一种接地电阻在线检测仪及在线检测方法
【专利摘要】本发明提出了一种接地电阻在线检测仪及在线检测方法，包括电源模块、恒流源发生单元、数据采集单元、保护装置、单片机控制系统、显示装置、报警装置、通信单元、接线端口；通过恒流源发生单元输出恒定的电流流入被测接地电阻；通过数据采集单元测得被测接地电阻两端电压；通过单片机控制系统计算接地电阻阻值并存储，并在需要时将数据通过通信单元发送到服务器。本发明可实时测量、读取、分析接地电阻阻值，解决传统接地电阻检测仪设备庞大、测量费时费力、精确度低、无法实时监控运行等问题。
【专利说明】
一种接地电阻在线检测仪及在线检测方法
技术领域
[0001]本发明属于智能仪表技术领域，特别是涉及到一种接地电阻在线检测仪及在线检测方法。
【背景技术】
[0002]接地电阻可靠接地是维护电力系统安全可靠运行、保障电气设备与运行人员安全的重要措施，因此，接地电阻定期检测是电气工程中不可缺少的内容。目前，对接地电阻的检测主要靠人工定期通过传统接地电阻测试仪来进行测量，存在费时费力，设备复杂且精确度低，无法及时发现故障的较大缺陷。
[0003]随着电子技术在民用电气系统中的应用越来越广泛，伴随网络、信息技术的发展，对接地电阻检测的功能提升提供了技术可能，本发明正是在这种新需求、新技术条件下研发出来的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种可实时测量、读取、分析接地电阻阻值的接地电阻在线检测仪以及相应的在线检测方法，解决传统接地电阻检测仪设备庞大、测量费时费力、精确度低、无法实时监控运行等问题。
[0005]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:一种接地电阻在线检测仪，包括电源模块、恒流源发生单元、数据采集单元、保护装置、单片机控制系统、显示装置、报警装置、通信单元、接线端口；
[0006]保护装置、接线端口、电源模块分别通过导体与恒流源发生单元连接，接线端口与数据采集单元通过导体连接，数据采集单元与单片机控制系统通过导体连接，电源模块、显示装置、报警装置分别通过导体与单片机控制系统连接，通信单元与单片机控制系统通过导体连接，单片机控制系统通过通信单元与服务器进行通信。
[0007]进一步的，所述单片机控制系统包括AD转换单元、数据处理单元及数据存储单元，用于处理及储存采集到的信息，控制显示装置、报警装置及通信单元。
[0008]进一步的，所述恒流源发生单元包括电压脉冲宽度调制集成电路、半桥逆变电路、高频变压器及电流信号反馈电路，用于产生恒定的检测电流。
[0009]更进一步的，所述电流信号反馈电路包括反相器、运算放大电路及电压比较器，用于控制变压器原边输入电流大小。
[0010]进一步的，所述数据采集单元包括电压跟随器、滤波电路及运算放大器，用于采集待测接地电阻的电压信号并把该信号发送至单片机控制系统。
[0011]进一步的，所述通信单元包括RS485通信接口及无线传输模块，单片机控制系统与服务器之间实现有线或无线通信。
[0012]本发明的另一方面，一种接地电阻在线检测方法，包括:
[0013](I)通过恒流源发生单元输出恒定的电流流入被测接地电阻；
[0014](2)通过数据采集单元测得被测接地电阻两端电压；
[0015](3)通过单片机控制系统计算接地电阻阻值并存储，并在需要时将数据通过通信单元发送到服务器；
[0016](4)所述服务器设有运行监控功能，将单片机控制系统中存储的数据进行采集与存储，并将采集时间与接地电阻阻值绘制成图表；
[0017](5)所述服务器设有报警输出功能，根据运行监控功能的结果控制报警装置；
[0018](6)所述服务器设有统一管理功能，将多个单片机控制系统进行统一登记与管理，并控制单片机控制系统相关信息的录入、修改、及删除。
[0019]进一步的，步骤(I)所述恒流源发生单元采用HVM调制技术，利用反馈电压信号控制变压器原边输入电压大小，使变压器副边输出的电流大小恒定。
[0020]进一步的，步骤(2)所述数据采集单元具有信号中继功能，将采集到的数据信号进行增强，从而增加传输距离，提高测量精度。
[0021]进一步的，所述服务器采用便携可移动设备，用于随时随地查看测量结果。
[0022]相对于现有技术，本发明所述的一种接地电阻在线检测仪及在线检测方法，主要有以下优势:
[0023](I)所述接地电阻在线测试仪采用恒流源发生单元输出恒定电流，简化了系统结构与运算过程，提高了测量速度与精度；
[0024](2)所述接地电阻在线检测仪本机与服务器可通过RS485或无线传输通讯，一台服务器可在线查询多个接地电阻检测仪的数据结果；
[0025](3)所述服务器可控制任意一台检测仪本机电源开关和显示设备开关，提高了接地电阻的自动测量技术水平；
[0026](4)所述服务器为便携可移动设备，工作人员可随时随地查看测量结果，极大提高了工作效率。
【附图说明】
[0027]图1为本发明提供的接地电阻在线检测仪的系统框图；
[0028]图2是本发明的使用结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]下面将结合实施例以及附图来详细说明本发明。
[0031]本发明涉及的部件包括电源模块、恒流源发生单元、数据采集单元、保护装置、单片机控制系统、显示装置、报警装置、通信单元、接线端口、服务器及安装在服务器上的智能接地电阻阻值监控软件。
[0032]如图1所示，本发明的具体结构为电压脉冲宽度调制集成电路2、半桥逆变电路3、保护电路4依次连接，恒定电流I流入被测接地电阻回路，被测接地电阻回路、电压变相器5、运算放大电路6、电压比较器7依次连接构成反馈电路，半桥逆变电路3分别与电压比较器7、电源模块8连接使输出的检测电流I恒定不变;被测接地电阻回路、电压跟随器9、滤波电路10、运算放大电路11依次连接构成数据采集单元，采集到的数据U送入单片机I中处理计算得到接地电阻阻值R = u/I;单片机I分别与报警装置12、显示装置13、电源模块8、通信单元14连接，根据运算结果R值大小，控制它们做出相应动作。服务器15与单片机I通过通信单元14连接。
[0033]具体说明如下:
[0034]1.所述恒流源发生单元包括电压脉冲宽度调制集成电路2、电源模块8、半桥逆变电路3、保护电路4及电流反馈电路，其中电压脉冲宽度调制集成电路2产生两路互补的方波信号，控制半桥逆变电路3中两个三极管交替导通，所述电源模块8通过变压器原边与两个交替导通的三极管构成回路，在电流反馈电路的作用下变压器副边向被测接地电阻回路输出恒定的检测电流I。其最大特点是无论被测接地电阻阻值大小，输出的检测电流I保持恒定不变，从而简化了接地电阻检测仪的系统结构及数据处理过程，降低了生产成本，提高了检测精度。
[0035]所述电流反馈电路包括电压变相器5、运算放大电路6及电压比较器7，反馈的电压信号与电压比较器7的基准电压作比较，控制电源模块输出电压的大小，从而实现输出的检测电流大小恒定不变。
[0036]所述电源模块包括120V供电和1.5V供电，工作人员可自由选择。
[0037]2.所述数据采集单元包括电压跟随器9、滤波电路10及运算放大电路11，数据采集单元输入端与被测接地电阻回路连接，输出端与单片机I连接，其作用是测量被测接地电阻两端的电压值U，并发送给单片机I处理运算，运算结果R = U/I即为接地电阻阻值。
[0038]所述单片机I分别与显示装置13、报警装置12及通信单元14连接，根据运算结果R值得大小，分别控制显示装置13、报警装置12及通信单元14做出相应动作，并把R值存储到单片机I的存储模块中。
[0039]所述报警装置12可实现数据监测异常报警、传输异常报警及电量不足报警，当接地电阻检测仪发生故障时，报警装置可进行声光报警，及时通知监控人员。
[0040]3.如图2所示，所述服务器15与单片机I通过通信单元14连接，工作人员可通过服务器15随时查询多个接地电阻检测仪本机的测量结果，工作人员还可通过服务器15控制任意一个接地电阻检测仪本机电源及显示装置13的开关。其最大特点在于极大提高了接地电阻测量的效率，实现了接地电阻测量的实时性。
[0041]所述通信单元14包括RS485通信接口与无线传输模块，可供工作人员自由选择。
[0042]4.所述智能接地电阻阻值监控软件包括设备统一管理、运行监控、报警输出等功會K;
[0043]所述统一管理功能能将各单片机控制系统进行统一登记与管理，并具有单片机控制系统相关信息的录入、修改、及删除等功能；
[0044]所述运行监控功能能够将单片机控制系统中存储的数据进行定时采集与存储，并将采集时间与接地电阻阻值绘制成图表，方便监控人员处理分析；
[0045]所述报警输出功能能够根据运行监控功能的结果控制接地电阻在线检测仪本机的报警装置，并将相关报警信息通过显示面板显示出来，供监控人员查看。
[0046]本发明的检测过程为:电压脉冲宽度调制集成电路2产生两路相位互补的方波信号，两路方波信号控制半桥逆变电路3经过电流信号反馈把直流电变为交流电，变压器副边输出恒定的电流I流入被测接地电阻。数据采集单元测得被测接地电阻两端电压U输入单片机I中，接地电阻阻值即R=u/I。数据通过数码管就地显示并存储到单片机I中，同时由单片机I的控制系统程序控制串口对外传输数据，通过RS485接口或无线传输模块发送至服务器15，服务器15中智能接地电阻阻值监控软件将得到的数据进行处理分析，并将结果绘制成图表供测量人员使用。
[0047]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种接地电阻在线检测仪，其特征在于:包括电源模块、恒流源发生单元、数据采集单元、保护装置、单片机控制系统、显示装置、报警装置、通信单元、接线端口； 保护装置、接线端口、电源模块分别通过导体与恒流源发生单元连接，接线端口与数据采集单元通过导体连接，数据采集单元与单片机控制系统通过导体连接，电源模块、显示装置、报警装置分别通过导体与单片机控制系统连接，通信单元与单片机控制系统通过导体连接，单片机控制系统通过通信单元与服务器进行通信。2.根据权利要求1所述的一种接地电阻在线检测仪，其特征在于:所述单片机控制系统包括AD转换单元、数据处理单元及数据存储单元，用于处理及储存采集到的信息，控制显示装置、报警装置及通信单元。3.根据权利要求1所述的一种接地电阻在线检测仪，其特征在于:所述恒流源发生单元包括电压脉冲宽度调制集成电路、半桥逆变电路、高频变压器及电流信号反馈电路，用于产生恒定的检测电流。4.根据权利要求3所述的一种接地电阻在线检测仪，其特征在于:所述电流信号反馈电路包括反相器、运算放大电路及电压比较器，用于控制变压器原边输入电流大小。5.根据权利要求1所述的一种接地电阻在线检测仪，其特征在于:所述数据采集单元包括电压跟随器、滤波电路及运算放大器，用于采集待测接地电阻的电压信号并把该信号发送至单片机控制系统。6.根据权利要求1所述的一种接地电阻在线检测仪，其特征在于:所述通信单元包括RS485通信接口及无线传输模块，单片机控制系统与服务器之间实现有线或无线通信。7.一种接地电阻在线检测方法，其特征在于，包括: (1)通过恒流源发生单元输出恒定的电流流入被测接地电阻； (2)通过数据采集单元测得被测接地电阻两端电压； (3)通过单片机控制系统计算接地电阻阻值并存储，并在需要时将数据通过通信单元发送到服务器； (4)所述服务器设有运行监控功能，将单片机控制系统中存储的数据进行采集与存储，并将采集时间与接地电阻阻值绘制成图表； (5)所述服务器设有报警输出功能，根据运行监控功能的结果控制报警装置； (6)所述服务器设有统一管理功能，将多个单片机控制系统进行统一登记与管理，并控制单片机控制系统相关信息的录入、修改、及删除。8.根据权利要求7所述的一种接地电阻在线检测方法，其特征在于，步骤(I)所述恒流源发生单元采用PWM调制技术，利用反馈电压信号控制变压器原边输入电压大小，使变压器副边输出的电流大小恒定。9.根据权利要求7所述的一种接地电阻在线检测方法，其特征在于，步骤(2)所述数据采集单元具有信号中继功能，将采集到的数据信号进行增强，从而增加传输距离，提高测量精度。10.根据权利要求7所述的一种接地电阻在线检测方法，其特征在于，所述服务器采用便携可移动设备，用于随时随地查看测量结果。
【文档编号】G01R27/20GK105866553SQ201610279784
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】郭瑞年
【申请人】天津鑫源达泰建筑工程有限公司