专利名称：接地电阻季节变化观测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力系统接地系统中接地电阻季节变化在线监测领域，具体涉及一种能够对高压输电线路杆塔接地电阻、环境温度、湿度及雨量等环境要素进行监测的接地电阻季节变化观测装置。
背景技术：
可靠的接地装置是电力系统安全运行的保证，目前在杆塔接地系统中测量接地电阻时，对是否考虑季节系数及其取值，还存在较大分歧。接地电阻季节系数的研究需要对接地电阻及自然环境进行长期连续的野外采集。受测量手段的限制，目前接地电阻季节系数研究成果比较少。
实用新型内容本实用新型的目的就在于提供一种接地电阻季节变化观测装置，其可以实时监测大气环境的温度、湿度、降雨量及杆塔接地电阻。本实用新 型提供的技术方案为:本实用新型接地电阻季节变化观测装置，其特征在于:接地电阻季节变化观测装置由四部分构成，包括工业计算机、数据采集单元、环境要素测量单元和接地电阻测量单元；其中环境要素测量单元和接地电阻测量单元通过数据采集单元连接到工业计算机；所述接地电阻测量单元包括能够产生幅值为50 V，频率为400Hz的方波信号的方波信号源、多通道选择电路装置、电极，方波信号源的输出通过多通道选择电路装置连接到电极；数据采集单元的分别与方波信号源和多通道选择电路装置连接；通过多路通道选择装置，可以同时对8组电极加压，对多路接地体的接地电阻进行测量；所述环境要素测量单元包括气象数据采集器、环境参量传感器，具体包括:环境温度、湿度、降雨量，气象数据采集器(3.1)可以输出稳定的5V和12V直流电压，为传感器提供电源，并采集环境温度、湿度和降雨量信号；本实用新型所述方波信号源采用模块化设计，能稳定输出频率为400Hz，幅值为50V的方波信号，包括升压PWM控制电路模块、升压隔离变压器电路模块、整流滤波电路模块、逆变PWM控制电路模块、功率放大电路模块、滤波器模块、温度补偿电路模块、直流电压反馈电路模块、交流电压反馈电路模块、输出过载保护电路模块；升压PWM控制电路模块的输入端连接输入电压，升压PWM控制电路模的块输出端连接升压隔离变压器电路模块的输入端，升压隔离变压器电路模块的输出端连接整流滤波电路模块的输入端，整流滤波电路模块的输出端连接逆变PWM控制电路模块的输入端，逆变PWM控制电路模块的输出端连接功率放大电路模块的输入端，功率放大电路模块的输出端连接滤波器模块的输入端，滤波器模块的输出端连接输出过载保护电路模块的输入端，过载保护电路模块的输入端输出；[0010]整流滤波电路模块的另一路输出通过直流电压反馈电路模块连接升压PWM控制电路模块，升压PWM控制电路模块通过温度补偿电路模块和逆变PWM控制电路模块双向连接，滤波器模块的另一路输出通过交流电压反馈电路模块连接逆变PWM控制电路模块。本实用新型所述多通道选择电路装置由可控光耦器件和通过可控光耦器件连接输入接口和输出端口构成。本实用新型的工作原理是:观测系统气象数据采集器定时同步采集地面环境温度、湿度、降雨量，计算机同步控制方波信号发生器和数据采集单元用于测量杆塔接电阻，并将测量结果通过光纤通信模块或者GPRS通信模块传往后台中控室计算机。计算机运行着由图形化的编程语言LABVIEW编写的控制及通讯单元，该单元能控制测量电路的输入、输出口，通过输出信号端口控制切换电路对通道进行切换。工业计算机将采集到的数据及系统的基本信息一起打包后，通过通信模块传往远端中控室计算机上。中控室运行着数据分析及处理单元，该单元接收数据后，先对数据进行解包、分析处理、存储并实时显示在软件前面板上。本实用新型的有益效果为:采用本实用新型实现了对接地电阻季节系数的观测，进而研究接地电阻与降雨、环境温度、环境湿度的关系。观测和研究的结果为雷电防护接地、工频接地相关规程规范的制定提供数据支持和理论基础，有助于雷电防护和接地技术水平的提闻。本实用新型接地电阻季节变化观测装置，可以实时监测大气环境的温度、湿度、降雨量及杆塔接地电阻。
本实用新型实现了现场数据多类数据的同步采集和远程无线传输，获得的数据准确全面，包括3个重要的大气环境参数和杆塔接地电阻，为研究杆塔接地电阻随季节变化的关系提供了丰富的科学数据。本实用新型自投入运行以来，设备运行正常，数据传输可靠，实现了对现场杆塔接地电阻的在线实时监测。
图1是本实用新型接地电阻季节变化观测装置实施例的原理框图；图2是本实用新型接地电阻季节变化观测装置实施例所述方波信号源原理框图；图3是本实用新型接地电阻季节变化观测装置实施例所述多通道选择单元原理框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步说明:如附图1、2、3所示接地电阻季节变化观测装置由四部分构成，包括工业计算机、数据采集单元、环境要素测量单元和接地电阻测量单元；其中环境要素测量单元和接地电阻测量单元通过数据采集单元连接到工业计算机；所述数据采集单元可以采用PC1-6221采集(DAQ)板卡，其可直接插在工业计算机的PCI插槽内；所述接地电阻测量单元包括能够产生幅值为50 V，频率为400Hz的方波信号的方波信号源、多通道选择电路装置、电极，方波信号源的输出通过多通道选择电路装置连接到电极；工业计算机的输出端分别连接到方波信号源和多通道选择电路装置的输入端；通过多路通道选择装置，可以同时对8组电极加压，对多路接地体的接地电阻进行测量；所述环境要素测量单元包括气象数据采集器型号可采用CR1000、环境参量传感器，具体包括:环境温度、湿度、降雨量，气象数据采集器可以输出稳定的5V和12V直流电压，为传感器提供电源，并采集环境温度、湿度和降雨量信号；气象数据采集器将采集到的环境参数传递到PC1-6221采集(DAQ)板卡内；本实用新型所述方波信号源采用模块化设计，能稳定输出频率为400Hz，幅值为50V的方波信号，包括升压PWM控制电路模块、升压隔离变压器电路模块、整流滤波电路模块、逆变PWM控制电路模块、功率放大电路模块、滤波器模块、温度补偿电路模块、直流电压反馈电路模块、交流电压反馈电路模块、输出过载保护电路模块；升压PWM控制电路模块的输入端连接输入电压，升压PWM控制电路模的块输出端连接升压隔离变压器电路模块的输入端，升压隔离变压器电路模块的输出端连接整流滤波电路模块的输入端，整流滤波电路模块的输出端连接逆变PWM控制电路模块的输入端，逆变PWM控制电路模块的输出端连接功率放大电路模块的输入端，功率放大电路模块的输出端连接滤波器模块的输入端，滤波器模块的输出端连接输出过载保护电路模块的输入端，过载保护电路模块的 输入端输出；整流滤波电路模块的另一路输出通过直流电压反馈电路模块连接升压PWM控制电路模块，升压PWM控制电路模块通过温度补偿电路模块和逆变PWM控制电路模块双向连接，滤波器模块的另一路输出通过交流电压反馈电路模块连接逆变PWM控制电路模块。本实用新型所述多通道选择电路装置由可控光耦器件和通过可控光耦器件连接输入接口和输出端口构成。本实用新型采用模块化设计，参见图1，工作原理是在输电线路杆塔附近采用三极法布置电极，数据采集单元控制方波信号源开始工作，同时控制多通道选择单元工作切换不同通道对电极加压，电压电流信号经被数据采集单元转化为数字信号后，送入工业计算机；气象数据采集器定时采集大气环境温度、湿度、降雨量，并实时通过通信接口传入工业计算机。工业计算机运行着由图形化的编程语言LABVIEW编写的数据采集单元，该单元控制方波信号源开启与关闭，通过输出信号端口控制多通道选择单元工作切换不同通道对电极加压，并将采集到的气象数据和电压电流数据及系统的基本信息一起打包后，通过通信模块传往远端中控室计算机上。中控室计算机运行着数据处理单元，该单元接收数据后，先对数据进行解包、分析处理、存储并实时显示在软件前面板上。图2是方波信号产生单元，24V直流电压输入后，由升压PWM控制模块把直流逆变为高频(几十到几百KHz)方波PWM信号，然后通过升压变压器模块升压后，在经过整流滤波模块变为大于最终交流输出电压峰值的直流电压，再经过逆变PWM控制模块逆变为包含有400Hz频率的PWM信号，送给功率放大模块进行功率放大，放大后的电压经过滤波器模块滤波后，得到400Hz的交流输出。其中温度补偿模块用于补偿因环境温度变化引起的控制器的偏差，达到高精度的控制。直流电压反馈模块和交流电压反馈模块分别反馈输出量给2个控制器，以根据输出电压进行PWM调制。输出过载保护模块用于检测输出电流，当超过设定值，则切断输出，避免烧毁电源。图3是多通道选择单元，数据采集单元通过图3中的DO — D6 口输入5V的直流控制信号，可控制光耦器件(型号521)的开启与关闭，从而通过输出端口 I 一 9控制中间继电器对多通道选择电路装置·进行切换。
权利要求1.接地电阻季节变化观测装置，其特征在于:接地电阻季节变化观测装置由四部分构成，包括工业计算机、数据采集单元、环境要素测量单元和接地电阻测量单元；其中环境要素测量单元和接地电阻测量单元通过数据采集单元连接到工业计算机； 所述接地电阻测量单元包括能够产生幅值为50 V，频率为400Hz的方波信号的方波信号源、多通道选择电路装置、电极，方波信号源的输出通过多通道选择电路装置连接到电极；数据采集单元分别与方波信号源和多通道选择电路装置连接； 通过多通道选择电路装置，可以同时对8组电极加压，对多路接地体的接地电阻进行测量； 所述环境要素测量单元包括气象数据采集器、环境参量传感器，具体包括:环境温度、湿度、降雨量，气象数据采集器(3.1)可以输出稳定的5V和12V直流电压，为传感器提供电源，并采集环境温度、湿度和降雨量信号。
2.根据权利要求1所述的接地电阻季节变化观测装置，其特征在于:所述方波信号源采用模块化设计，能稳定输出频率为400Hz，幅值为50V的方波信号，包括升压PWM控制电路模块、升压隔离变压器电路模块、整流滤波电路模块、逆变PWM控制电路模块、功率放大电路模块、滤波器 模块、温度补偿电路模块、直流电压反馈电路模块、交流电压反馈电路模块、输出过载保护电路模块； 升压PWM控制电路模块的输入端连接输入电压，升压PWM控制电路模块的输出端连接升压隔离变压器电路模块的输入端，升压隔离变压器电路模块的输出端连接整流滤波电路模块的输入端，整流滤波电路模块的输出端连接逆变PWM控制电路模块的输入端，逆变PWM控制电路模块的输出端连接功率放大电路模块的输入端，功率放大电路模块的输出端连接滤波器模块的输入端，滤波器模块的输出端连接输出过载保护电路模块的输入端，过载保护电路模块的输入端输出； 整流滤波电路模块的另一路输出通过直流电压反馈电路模块连接升压PWM控制电路模块，升压PWM控制电路模块通过温度补偿电路模块和逆变PWM控制电路模块双向连接，滤波器模块的另一路输出通过交流电压反馈电路模块连接逆变PWM控制电路模块。
3.根据权利要求1所述的接地电阻季节变化观测装置，其特征在于:所述多通道选择电路装置由可控光耦器件和通过可控光耦器件连接输入接口和输出端口构成。
专利摘要本实用新型专利公开了一种接地电阻季节变化观测装置，主要由气象采集单元、工业计算机、数据通讯模块、信号产生单元及数据分析及数据单元组成。本实用新型所述观测系统主要用于对电力系统输电线路杆塔接地电阻季节变化规律的实时在线监测，监测的量包括大气温度、湿度、降雨量和杆塔接地电阻。本装置可以安装在高压线路杆塔上，能长期有效的监测杆塔接地电阻的季节变化规律。
文档编号G01R1/28GK203101517SQ20122062389
公开日2013年7月31日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者贾伯岩, 苏红梅, 方春华, 姜辉, 何瑞东, 孙翠英, 王建国, 郑雄伟 申请人:河北省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司, 武汉大学