专利名称：便携式直流系统接地故障探测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力行业中直流系统的接地故障定位查找测量，特别适用于直流系统功率较大，分支回路复杂，分布面积较广的发电厂、变电站直流系统接地故障查找。
背景技术：
目前，我国电力行业已成功地在直流系统中安装了各种形式的在线式直流接地选线装置和绝缘监测继电器。随着电网容量的不断增加，电压等级的不断提高，直流系统也随着电站的增大而越来越复杂，分支回路也更繁多。同时直流系统一旦发生接地，对电力网的正常运行构成了严重的安全隐患，有关电力规程中明确规定在八小时内给予解除。现有的接地检测仪只能对哪一回路接地给予指示，并不能有效地对发生接地的回路故障点给予准确定位，同时无法测量分支回路的接地电容值。即大多的测量设备都是属固定式的，无法实现移动。即变电站和发电厂的直流系统发生一点和多点接地时只能知道发生接地的分支回路，无法更进一步用专用仪器进行定位定点检查，对排除故障接地点缺少相应的移动设备，同时确定和排除发生故障接地时还是选择传统的停电拉闸手段。随着电力自动化水平的不断提高，计算机的大量运用，现行的接地检测仪器已无法满足电力故障查找检修的要求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可随时移动的便携式直流系统接地故障探测仪，采用移动化，微功耗设计，能够更好地满足电力检修，故障定点、定位查找，更好、更快地排除故障，成功解决现有固定式检测装置，无法进一步确定故障点的弊端。
本实用新型目的是这样实现的整个装置由电流钳1，信号处理电路2，A/D转换器3，单片机4，液晶显示器5，可充电电源及变换电路6，低频信号源7组成。其电路连接为低频信号源7的输出端和直流系统母线的正或负端相接，信号源地和大地相接；可充电电源及变换电路6的输出端分别和电路电源端相并接；电流钳1和信号处理电路2输入端相接；信号处理电路2输出端和A/D转换器3输入端相接，A/D转换器3输出端和单片机4相连接，单片机4的输出端和显示电路5相接。
根据权利1.所述信号处理器2其特征还在于包括电阻测量回路、电容测量回路、多路选择开关组成。其中电阻测量回路分别由信号放大电路D1、D2移相电路D3、整流电路D4组成；电容测量回路由信号整形电路D5、D6和绝对值电路D7、D8和多路选择开关D9组成。其电路连接为信号放大电路D1的输出端和D2的输入端相接，D2的输出端和移相电路D3相接，移相电路D3输出端和整流电路D4相接，整流电路D4输出端和多路选择开关D9输入端相接；信号整形电路D5的输出端和整形电路D6输入端相接，整形电路D6的输出端和绝对值电路D7相接，绝对值电路D7输出端和绝对值电路输入端D8相接，绝对值电路D8的输出端和多路选择开关D9输入端相接。
本实用新型和以往在线固定式监测装置和其他测量工具有重大区别处，及在工程上应用有如下优点。
1.装置能自动测量直流分支回路接地电阻值外，还可以测量分支回路接地电容值。
2.装置能随时根据现场测量需求移动测量点，确定接地故障发生点。
3.查找故障点是带电测量，不需停电测量。
4.装置是微功耗进行，属可充电电源供电，不需外加任何电源，使用方便、安全。
以下结合有关图纸加以详细说明图1.整个测量装置的原理框图。
图2.实用新型实施例信号处理电路详图。
框图1.整个装置由电流钳1，信号处理电路2，A/D转换器3，单片机4，液晶显示器5，可充电电源及变换电路6，低频信号源7组成。
图2，信号处理电路由D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9等构成；其中电阻测量回路由D1、D2、D3、D4构成，电容测量回路由D5、D6、D7、D8构成，多路选择开关由D9组成。
具体实施方式
如图1所示，其电路连接为低频信号源7的输出端和直流系统母线的正或负端相接，信号源地和大地相接，可充电电源及变换电路6的输出端分别和电路电源端相并接；电流钳1和信号处理电路2输入端相接；信号处理电路2输出端和A/D转换器3输入端相接，A/D转换器输出端和单片机4相连接，单片机4的输出端和显示电路5相接。电流钳所测量的电流交变信号经过处理电路的处理后送到A/D转换电路进行A/D转换，单片机根据测量的信号进行计算分析，把所测量的电流信号值转换折算成接地电阻值并和仪器预先设定的接地电阻门限进行比较，如电阻值小于报警门限值时仪器发出声光报警，单片机同时把接地电阻信息通过液晶显示器给予显示。可充电电源采用高效率的可充电蓄电池，电池电压为6V，电源变换电路把6V的电源转换成+5V，-5V，+12V，-12V等电压送给各单元电路。低频信号源采用AT89C2051单片机输出经D/A转换器(DA0832)产生2HZ的正弦波信号(峰值为10V)通过阻容耦合方法馈送到直流系统上，所以测量回路无论是否有通过直流电源都可以测量接地电阻值和电容值。其中电流钳采用河南星火技术研究所生产的Ksp电流钳，本装置可采用两种开口形式，如果接地回路电流较大，电线较粗采用开口较大的电流钳，开口尺寸为Φ28；较细的采用开口较小的电流钳，开口尺寸为Φ28；两种电流钳可以互换。A/D转换器采用AD7543，12位A/D转换器；单片机采用台湾Winbond公司生产的78E52B单片机或AT公司生产的AT89C55，液晶显示器采用北京青云创新科技有限公司生产的型号为Lcm045八数段位液晶。装置的外壳可以采用便携式金属仪器外壳具有防水，防电磁干扰特特点。
框图2.表示实用新型实施例信号处理电路的详细说明，其特征还在于包括电阻测量回路、电容测量回路、多路选择开关组成，其中电阻测量回路分别由信号放大电路D1、D2、移相电路D3、整流电路D4组成；电容测量回路由信号整形电路D5、D6和绝对值电路D7、D8和多路选择开关D9组成。电路连接为信号放大电路D1的输出端和D2的输入端相接，D2的输出端和移相电路D3相接，移相电路D3输出端和整流电路D4相接，整流电路D4输出端和多路选择开关C输入端相接；信号整形电路D5的输出端和整形电路D6输入端相接，整形电路D6的输出端和绝对值电路D7相接，绝对值电路D7输出端和绝对值电路输入端D8相接，绝对值电路D8的输出端和多路选择开关D9输入端相接。电流钳采样到的电流交变信号经C1去耦后，通过R1送到D1放大分别经电容C3和C11送到D2和D5。D2是将经过D1放大后的信号再次进行信号放大。D2将信号放大后经电C5的耦合达到D3，D3和电阻R8、W1、R10、C6、C7构成信号移相电路，电容和电流信号经过移相电路后可区分电容电流和电阻电流(电容相位超前电流相位90度)，经R9送到D4做信号整流，信号整流电路由R11、R12、R13、R14、C9、C10、D4等构成，D1、D2、D3、D4是采用LF412双电源运算放大器。由于电容信号大于电阻信号所以电容测量回路经过D5、D6的信号整形电路后得到完好的正弦信号，其中整形电路由R14.C13、R15、R16、D5和C14、R17、C15、C16、R18、R19、D6组成。信号整形后经C17送到D7、D8进行信号做绝对值处理，其电路分别由R20、R21、R22、R23、R24、S1、S2、D7和R25、R26、R27、C1、D8组成。电路测量回路和电容测量回路的测量信号经多路选择开关的多路选择后送到A/D转换器和单片机电路进行计算比较。电流钳信号测量到低频信号源馈送到直流系统上，流过接地电阻或接地电容的电流交变信号，经信号处理电路处理区分电容电流和电阻电流，单片机分别根据接地回路的电容电流和电阻电流值的大小判断计算接地电阻值和电容值，并通过液晶显示器给予显示，用户即可知道该回路的接地电阻值和电容值。电流钳可以随时移动被测点，如果电流钳测量点有测量到流过接地电阻的电流信号，表示接地点在电流钳测量点后面，在接地回路上进行逐一测量，如果测量点在被测的接地回路上消失，表示接地点就在被消失的测试点之前。测试过程中就可以利用两处测量点来确定接地点就发生在有接地信号和无接地信号的两点之间。同时本装置也可以在发生接地的直流系统中去测量各分支回路，查找接地回路。利用本装置测量可以在不需停电状态下进行，仪器采用可充电电池供电，采用的电路和电子元件均为微功耗设计，电池一次充电可以使用10小时以上，仪器使用方便，安全可靠，性能稳定。
权利要求1.一种便携式直流系统接地故障探测仪由电流钳(1)，信号处理电路(2)，A/D转换器(3)，单片机(4)，液晶显示器(5)，可充电电源及变换电路(6)，低频信号源(7)组成；其电路连接为低频信号源(7)的输出端和直流系统母线的正或负端相接，信号源地和大地相接，可充电电源及变换电路6的输出端分别和电路电源端相并接，电流钳(1)和信号处理电路(2)输入端相接；信号处理电路(2)输出端和A/D转换器(3)输入端相接，A/D转换器(3)输出端和单片机(4)相连接，单片机(4)的输出端和显示电路(5)相接。
2.根据权利1所述的便携式直流系统接地故障探测仪，其特征还在于所述信号处理电路(2)包括电阻测量回路、电容测量回路、多路选择开关组成；其中电阻测量回路分别由信号放大电路(D1、D2)、移相电路(D3)、整流电路(D4)组成；电容测量回路由信号整形电路(D5、D6)和绝对值电路(D7、D8)和多路选择开关(D9)组成。其电路连接为信号放大电路(D1)的输出端和(D2)的输入端相接，(D2)的输出端和移相电路(D3)相接，移相电路(D3)输出端和整流电路(D4)相接，整流电路(D4)输出端和多路选择开关(D9)输入端相接；信号整形电路(D5)的输出端和整形电路(D6)输入端相接，整形电路(D6)的输出端和绝对值电路D7相接，绝对值电路(D7)输出端和绝缘电路输入端(D8)相接，绝对值电路(D8)的输出端和多路选择开关(D9)输入端相接。
专利摘要本实用新型公开了一种便携式的直流系统接地故障探测仪，包括电流钳，信号处理电路，A/D转换器，单片面性机，液晶显示器，可充电电源及变换电路，低频信号源。信号处理电路包括了电阻测量回路和电容测量回路。装置可以测量直流系统发生接地的分支回路，并可以通过变换电流钳测量点，确定接地故障点，仪器自动显示测量回路的接地电容值和接地电阻值，可以有效地查看直流系统各回路的分布电容和电阻的状态，探测仪采用便携式，微功耗设计，满足了电力检修的故障定位查找需要。
文档编号G01R31/08GK2890943SQ20052001996
公开日2007年4月18日 申请日期2005年5月9日 优先权日2005年5月9日
发明者陈书贵, 郑福贤, 杨宏松 申请人:苍南县科星电子科技有限公司