车载式智能接地检测系统及接地检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种车载式智能接地检测系统，它包括信号采集模块、模拟信号处理模块、模数转换模块和数字信号处理器，该系统能够对电力专用试验车在进行通电试验时智能判别是否有效接地，如未接地能够进行自动保护，使通电合闸试验无法进行；本发明提高了电力专用试验车试验安全性，有效地保护了试验人员与试验设备的安全。
【专利说明】车载式智能接地检测系统及接地检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统设备【技术领域】，具体地指一种车载式智能接地检测系统及接地检测方法。
【背景技术】
[0002]电力计量车、高压试验车等现场试验用电力专用试验车，尤其是需要进行1kV以上高电压试验的专用车辆，在现场试验时，必须安全有效接地，才能保证现场试验人员的安全。由于人员疏忽，可能导致试验时出现未接地或接地状态不够良好的情况。此时进行升压试验时如果带电设备出现漏电、高压设备出现闪络、放电等情况，可能会造成仪器仪表电压升高及设备外壳带电，造成仪器仪表损坏，严重情况下可能出现人员伤亡等安全事故。
[0003]目前，并没有能检测现场试验用电力专用试验车是否安全接地的设备，严重危及了试验车上设备和人员的安全。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是要提供一种车载式智能接地检测系统及接地检测方法，该系统和方法能够对整车是否有效接地进行检测，并提供自动保护及接地提示。
[0005]为实现此目的，本发明所设计的车载式智能接地检测系统，其特征在于:它包括信号采集模块、模拟信号处理模块、模数转换模块和数字信号处理器，其中，所述信号采集模块包括电压互感器Tl、电阻Rl?电阻R4和电阻RX，所述模拟信号处理模块包括第一信号处理子模块、第二信号处理子模块和第三信号处理子模块，所述第一信号处理子模块包括电阻R5、电阻R6和模拟运算放大器ICl，第二信号处理子模块包括电阻R9、电阻RlO和模拟运算放大器IC2，第三信号处理子模块包括电阻R7、电阻R8和模拟运算放大器IC3 ；
[0006]所述电压互感器Tl初级的一端连接电力专用试验车电源的A相，电压互感器Tl初级的另一端连接电力专用试验车电源的B相，电阻R3的一端连接电压互感器Tl初级的一端，电阻Rl的一端连接电压互感器Tl初级的另一端，电阻Rl的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电阻RX的一端，电阻R3的另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接电阻RX的一端，电阻RX的另一端接地GND，电压互感器Tl次级的一端连接电阻R5的一端，电压互感器Tl次级的另一端连接电阻RX的一端；
[0007]所述电阻R5的另一端连接模拟运算放大器ICl的反相输入端，模拟运算放大器ICl的同相输入端接地GND，模拟运算放大器ICl的输出端连接模数转换模块的第一输入口，模拟运算放大器ICl的反相输入端与模拟运算放大器ICl的输出端之间连接电阻R6 ;
[0008]所述电阻R9的一端连接电阻Rl的另一端，电阻R9的另一端连接模拟运算放大器IC2的反相输入端，模拟运算放大器IC2的同相输入端接地GND，模拟运算放大器IC2的输出端连接模数转换模块的第二输入口，模拟运算放大器IC2的反相输入端与模拟运算放大器IC2的输出端之间连接电阻RlO ；
[0009]所述电阻R7的一端连接电阻R3的另一端，电阻R7的另一端连接模拟运算放大器IC3的反相输入端，模拟运算放大器IC3的同相输入端接地GND，模拟运算放大器IC3的输出端连接模数转换模块的第三输入口，模拟运算放大器IC3的反相输入端与模拟运算放大器IC3的输出端之间连接电阻R8 ；
[0010]所述模数转换模块的第一输出口、第二输出口和第三输出口接入数字信号处理器的信号输入端，所述数字信号处理器的信号输出端连接电力专用试验车的控制器。
[0011]一种上述车载式智能接地检测系统的接地检测方法，其特征在于，它包括如下步骤:
[0012]步骤1:预先测得信号采集模块中电阻RX的电压值Ux;
[0013]步骤2:所述信号采集模块采集电力专用试验车的电源A相与B相之间的电压Uab的比例小信号Uabl，电力专用试验车的电源A相对接地点的电压Ua的比例小信号Ual，电力专用试验车的电源B相对接地点的电压Ub的比例小信号Ubl;
[0014]步骤3:所述模拟信号处理模块对上述比例小信号Uabl、比例小信号Ual和比例小信号Ubl进行高阻隔离放大，滤除杂波，对应得到滤波后的电压信号U ab2、滤波后的电压信号Ua2和滤波后的电压信号Ub2;
[0015]步骤4:所述模数转换模块对上述滤波后的电压信号Uab2、滤波后的电压信号Ua2和滤波后的电压信号Ub2进行模数转换得到数字电压信号U ab3、数字电压信号Ua3和数字电压信号Ub3;
[0016]步骤5:所述数字信号处理器根据上述数字电压信号Uab3、数字电压信号Ua3和数字电压信号Ub3，并参考上述各级放大比例关系，得到电力专用试验车的电源A相与B相之间的电压值Uab、电力专用试验车的电源A相对接地点的电压值U,电力专用试验车的电源B相对接地点的电压值Ub，数字信号处理器计算电源接地比Bx= U ab/Ua+Ub；
[0017]步骤6:在数字信号处理器中计算临界接地比Bxtl= Uab/Ux，其中，Uab为电力专用试验车的电源A相与B相之间的电压值，Ux为步骤I中得到的电阻RX的电压值，将步骤5中计算的电源接地比Bx与临界接地比B x(l进行比较，当电源接地比B ,大于临界接地比B x(l时，给出未接地的显示及控制信号，其中，显示信号给显示器，控制信号给所述电力专用试验车的控制器，当电源接地比B/J、于等于临界接地比Bxtl时，给出已接地的显示及控制信号，其中，显示信号给显示器，控制信号给所述电力专用试验车的控制器。
[0018]本发明设计的上述系统和方法能准确快速的判断电力专用试验车是否安全接地，并提供自动保护及接地提示。增加了电力专用试验车的安全性和可靠性，避免了升压试验时如果带电设备出现漏电、高压设备出现闪络、放电等情况，可能造成的仪器仪表电压升高及设备外壳带电，保证了仪器仪表和人员的安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明的使用状态结构框图；
[0020]图2为本发明的电路结构图；
[0021]其中，I一信号采集模块、2—模拟信号处理模块、3—模数转换模块、4一数字信号处理器、5 —电力专用试验车的控制器、6—显示器。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明:
[0023]如图1和图2所述的车载式智能接地检测系统，它包括信号采集模块1、模拟信号处理模块2、模数转换模块3和数字信号处理器4，其中，所述信号采集模块I包括电压互感器Tl、电阻Rl?电阻R4和电阻RX，所述模拟信号处理模块2包括第一信号处理子模块、第二信号处理子模块和第三信号处理子模块，所述第一信号处理子模块包括电阻R5、电阻R6和模拟运算放大器IC1，第二信号处理子模块包括电阻R9、电阻RlO和模拟运算放大器IC2，第三信号处理子模块包括电阻R7、电阻R8和模拟运算放大器IC3 ；
[0024]所述电压互感器Tl初级的一端连接电力专用试验车电源(AC380V电源)的A相，电压互感器Tl初级的另一端连接电力专用试验车电源的B相，电阻R3的一端连接电压互感器Tl初级的一端，电阻Rl的一端连接电压互感器Tl初级的另一端，电阻Rl的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电阻RX的一端，电阻R3的另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接电阻RX的一端，电阻RX的另一端接地GND，电压互感器Tl次级的一端连接电阻R5的一端，电压互感器Tl次级的另一端连接电阻RX的一端；
[0025]所述电阻R5的另一端连接模拟运算放大器ICl的反相输入端，模拟运算放大器ICl的同相输入端接地GND，模拟运算放大器ICl的输出端连接模数转换模块3的第一输入口，模拟运算放大器ICl的反相输入端与模拟运算放大器ICl的输出端之间连接电阻R6 ;
[0026]所述电阻R9的一端连接电阻Rl的另一端，电阻R9的另一端连接模拟运算放大器IC2的反相输入端，模拟运算放大器IC2的同相输入端接地GND，模拟运算放大器IC2的输出端连接模数转换模块3的第二输入口，模拟运算放大器IC2的反相输入端与模拟运算放大器IC2的输出端之间连接电阻RlO ；
[0027]所述电阻R7的一端连接电阻R3的另一端，电阻R7的另一端连接模拟运算放大器IC3的反相输入端，模拟运算放大器IC3的同相输入端接地GND，模拟运算放大器IC3的输出端连接模数转换模块3的第三输入口，模拟运算放大器IC3的反相输入端与模拟运算放大器IC3的输出端之间连接电阻R8 ；
[0028]所述模数转换模块3的第一输出口、第二输出口和第三输出口接入数字信号处理器4的信号输入端，所述数字信号处理器4的信号输出端连接电力专用试验车的控制器5。
[0029]上述技术方案中，所述数字信号处理器4显示信号输出端还连接有显示器6。
[0030]上述技术方案中，所述电压互感器Tl初级的电压为450V，次级的电压为3V。
[0031]上述技术方案中，所述电阻Rl和电阻R3的阻值相等均为100K欧，所述电阻R2和电阻R4的阻值相等均为IK欧，所述电阻R5、电阻R9和电阻R7的阻值相等均为22K欧，所述电阻R6、电阻RlO和电阻R8的阻值相等均为20K欧。
[0032]上述技术方案中，本发明采用功率电阻及精密电压互感器进行电压采样。同时，采样信号使用高阻隔离放大器进行信号隔离采样并滤除谐波。
[0033]一种上述车载式智能接地检测系统的接地检测方法，其特征在于，它包括如下步骤:
[0034]步骤1:预先测得信号采集模块I中电阻RX的电压值Ux;
[0035]步骤2:所述信号采集模块I采集电力专用试验车的电源A相与B相之间的电压Uab的比例小信号Uabl (Uab= 150U abl)，电力专用试验车的电源A相对接地点的电压比的比例小信号Ual (Ua= 1lU al)，电力专用试验车的电源B相对接地点的电压Ub的比例小信号U bl (Ub=1iubl)；
[0036]步骤3:所述模拟信号处理模块2对上述比例小信号Uabl、比例小信号Ual和比例小信号Ubl进行高阻隔离放大，滤除杂波，对应得到滤波后的电压信号U ab2、滤波后的电压信号Ua2和滤波后的电压信号Ub2 (本发明采用等高阻放大电路进行隔离，避免因采样时的功率消耗引起取样误差，并对uabl、Ual、Ubl进行滤波处理，得到U ab2、ua2、ub2，放大电路的放大倍数为I，即 Uabl= U ab2、Ual= U a2、Ubl= U b2)；
[0037]步骤4:所述模数转换模块3对上述滤波后的电压信号Uab2、滤波后的电压信号Ua2和滤波后的电压信号Ub2进行模数转换得到数字电压信号U ab3、数字电压信号Ua3和数字电压信号Ub3(对模拟信号Uab2、Ua2、Ub2进行模数转换并按照3.2kHz的频率分别采集64个数据，对分别采集到的64个数据进行原始数据换算，计算64个数据的均方根值得到数字电压信号 Uab3、Ua3、Ub3)；
[0038]步骤5:所述数字信号处理器4根据上述数字电压信号Uab3、数字电压信号Ua3和数字电压信号Ub3，并参考上述各级放大比例关系，得到电力专用试验车的电源A相与B相之间的电压值Uab、电力专用试验车的电源A相对接地点的电压值U,电力专用试验车的电源B相对接地点的电压值Ub，数字信号处理器4计算电源接地比Bx= U ab/Ua+Ub；
[0039]步骤6:在数字信号处理器4中计算临界接地比Bxtl= U ab/Ux，其中，Uab为电力专用试验车的电源A相与B相之间的电压值，Ux为步骤I中得到的电阻RX的电压值，将步骤5中计算的电源接地比Bx与临界接地比B x(l进行比较，当电源接地比B ,大于临界接地比B x0时，给出未接地的显示及控制信号，其中，显示信号给显示器6，控制信号给所述电力专用试验车的控制器5，当电源接地比Bx小于等于临界接地比B x(l时，给出已接地的显示及控制信号，其中，显示信号给显示器6，控制信号给所述电力专用试验车的控制器5，上述显示信号接入显示器6后能提示电力专用试验车是否安全接地。
[0040]上述步骤6中，数字信号处理器4向电力专用试验车的控制器5发送接地对应的控制信号或没有接地对应的控制信号，当电力专用试验车的控制器5接收到接地对应的控制信号时，电力专用试验车的控制器5控制电力专用试验车可以进行合闸操作，当电力专用试验车的控制器5接收到无法接地对应的控制信号时，电力专用试验车的控制器5控制电力专用试验车不能进行合闸操作。该设计实现了电力专用试验车没有安全接地时的自动保护，保证了相关仪器和人员的安全。
[0041]本发明提高了电力专用试验车的试验安全性，杜绝因疏忽忘记接地导致的危险情况发生。
[0042]本发明区别与其他接地检测系统的地方在于本系统是利用电源相电压在不同的接地电阻条件相位角的不同，来判别是否接地，本系统只需要连接一根接地线即能判断是否接地，与需要两根接地线，根据两根接地线之间的电阻判断是否接地的原理有本质区别。
[0043]本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【权利要求】
1.一种车载式智能接地检测系统，其特征在于:它包括信号采集模块(1)、模拟信号处理模块(2)、模数转换模块(3)和数字信号处理器(4)，其中，所述信号采集模块(1)包括电压互感器T1、电阻R1?电阻R4和电阻RX，所述模拟信号处理模块(2)包括第一信号处理子模块、第二信号处理子模块和第三信号处理子模块，所述第一信号处理子模块包括电阻R5、电阻R6和模拟运算放大器IC1，第二信号处理子模块包括电阻R9、电阻R10和模拟运算放大器IC2，第三信号处理子模块包括电阻R7、电阻R8和模拟运算放大器IC3 ； 所述电压互感器T1初级的一端连接电力专用试验车电源的A相，电压互感器T1初级的另一端连接电力专用试验车电源的B相，电阻R3的一端连接电压互感器T1初级的一端，电阻R1的一端连接电压互感器T1初级的另一端，电阻R1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电阻RX的一端，电阻R3的另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接电阻RX的一端，电阻RX的另一端接地GND，电压互感器T1次级的一端连接电阻R5的一端，电压互感器T1次级的另一端连接电阻RX的一端； 所述电阻R5的另一端连接模拟运算放大器IC1的反相输入端，模拟运算放大器IC1的同相输入端接地GND，模拟运算放大器IC1的输出端连接模数转换模块(3)的第一输入口，模拟运算放大器IC1的反相输入端与模拟运算放大器IC1的输出端之间连接电阻R6 ; 所述电阻R9的一端连接电阻R1的另一端，电阻R9的另一端连接模拟运算放大器IC2的反相输入端，模拟运算放大器IC2的同相输入端接地GND，模拟运算放大器IC2的输出端连接模数转换模块(3)的第二输入口，模拟运算放大器IC2的反相输入端与模拟运算放大器IC2的输出端之间连接电阻R10 ； 所述电阻R7的一端连接电阻R3的另一端，电阻R7的另一端连接模拟运算放大器IC3的反相输入端，模拟运算放大器IC3的同相输入端接地GND，模拟运算放大器IC3的输出端连接模数转换模块(3)的第三输入口，模拟运算放大器IC3的反相输入端与模拟运算放大器IC3的输出端之间连接电阻R8 ； 所述模数转换模块(3)的第一输出口、第二输出口和第三输出口接入数字信号处理器(4)的信号输入端，所述数字信号处理器(4)的信号输出端连接电力专用试验车的控制器(5)。
2.根据权利要求1所述的车载式智能接地检测系统，其特征在于:所述数字信号处理器(4)显示信号输出端还连接有显示器(6)。
3.根据权利要求1所述的车载式智能接地检测系统，其特征在于:所述电压互感器T1初级的电压为450V，次级的电压为3V。
4.根据权利要求1所述的车载式智能接地检测系统，其特征在于:所述电阻R1和电阻R3的阻值相等均为100K欧，所述电阻R2和电阻R4的阻值相等均为1K欧，所述电阻R5、电阻R9和电阻R7的阻值相等均为22K欧，所述电阻R6、电阻R10和电阻R8的阻值相等均为20K 欧。
5.一种利用权利要求1至4任意一项所述车载式智能接地检测系统的接地检测方法，其特征在于，它包括如下步骤: 步骤1:预先测得信号采集模块(1)中电阻RX的电压值ux;步骤2:所述信号采集模块(1)采集电力专用试验车的电源A相与B相之间的电压Uab的比例小信号Uabl，电力专用试验车的电源A相对接地点的电压Ua的比例小信号Ual，电力专用试验车的电源B相对接地点的电压Ub的比例小信号Ubl; 步骤3:所述模拟信号处理模块(2)对上述比例小信号Uabl、比例小信号Ual和比例小信号Ubl进行高阻隔离放大，滤除杂波，对应得到滤波后的电压信号U ab2、滤波后的电压信号Ua2和滤波后的电压信号Ub2; 步骤4:所述模数转换模块(3)对上述滤波后的电压信号Uab2、滤波后的电压信号Ua2和滤波后的电压信号Ub2进行模数转换得到数字电压信号U ab3、数字电压信号Ua3和数字电压信号ub3; 步骤5:所述数字信号处理器(4)根据上述数字电压信号Uab3、数字电压信号Ua3和数字电压信号Ub3，并参考上述各级放大比例关系，得到电力专用试验车的电源A相与B相之间的电压值Uab、电力专用试验车的电源A相对接地点的电压值U,电力专用试验车的电源B相对接地点的电压值Ub，数字信号处理器(4)计算电源接地KBx=Uab/Ua+Ub; 步骤6:在数字信号处理器(4)中计算临界接地比BxQ=Uab/Ux，其中，Uab为电力专用试验车的电源A相与B相之间的电压值，Ux为步骤1中得到的电阻RX的电压值，将步骤5中计算的电源接地比Bx与临界接地比B x(l进行比较，当电源接地比B ^于临界接地比B x(l时，给出未接地的显示及控制信号，其中，显示信号给显示器(6)，控制信号给所述电力专用试验车的控制器(5)，当电源接地比Bx小于等于临界接地比B x(l时，给出已接地的显示及控制信号，其中，显示信号给显示器(6)，控制信号给所述电力专用试验车的控制器(5)。
6.根据权利要求5所述的接地检测方法，其特征在于:所述步骤6中，数字信号处理器(4)向电力专用试验车的控制器(5)发送接地对应的控制信号或没有接地对应的控制信号，当电力专用试验车的控制器(5)接收到接地对应的控制信号时，电力专用试验车的控制器(5)控制电力专用试验车可以进行合闸操作，当电力专用试验车的控制器(5)接收到无法接地对应的控制信号时，电力专用试验车的控制器(5)控制电力专用试验车不能进行合闸操作。
【文档编号】G01R31/02GK104502788SQ201510011998
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2015年1月9日 优先权日:2015年1月9日
【发明者】闫培渊, 王蔚, 李梦齐, 周际, 梁轶峰, 王峰峰, 胡华锋 申请人:国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司, 国网电力科学研究院