正常運行。
[0022]本實用新型具有積極的效果:(I)本實用新型的接地電阻在線監(jiān)測儀提供一種新的接地電阻測量方法，可操作性強，施工量小，精度較高；(2)本實用新型的接地電阻在線監(jiān)測儀可以實現(xiàn)接地電阻的連續(xù)測量，可對接地裝置的全壽命周期進行監(jiān)測；(3)本實用新型的接地電阻在線監(jiān)測儀實現(xiàn)了接地電阻遠程監(jiān)測功能，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。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為實施例的接地電阻在線監(jiān)測儀工作原理圖。
[0024]圖2為實施例的接地電阻在線監(jiān)測儀的電流互感器結構圖。
[0025]圖3為實施例的接地電阻在線監(jiān)測儀的激勵信號電路原理框圖。
[0026]圖4為實施例的接地電阻在線監(jiān)測儀的信號處理電路原理框圖。
【具體實施方式】
[0027]見圖1所示，本實施例的接地電阻在線監(jiān)測儀，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、聲光報警電路8、實時時鐘電路9、核心處理電路10、激勵信號電路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、信號處理電路15、信號采樣電路16、電平轉換電路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；聲光報警電路8與核心處理電路10的GP1 口連接；實時時鐘電路9與核心處理電路10連接；核心處理電路10的輸出端與激勵信號電路11輸入端連接；激勵信號電路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的輸出端與信號處理電路15的輸入端連接；信號處理電路15的輸出端與信號米樣電路16的輸入端連接；信號采樣電路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換電路17的輸入端連接；電平轉換電路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，本實施例的接地電阻在線監(jiān)測儀的電流互感器12，包含金屬外殼21、塑料保護內(nèi)殼22、坡莫合金磁芯23、塑料保護內(nèi)殼24、金屬外殼25 ;坡莫合金磁芯23包含在塑料保護內(nèi)殼22和塑料保護內(nèi)殼24之中，銅導線繞制其外表面，最外層是金屬外殼21和金屬外殼25。
[0030]見圖3所示，本實施例的接地電阻在線監(jiān)測儀的激勵信號電路11，包括高頻信號發(fā)生器26、信號跟隨電路27和功率放大電路28 ;高頻信號發(fā)生器26的輸出端與信號跟隨電路27的輸入端連接，信號跟隨電路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，本實施例的接地電阻在線監(jiān)測儀的信號處理電路15，包括信號一級放大電路29、有源濾波電路30、信號二級放大電路31、信號調(diào)制及濾波電路32和精密整流濾波電路33 ;信號一級放大電路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的輸出端與信號二級放大電路31的輸入端連接，信號二級放大電路31的輸出端與信號調(diào)制及濾波電路32的輸入端連接，信號調(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]電平轉換電路(17)為TTL電平轉RS232電平電路。
【權利要求】
1.接地電阻在線監(jiān)測儀，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)、聲光報警電路⑶、實時時鐘電路(9)、核心處理電路(10)、激勵信號電路(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)、信號處理電路(15)、信號采樣電路(16)、電平轉換電路(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；聲光報警電路(8)與核心處理電路(1)GP1 口連接；實時時鐘電路(9)與核心處理電路(10)連接；核心處理電路(10)輸出端與激勵信號電路(11)輸入端連接；激勵信號電路(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)輸出端與信號處理電路(15)輸入端連接；信號處理電路(15)輸出端與信號米樣電路(16)輸入端連接；信號米樣電路(16)輸出端與核心處理電路(10)輸入端連接；核心處理電路(10)串口輸出與電平轉換電路(17)輸入端連接；電平轉換電路(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.如權利要求1所述的接地電阻在線監(jiān)測儀，其特征在于，核心處理電路(10)為STM32F103RCT6 芯片。
3.如權利要求1所述的接地電阻在線監(jiān)測儀，其特征在于，第一組電流互感器(12)和第二組電流互感器(14)為采用高磁導率坡莫合金為磁芯的電流互感器，包含金屬外殼、塑料保護內(nèi)殼和坡莫合金磁芯。
4.如權利要求1所述的接地電阻在線監(jiān)測儀，其特征在于，激勵信號電路(11)包括高頻信號發(fā)生器(26)、信號跟隨電路(27)和功率放大電路(28)。
5.如權利要求1所述的接地電阻在線監(jiān)測儀，其特征在于，信號處理電路(15)包括信號一級放大電路(29)、有源濾波電路(30)、信號二級放大電路(31)、信號調(diào)制及濾波電路(32)和精密整流濾波電路(33)。
6.如權利要求1所述的接地電阻在線監(jiān)測儀，其特征在于，電平轉換電路(17)為TTL電平轉RS232電平電路。
【文檔編號】G01R27/20GK203941236SQ201420258834
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權日:2014年5月15日
【發(fā)明者】熊正勇, 季彤, 汪曉慶, 周驍威 申請人:常州帕斯菲克自動化技術股份有限公司