一种多电极自适应测量接地电阻装置的制作方法

本实用新型涉及高压杆塔接地电阻值测量领域，特别涉及到一种动态布极的多电极自适应高压杆塔接地电阻的检测装置。

背景技术：

随着电力系统电力输送网络的扩大，输电线路不断的增加，为了保障输电线路的正常运行，对杆塔接地电阻的测量显得尤为重要。

目前，测量杆塔接地电阻的主要方式是利用三极法进行测量。三极法是基于电压、电流原理，由接地体G、电流极C、电压极P构成的测量系统。测量时，在规定距离范围内，布置电压极和电流极，然后向待测接地体G注入电流I，并测量电压极上的电压U，通过公式：就可以得到接地电阻。

三极法在土壤电阻率低、地势平坦的条件下，具有很好的便捷性和准确性。但现如今，多数杆塔所在地形条件复杂，特别是在土壤电阻率高的地区，接地体长达几十米，根据规程DL887-2004《输电线路杆塔工频接地电阻测量》，采用三极法进行测量时，布极距离至少为接地体长度的3倍，则布极距离需在100米以上。若测量时受到周围环境地形的限制，则不能够准确测量杆塔接地电阻值。

基于以上原因，有必要找到一种更为方便测量杆塔接地电阻的方法和装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、携带方便、灵敏度高的多电极自适应测量接地电阻装置，该装置适合于高压杆塔接地电阻值是否工作于规定范围内值的测量，由于杆塔所处环境的不同，有些杆塔附近地形无法适应三极法的布极方式（如山区对杆塔接地电阻进行测量时，布极距离难以达到三极法要求的100m左右），本装置提供的多电极自适应测量模式可以缩短布极距离，从而使得测量方法具有更强的适应性，提升测量结果的准确性，这样可以减少由于高压杆塔接地电阻超标而引起的电力事故，对提高电力系统安全稳定运行具有重要的意义。

为了实现上述目的本实用新型采用如下技术方案：本实用新型

一种多电极自适应测量接地电阻装置，包括电源模块、激励源模块、信号采集模块、中央处理器模块、液晶显示模块，其中所述激励源模块的输出端连接高压杆塔接地引下线，激励源模块的测量端与信号采集模块的输入端连接，信号采集模块的输出端与中央处理器模块的数据输入端连接，中央处理器模块的控制端与激励源模块的输入端连接，中央处理器模块的输出端与液晶显示模块连接，电源模块分别为激励源模块、信号采集模块、中央处理器模块和液晶显示模块供电。还包括与所述中央处理器模块连接的极数选择接口。

在以上结构的基础上，本实用新型提供的多电极自适应测量接地电阻装置，结构紧凑，携带方便，价格合理，理论先进，可靠性高，功率损耗低，灵敏度高等特点，适应社会发展需求。

附图说明

本实用新型的装置可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。

图1为本实用新型的原理结构示意图；

图2为本实用新型激励源模块结构示意图；

图3为本实用新型信号采集模块结构示意图；

图4为本实用新型工作流程图；

图中：1-电源模块，2-激励源模块，3-信号采集模块，4-中央处理器模块，5-液晶显示模块，6-极数选择接口，19-波形发生器模块，20-电压控电流源模块，29-信号放大模块，30-信号滤波模块，31-有效值转换模块。

具体实施方式

下面结合附图做进一步说明。

参见图1，一种多电极自适应测量接地电阻装置，由电源模块1、激励源模块2（波形发生器模块19、电压控电流源（VCCS）模块20）、信号采集模块3（信号放大模块29、信号滤波模块30、有效值转换模块31）、中央处理器模块4、液晶显示模块5构成；激励源模块2的输入端设有三个电流极接口，用于三极法、四极法、五极法、六极法测量的选择；激励源模块2的信号输出端接高压杆塔接地引下线，信号采集模块3的输入端接激励源模块2的信号测量端，信号采集模块3将采集到的测量信号预处理后送入中央处理器模块4，中央处理器模块4换算处理测量信号后将测量结果通过液晶显示模块5进行显示，线路负责人员根据显示的测量数据判断杆塔接地电阻值是否超标，以便更好地维护高压杆塔周围环境安全。在另一具体实施例中本装置还可以包括极数选择接口6。其中极数选择接口用以选择回收电极的个数，采用三极法测量时，从极数选择接口选择电流注入接口G、电压回收接口P和电流回收接口C1，同测量电路的电流注入端G、电压回收极P和电流回收极C1相连；采用四极法测量时，从极数选择接口选择电流注入接口G、电压回收接口P、电流回收接口C1、C2同测量电路相连；采用五极法测量时，从极数选择接口选择电流注入接口G、电压回收接口P、电流回收接口C1、C2、C3同测量电路相连；采用六极法测量时，从极数选择接口选择电流注入接口G、电压回收接口P、电流回收接口C1、C2、C3、C4同测量电路相连。中央处理器模块4与极数选择接口6连接。

参见图2，所述激励源模块2包括波形发生器19和电压控电流源模块20，中央处理器模块4输出信号控制波形发生器19产生测量所需的异频波形，由电压控电流源模块20进行放大。激励源模块2的输入端设置有三个电流极接口，用于实现三极法、四极法或五极法的测量。

参见图3、所述信号采集模块3包括信号放大模块29、信号滤波模块30和有效值转换模块31，信号放大模块29对获得的激励源模块2测量端的信号进行放大，再由信号滤波模块30进行滤波处理，最后由有效值转换模块31转换为直流信号。

上述结构中的电源模块1是整个系统有效运行的基础，而由于系统功能模块较多，各模块的供电电压不相同，因此需要对锂电池的电压进行转换处理以保障装置正常有效运行。激励源模块2中VCCS模块20的PA05芯片供电电压范围为15V至45V，因此可采用使用寿命较长的20V锂电池组串联引出±20V电压。而信号放大模块29与信号滤波模块30中LM4562芯片一般供电电压为±15V，故需用7815与7915芯片进行降压处理输出正负15V电压以满足要求。另中央处理器模块4所需电压为5V，可采用高性能的LM2575T-5.0芯片实现电压转换。

激励源模块2是整个装置产生测量信号的源头，它由波形发生器模块19和电压控电流源模块20在中央处理器模块4的控制下有效工作。波形发生器模块19采用的是AD公司生产的AD9850可编程波形发生芯片，在中央处理模块4的控制下产生测量所需要的异频波形。而波形发生器模块19产生的波形信号达不到测量所需求的信号幅值，所以利用以PA05芯片为核心的电压控电流源模块20进行信号放大，在两者的协同工作下产生本系统测量所需要的激励信号。

本激励源模块是在三极法的基础上改进而来的，通过增加电流电极的极数，为注入的电流提供多个通路，缩短布极距离。当选用三极法端口时，测量时引入电压极和电流极两个辅助电极，三极布置在同一条直线上，注入接地体中的测量电流经土壤散流后由电流极回收。采用四极法端口时，两个电流极呈180°夹角布置在接地体两段，电压极布置方式与三极法类似，此时相较与三极法可缩短17.6%的布极距离。采用五极法端口时，三个电流极呈120°夹角布置在以接地体为圆心的圆上，电压极布置方式与三极法类似，此时可缩短24.6%的布极距离。采用六极法端口时，四个电流极呈90°夹角布置在以接地体为圆心的圆上，电压极布置方式与三极法类似，此时可缩短24.6%的布极距离。综上，当选择四极法时，布极距离可缩短17.6%，选择五极法，布极距离则可缩短24.6%，选择六极法时，布极距离可缩短28.1%，电流极数越多，其布极距离越短，通过动态布极测量杆塔接地电阻则可解决地形因素所带来的问题。

信号采集模块3用来采集注入激励信号后的测量电压、电流信号，在激励源模块2的测量端取信号，由于采集到的信号是交流信号，而中央处理器模块4只能处理直流信号，故需要先将交流信号转变为直流信号，所以需要一个有效值转换模块31，本实施例中采用AD公司生产的AD638芯片将交流信号转变为直流信号，而AD638芯片的最佳转换电压为0.7-7V，激励源模块2测量端的信号输出为0.4-4V，所以需要一个二倍的放大，利用LM4562芯片及外围电路可以很好的实现信号放大，以此基础上形成了信号放大模块29，又由于测量得到的信号具有工频干扰等，需要对其进行滤波处理，经过信号滤波模块30处理后的信号方可输入有效值转换模块31，最后得到中央处理器模块4可以处理的测量信号。

中央处理器模块4采用意法半导体集团的高性能微处理器STM32，通过编程控制选频模块2产生测量所需的波形信号，对测量得到的信号进行换算处理，最后得出被测杆塔的接地电阻值，通过液晶显示模块5进行杆塔接地电阻值的显示。该处理过程可以采用本领域的现有技术手段实现。

液晶显示模块5采用12864点阵液晶进行杆塔接地电阻值的显示。

参见图3，测量时，通过激励源模块2注入变频高频信号，信号经过高压杆塔接地体后有信号采集模块从激励源模块的测量端采集测量信号，输入中央处理器，中央处理器进行换算处理，最后得出被测杆塔的接地电阻值，通过液晶显示模块显示。