本發(fā)明涉及電氣裝置的控制領(lǐng)域，并且更具體地涉及利用環(huán)路歐姆計測量接地電阻。

背景技術(shù)：

1、環(huán)路歐姆計是用于檢查電氣裝置或建筑物的接地連接是否合格的儀器，如圖1所示。它們特別適合于當(dāng)電氣裝置具有形成若干連續(xù)接地環(huán)路的多個并聯(lián)接地的情況，因為測量不需要將輔助樁插入地面或打開接地連接(例如接地帶)來隔離電氣裝置。

2、常規(guī)地，環(huán)路歐姆計涉及使用兩個彼此磁隔離并且包圍接地連接導(dǎo)體的變壓器，一個通過感應(yīng)注入電壓，并且另一個測量環(huán)路中循環(huán)的電流。然后根據(jù)該電壓和測量電流之間的比率推導(dǎo)出接地連接的阻抗。

3、然而，如圖2所示，從以申請人的名義提交的專利ep1?566?644?b1中可知，單環(huán)歐姆計使得可以僅使用由具有初級繞組np的環(huán)面以及由待測量環(huán)路阻抗zx的接地連接導(dǎo)體形成的單線圈次級繞組ns組成的單個變壓器來省去電流互感器以及兩個變壓器之間的磁隔離，初級繞組np同時用于注入電壓和測量接地環(huán)路中循環(huán)的電流?？缱儔浩鞯某跫壥┘釉O(shè)定點電壓vp在該初級中循環(huán)測量電流ip，該循環(huán)測量電流ip在形成次級的封閉導(dǎo)體中感應(yīng)出次級電壓vs，產(chǎn)生在環(huán)路中循環(huán)的次級電流is＝vs/zx，m為次級繞組ns與初級繞組np的匝數(shù)之比，即，m＝ns/np。

4、假設(shè)跨初級vp施加的電壓是已知量，如果變壓器是完美變壓器，則測量初級電流ip就足以了解阻抗zx。但實際上，變壓器并不完美，并且具有磁通損耗、鐵損和銅損、以及有限的磁路磁導(dǎo)率。

5、另外，圖3示出了實際變壓器返回初級的等效電路圖，其中，rf表示相當(dāng)于變壓器的鐵損的電阻，lμ表示變壓器的磁化電感，即，磁路的非無窮磁導(dǎo)率的映像，if和iμ表示變壓器的磁化電流的分量，rp表示初級繞組的電阻，即，銅損的映像，lp表示初級的漏感，即，磁通損耗的映像，rs表示次級繞組的電阻，ls表示次級的漏感，并且ep表示產(chǎn)生變壓器的磁通量的實際電壓。

6、假設(shè)繞組ns由待測量阻抗zx的環(huán)路構(gòu)成，該等效圖可以簡化，則ns＝1，并且ls變得可以忽略不計并且可以視為等于0，就像rs一樣，并且與zxnp2相比，rp的值可以忽略不計，因此rp≈0。

7、因此，等效圖被簡化為圖4所示的簡化形式，允許寫為：ip/vp＝1/z＝1/rf+1/6lμω+1/zxnp2

8、其中，ω＝2πf，f為電壓vp的頻率。

9、因此，上述環(huán)路阻抗測量方法需要永久了解rf和lμ的值以確定zx。這兩個值是在待測量阻抗zx的環(huán)路周圍安裝環(huán)面之前在空載(開環(huán))下獲得的。

10、然而，這些值會隨著環(huán)面中的感應(yīng)水平的變化而變化，環(huán)面中的感應(yīng)水平取決于測量環(huán)路中循環(huán)的ac和dc雜散電流是否存在，因此必須補(bǔ)償該感應(yīng)水平，使得這些值在測量階段保持可利用，并且保證在所需測量范圍內(nèi)達(dá)到所需的測量精度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是減少由于測量環(huán)路中(通常在網(wǎng)絡(luò)及其諧波的頻率下)存在雜散ac交流電而引起的環(huán)面中的感應(yīng)的影響(并且主要是對鐵損的影響，鐵損的rf是電模型)。

2、該目的通過一種用于測量單環(huán)歐姆計中的環(huán)路阻抗zx的方法來實現(xiàn)，該單環(huán)歐姆計包括單個變壓器，該單個變壓器具有np匝線圈的初級繞組和形成阻抗為zx的測量環(huán)路的單線圈的次級繞組，其特征在于，在不消除產(chǎn)生用于測量環(huán)路阻抗zx的恒定平均值的交變感應(yīng)的測量電流ip的情況下，補(bǔ)償由在測量環(huán)路中循環(huán)的ac漏電流產(chǎn)生的雜散感應(yīng)，該測量電流ip被添加到與由ac漏電流產(chǎn)生的雜散感應(yīng)相反且成比例的電流上，以重新注入到初級繞組中。

3、該感應(yīng)可以通過不同的方法來測量，諸如霍爾(hall)效應(yīng)或羅氏(rogowski)繞組，但是根據(jù)一個有利的實施例，雜散感應(yīng)的測量是從跨單個變壓器的na匝線圈的第二次級繞組傳遞的輸出電壓ub導(dǎo)出的，并且已經(jīng)連續(xù)地經(jīng)過低通濾波器和積分器。

4、因此，通過任何方式并且優(yōu)選地通過次級繞組來測量其幅度與由ac漏電流產(chǎn)生的感應(yīng)相關(guān)的量，以及通過將ac電流注入到初級中來補(bǔ)償相關(guān)聯(lián)的磁場，減少了在測量環(huán)路中循環(huán)的ac漏電流對鐵損的影響。

5、優(yōu)選地，注入到初級繞組中的電流的幅度由分流電阻設(shè)定。

6、有利地，環(huán)路阻抗的測量經(jīng)由有線或無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到本地測量盒，然后經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)周期性地發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器。

7、本發(fā)明還涉及一種實現(xiàn)上述方法的單環(huán)歐姆計，并且該單環(huán)歐姆計包括單個變壓器，該單個變壓器具有np匝線圈的初級繞組和形成測量環(huán)路的單線圈的次級繞組，其特征在于，在不消除產(chǎn)生用于測量環(huán)路阻抗zx的恒定平均值的交變感應(yīng)的測量電流ip的情況下，補(bǔ)償由在測量環(huán)路中循環(huán)的ac漏電流產(chǎn)生的雜散感應(yīng)，變壓器包括na匝線圈的第二次級繞組，該第二次級繞組的代表ac漏電流的輸出電壓ub被傳送到處理模塊，該處理模塊提供用于在加法器(22)中被添加到交變測量電壓vp上的電壓，該加法器傳送要經(jīng)過電壓-電流轉(zhuǎn)換器之后注入到初級繞組中的電流。

8、有利地，用于處理第二次級繞組的輸出電壓的模塊由低通濾波器和其后的積分器組成。

9、優(yōu)選地，單環(huán)歐姆計還包括開關(guān)，該開關(guān)安裝在第二次級繞組的輸出處用于激活/去激活ac漏電流的補(bǔ)償。

10、有利地，初級繞組的線圈數(shù)np與第二次級繞組的線圈數(shù)na之間的比率等于1。

11、根據(jù)一個優(yōu)選實施例，變壓器被制成永久地留在接地連接導(dǎo)體上的非開口磁傳感器的形式，并且環(huán)路阻抗zx經(jīng)由至少一個通信網(wǎng)絡(luò)周期性地發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器。

技術(shù)特征：

1.一種用于測量單環(huán)歐姆計中的環(huán)路阻抗zx的方法，所述單環(huán)歐姆計包括單個變壓器，所述單個變壓器具有np匝線圈(14)的初級繞組和形成阻抗為zx的測量環(huán)路的單線圈(16)的次級繞組，其特征在于，在不消除產(chǎn)生用于測量所述環(huán)路阻抗zx的恒定平均值的交變感應(yīng)的測量電流ip的情況下，補(bǔ)償由在所述測量環(huán)路中循環(huán)的ac漏電流產(chǎn)生的雜散感應(yīng)，所述測量電流ip被添加到與由所述ac漏電流產(chǎn)生的所述雜散感應(yīng)相反且成比例的電流上，以重新注入到所述初級繞組中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測量環(huán)路阻抗zx的方法，其中，所述雜散感應(yīng)的測量是從跨所述單個變壓器的na匝線圈(18)的第二次級繞組傳遞的輸出電壓ub導(dǎo)出的，并且已經(jīng)連續(xù)地經(jīng)過低通濾波器(26)和積分器(24)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測量環(huán)路阻抗zx的方法，其中，注入所述初級繞組的電流的幅度由分流電阻(19)設(shè)定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測量環(huán)路阻抗zx的方法，其中，所述環(huán)路阻抗的測量經(jīng)由有線或無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到本地測量盒(50)，然后經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)周期性地發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器(52)。

5.一種用于測量環(huán)路阻抗zx的單環(huán)歐姆計，包括單個變壓器，所述單個變壓器具有np匝線圈(14)的初級繞組和形成測量環(huán)路的單線圈(16)的次級繞組，其特征在于，在不消除產(chǎn)生用于測量所述環(huán)路阻抗zx的恒定平均值的交變感應(yīng)的測量電流ip的情況下，補(bǔ)償由在所述測量環(huán)路中循環(huán)的ac漏電流產(chǎn)生的雜散感應(yīng)，所述變壓器包括na匝線圈(18)的第二次級繞組，所述第二次級繞組的代表ac漏電流的輸出電壓ub被傳送到處理模塊(24-26)，所述處理模塊提供用于在加法器(22)中被添加到交變測量電壓vp上的電壓，所述加法器(22)傳送要經(jīng)過電壓-電流轉(zhuǎn)換器(20)之后注入到所述初級繞組(14)中的電流。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單環(huán)歐姆計，其中，用于處理所述第二次級繞組的所述輸出電壓的模塊由低通濾波器(26)和其后的積分器(24)組成。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的單環(huán)歐姆計，還包括開關(guān)(28)，所述開關(guān)(28)安裝在所述第二次級繞組(18)的輸出處用于激活/去激活所述ac漏電流的補(bǔ)償。

8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項所述的單環(huán)歐姆計，其中，所述初級繞組(14)的線圈數(shù)np與所述第二次級繞組(18)的線圈數(shù)na之間的比率等于1。

9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項所述的單環(huán)歐姆計，其中，所述變壓器被制成永久地留在接地連接導(dǎo)體上的非開口磁傳感器的形式，并且所述環(huán)路阻抗zx經(jīng)由至少一個通信網(wǎng)絡(luò)(52)周期性地發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器(54)。

技術(shù)總結(jié)
一種用于測量環(huán)路阻抗Zx的單環(huán)歐姆計，包括單個變壓器，該單個變壓器具有Np匝線圈(14)的初級繞組和形成測量環(huán)路的單線圈(16)的次級繞組，其中，在不消除產(chǎn)生用于測量環(huán)路阻抗Zx的恒定平均值的交變感應(yīng)的測量電流Ip的情況下，補(bǔ)償由在測量環(huán)路中循環(huán)的AC漏電流產(chǎn)生的雜散感應(yīng)，變壓器包括Na匝線圈(18)的第二次級繞組，該第二次級繞組的代表AC漏電流的輸出電壓Ub被傳送到處理模塊(24?26)，該處理模塊提供用于在加法器(22)中被添加到交變測量電壓Vp上的電壓，該加法器(22)傳送要經(jīng)過電壓?電流轉(zhuǎn)換器(20)之后注入到初級繞組(14)中的電流。

技術(shù)研發(fā)人員：菲利普·萊格羅斯,杰羅姆·亞當(dāng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：沙文阿諾公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10