一种接地装置冲击接地电阻的测量装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型实施例提供的接地装置冲击接地电阻的测量装置，与现有技术相比，利用电流采样信号和电压采样信号的主频率计算待测接地装置冲击接地电阻，具有建模简单，计算方便和精确度高的优点；另外，还提供500V、750V等的多个输出电压档位输出以及30/80us和10/350us等的多波形冲击电流输出，具有体积小、移动方便、安全性高并适用于野外开展对待测接地装置冲击接地电阻的测试工作。
【专利说明】
—种接地装置冲击接地电阻的测量装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力系统测量领域，特别是涉及一种接地装置冲击接地电阻的测量装置。
【背景技术】
[0002]近年来，由于我国电力系统容量的不断扩大，大幅值的入地雷电流已经严重威胁到电力系统运行人员和电气设备的安全。为了保证电力系统的安全可靠运行，电力运行及设计部门更加注重接地技术。雷电输电线路引起的输电线路事故越来越多，究其原因，是输电线路杆塔接地装置冲击接地电阻和大地网接地电阻过大。因此，有效降低杆塔接地装置冲击接地电阻以及大地网接地电阻，是降低输电线路雷击故障的一种非常有效的途径。而作为降低杆塔接地装置和大地网接地电阻的前提和基础，有效准确地检测接地装置冲击接地电阻，引起了电力行业的普遍关注。
[0003]目前接地装置冲击接地电阻主要通过以下两种途径获得，但是在实际应用中都存在一定的问题。1、在理论分析的基础上建立冲击接地电阻的数学物理模型，但是此种方法建模困难并且求解繁琐。2、通过模拟实验法测量接地装置冲击接地电阻，但是现有冲击设备较笨重，不适合在野外测量。
[0004]因此，有必要对接地装置冲击接地电阻的测量进行进一步研究，以弥补现有获取接地装置冲击接地电阻方法存在的缺陷，从而为实现降低输电线路杆塔接地装置冲击接地电阻和大地网接地电阻奠定基础，保证电力系统的安全可靠运行。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型实施例中提供了一种接地装置冲击接地电阻的测量装置，以解决现有技术中在获取接地装置冲击接地电阻时存在的建模复杂、计算繁琐和精确度差；以及现有接地装置冲击接地电阻测量装置体积庞大，移动不便，不适合在野外应用的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型实施例公开了如下技术方案:
[0007]本实用新型实施例公开的一种接地装置冲击接地电阻的测量装置，包括冲击电流发生器、信号采集模块、主控制器和输出设备，其中，该冲击电流发生器的输出端电连接至该待测接地装置，该信号采集模块的输入端与该待测接地装置电连接;该信号采集模块的输出端电连接至该主控制器的输入端，该主控制器的输出端电连接至该输出设备。
[0008]优选的，该冲击电流发生器提供500￥、750￥、1000￥、1250￥、1500￥、1750￥和200(^的电压输出。
[0009]优选的，该冲击电流发生器还提供4/10us、8/20us、30/80us和10/350us的多波形冲击电流输出。
[0010]优选的，该冲击电流发生器还设置有外接电容接口。
[0011]优选的，该包括与该待测接地装置和该冲击电流发生器的输出端电连接的电流输出通道，以及分别与该待测接地装置和该信号采集模块的预处理电路电连接的第一电压输入通道、第二电压输入通道、电流输入通道、第一电流线圈输入通道和第二电流线圈输入通道，其中，该第一电流线圈输入通道与对应的该第二电压输入通道为复用通道，该第二电流线圈输入通道与该电流输入通道为复用通道。
[0012]优选的，该信号采集模块的预处理电路及采样电路均为PCB电路等长布线。
[0013]优选的，该输出设备为液晶显示屏或串口打印机，且该主控制器设置有USB接口。
[0014]优选的，该主控制器提供有线网络通讯和无线网络通讯。
[0015]由以上技术方案可见，本实用新型实施例提供的接地装置冲击接地电阻的测量装置，与现有技术相比，利用电流采样信号和电压采样信号的主频率计算待测接地装置冲击接地电阻，具有建模简单，计算方便和精确度高的优点；另外，还提供500V、750V等的多个输出电压档位输出以及30/80US和10/350US等的多波形冲击电流输出，具有体积小、移动方便、安全性高并适用于野外开展对待测接地装置冲击接地电阻的测试工作。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本实用新型实施例提供的一种接地装置冲击接地电阻的测量装置的原理示意图；
[0018]图2为本实用新型实施例提供的一种接地装置冲击接地电阻的测量装置的功能框架图；
[0019]图3a为本实用新型实施例提供的一种接地装置冲击接地电阻的测量装置的一种实验接线图；
[0020]图3b为本实用新型实施例提供的一种接地装置冲击接地电阻的测量装置的另一种实验接线图；
[0021]图3c为本实用新型实施例提供的一种接地装置冲击接地电阻的测量装置的又一种实验接线图；
[0022]符号表示为:
[0023]Rl-分流电阻，R2-第一分压电阻，R3-第二分压电阻。
【具体实施方式】
[0024]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0025]参见图1，为本实用新型实施例提供的一种接地装置冲击接地电阻的测量装置的原理示意图。也可参见图2，为本实用新型实施例提供的一种接地装置冲击接地电阻的测量装置的功能框架图。
[0026]本实用新型实施例公开的接地装置冲击接地电阻的测量装置，包括冲击电流发生器、信号采集模块、主控制器和输出设备，其中，该冲击电流发生器的输出端电连接至该待测接地装置，信号采集模块的输入端与该待测接地装置电连接，该信号采集模块的输出端电连接至该主控制器的输入端，该主控制器的输出端电连接至输出设备。此外，有电源系统为该接地装置冲击接地电阻的测量装置中的所有用电设备进行供电，具体不做赘述。
[0027]冲击电流发生器，可以人工模拟雷闪电流，为待测接地装置提供冲击电流，为本领域技术人员所熟知。作为一种优选方案，本实用新型实施例公开的冲击电流发生器，提供充电所需的多个档位电压输出，如500￥、750￥、1000￥、1250￥、1500￥、1750￥和2000￥的电压输出。区别于现有的冲击电流发生器提供的输出电压，该冲击电流发生器提供的输出电压在电压区间长度保持不变的前提下，区间上、下限电压阈值降低，使该冲击电流发生器的体积相比现有技术中的冲击电流发生器显著减小，因此使本实用新型实施例公开的接地装置冲击接地电阻的测量装置整体更具灵活性，不仅适合室内应用，更适应野外作业。
[0028]进一步的，该冲击电流发生器还提供多波形冲击电流输出，如4/10us、8/20us、30/80us和10/350US的波形冲击电流输出，相比于现有技术，本实用新型实施例提供的冲击电流发生器具有更大的适用范围，并能大大降低冲击电流对计算待测接地装置冲击接地电阻造成的误差。
[0029]进一步的，该冲击电流发生器除了内部设置1uf/2500V的高压电容作为冲击电流源外，还设置有外接电容接口。在使用时，该冲击电流发生器可以根据实际需要，通过该外接电容接口外扩一个高压电容，起到调整波形的作用。
[0030]信号采集模块主要包括预处理电路及采集电路。
[0031]预处理电路主要实现对待测接地装置产生的电流信号和响应电压信号进行衰减、共模、滤波及A/D转换处理，其中，衰减电路包括分流器和分压器，如图1中的分流电阻Rl与分压电阻R2和R3所示。当然，对该电流信号和响应电压信号的预处理操作，还可以包括本实用新型实施例未给出的其它符合本实用新型要求的其它操作，并不以此为限。此外，为了使电路之间无直接的电的连接，可以在电路中设置隔离模块，如在A/D转换器和存储器之间设置隔离片。常见电信号的预处理操作为电学领域的常规操作，为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
[0032]采样电路主要利用FPGA芯片实现对信号的采样。FPGA芯片为多功能、低功耗的现场可编程门阵列，负责控制数据的高速采集及存储，当接收到比较逻辑器件提供的触发信号后，会发出高速采样的启动命令，并控制通过总线输出的采样数据的存储。利用FPGA芯片构造采样电路，以完成对所需电信号的采样，为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
[0033]进一步的，为了使所有信号都能够满足时序要求，并尽可能地减少所有信号在PCB上传输延迟的差异，作为一种优选方案，该信号采集模块的预处理电路及采样电路均为PCB等长布线。
[0034]参见图3a，为本实用新型实施例提供的一种接地装置冲击接地电阻的测量装置的一种实验接线图；参见图3b，为本实用新型实施例提供的一种接地装置冲击接地电阻的测量装置的另一种实验接线图；参见图3c，为本实用新型实施例提供的一种接地装置冲击接地电阻的测量装置的又一种实验接线图。
[0035]作为一种优选方案，该信号采集模块分别包括与该待测接地装置和该冲击电流发生器的输出端电连接的电流输出通道，以及分别与该待测接地装置和该信号采集模块的预处理电路电连接的第一电压输入通道、第二电压输入通道、电流输入通道、第一电流线圈输入通道和第二电流线圈输入通道，其中，第一电流线圈输入通道与第二电压输入通道设置为复用通道，第二电流线圈输入通道与电流输入通道设置为复用通道，以进一步提高通道利用率。
[0036]本实用新型实施例公开的接地装置冲击接地电阻的测量装置提供有电流输出接口、电压输出接口 1、电压输出接口 2、电流输入接口、电流线圈输入接口 I和电流线圈输入接口2，内部分别对应设置该电流输出通道、第一电压输入通道、第二电压输入通道、电流输入通道、第一电流线圈输入通道和第二电流线圈输入通道。该电流输出接口，为该冲击电流发生器产生的冲击电流的输出输入接口；电流输入接口用于采集测量回路中的电流信号；电压输出接口 I及电压输出接口2分别用于测量回路中的电压信号，通过测量待测接地装置的两个方向或同一个方向上两个不同位置处的电压值，感应由冲击电流波动产生的电压波动，进而提高测试效率;电流线圈输入接口用于输入由外部电流线圈采集的电流信号。
[0037]主控制器，如ARM11(嵌入式开发板)，用于该接地装置冲击接地电阻的测量装置的总体控制，分别获取由信号采集模块提供的电流采样信号和电压采样信号的主频率，并利用该电流采样信号和电压采样信号的主频率计算该待测接地装置的冲击接地电阻，计算方法如利用公式R = u/i，计算该电流采样信号和电压采样信号的主频率的商，作为该冲击接地电阻。该主控制器将该冲击接地电阻发送至输出设备进行显示。需要说明的是，获取常见电信号操作，如获取电流信号或电压信号的主频率，为本领域技术人员所熟知，在此不做赘述。
[0038]作为一种优选方案，该主控制器内置通讯协议，可提供有线网络通讯和无线网络通讯，用于实现与计算机之间传输数据，便于实时监控操作。
[0039]输出设备接收主控制器计算出的冲击接地电阻，并进行显示。该输出设备可以为液晶显示屏(IXD)或串口打印机。进一步的，该主控制器还设置有USB接口，用于导出待测接地装置的冲击接地电阻或完成对该主控制器内置程序的优化升级。
[0040]本实用新型实施例公开的接地装置冲击接地电阻的测量装置，通过利用电流采样信号和电压采样信号的主频率，计算待测接地装置的冲击接地电阻，具备建模简单、计算过程简便且计算效率高的优点；另外，本实用新型实施例公开的接地装置冲击接地电阻的测量方法在计算接地装置冲击接地电阻时，几乎不受待测接地装置中电容及电感的影响，可有效提高对冲击接地电阻的计算精度;此外，本实用新型实施例公开的接地装置冲击接地电阻的测量装置，还提供500￥、750￥、1000￥、1250￥、1500￥、1750￥和2000￥的多个输出电压档位输出以及4/10us、8/20uS、30/80uS和10/350US的多波形冲击电流输出，具有体积小、移动方便、安全性高并适用于野外开展对待测接地装置冲击接地电阻的测试工作。
[0041 ]需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的设备中还存在另外的相同要素。
[0042]以上所述仅是本实用新型的【具体实施方式】，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种接地装置冲击接地电阻的测量装置，其特征在于，包括冲击电流发生器、信号采集模块、主控制器和输出设备，其中， 所述冲击电流发生器的输出端电连接至所述待测接地装置，所述信号采集模块的输入端与所述待测接地装置电连接； 所述信号采集模块的输出端电连接至所述主控制器的输入端，所述主控制器的输出端电连接至所述输出设备。2.根据权利要求1所述的接地装置冲击接地电阻的测量装置，其特征在于，所述冲击电流发生器提供500V、750V、1000V、1250V、1500V、1750V 和 2000V 的电压输出。3.根据权利要求2所述的接地装置冲击接地电阻的测量装置，其特征在于，所述冲击电流发生器还提供4/10us、8/20us、30/80us和10/350us的多波形冲击电流输出。4.根据权利要求2所述的接地装置冲击接地电阻的测量装置，其特征在于，所述冲击电流发生器还设置有外接电容接口。5.根据权利要求1所述的接地装置冲击接地电阻的测量装置，其特征在于，所述信号采集模块包括与所述待测接地装置和所述冲击电流发生器的输出端电连接的电流输出通道，以及分别与所述待测接地装置和所述信号采集模块的预处理电路电连接的第一电压输入通道、第二电压输入通道、电流输入通道、第一电流线圈输入通道和第二电流线圈输入通道，其中，所述第一电流线圈输入通道与对应的所述第二电压输入通道为复用通道，所述第二电流线圈输入通道与所述电流输入通道为复用通道。6.根据权利要求1所述的接地装置冲击接地电阻的测量装置，其特征在于，所述信号采集模块的预处理电路及采样电路均为PCB电路等长布线。7.根据权利要求1所述的接地装置冲击接地电阻的测量装置，其特征在于，所述输出设备为液晶显示屏或串口打印机，且所述主控制器设置有USB接口。8.根据权利要求7所述的接地装置冲击接地电阻的测量装置，其特征在于，所述主控制器提供有线网络通讯和无线网络通讯。
【文档编号】G01R27/20GK205562684SQ201620305604
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】马御棠, 马仪, 钱国超, 翟兵, 周仿荣, 高竹青, 曹晓斌, 王科, 丁薇
【申请人】云南电网有限责任公司电力科学研究院