一种智能接地电阻在线监测仪及其系统的制作方法

本发明属于智能防雷技术领域，特别是涉及一种智能接地电阻在线监测仪及其系统。

背景技术：

随着我国城市规模不断扩大和电力行业不断发展，台区数量与日俱增。相对于不断激增的台区数量，相应的台区监测管理日益捉襟见肘。因此，电力行业迫切需要安装大量的自动化设备，用来帮助及时收缴电费、保障设备安全运行、保证用户正常用电。

目前，我国台区实时监测系统日趋成熟，但接地电阻的测量是一大缺口。台区接地线接地良好与否，直接关系到用户的安全用电。如果接地不良，轻则损坏用户电器设备，重则可能引起火灾等一系列不必要的损失。因此进行接地电阻监测，也是保证国民生产生活的重要举措。

传统接地电阻测量需要使用摇表，要在距接地点20米以外范围插接地铁钎，用摇表测量。不仅效率很低，而且需要停电作业，影响了用户正常用电。

现有的接地电阻测量终端采用电压电流互感器，通过激励线圈，把一个特定频率特定幅度的电压信号耦合到接地线上，在接地线产生一个电动势，此电动势除以接地电阻值，得到特定频率的电流值，这个电流通过响应线圈产生响应电流，再通过测量响应电流大小而得出接地电阻大小。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智能接地电阻在线监测仪及其系统，通过无线通信、多方位数据采集并进行数据的远程监视，提高在线监测仪的应用范围，应用安全。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种智能接地电阻在线监测仪，包括监测仪本体，所述监测仪本体一表面中部开有一贯通腰形孔和若干螺纹孔；所述监测仪本体一相对两侧面为弧面；所述监测仪本体的周侧四个角部为平面；所述监测仪本体一表面的螺纹孔分别配合有第一支脚板和第二支脚板；所述第二支脚板为一梯形板块结构；所述第一支脚板为一板块结构，所述第一支脚板的一侧面为弧面。

进一步地，所述第一支脚板一表面一表面开有与螺纹孔配合的第一贯通孔；所述第二支脚板一表面开有与螺纹孔配合的第二贯通孔；所述第一支脚板上开有第一固定孔；所述第二支脚板上开有第二固定孔。

进一步地，所述监测仪本体的周侧固定有一航空插头，与电源适配器连接。

监测仪本体的贯通腰形孔与架空基柱配合；所述架空基柱一端固定有延伸基柱；相邻两架空基柱之间通过架空电缆连接形成架空地线。

一种智能接地电阻在线监测系统，包括：用于数据采集处理的数据采集模块；用于处理数据采集模块的数据的微处理器；其中，所述微处理器连接有一监控单元；用于微处理器电控板的温度数据采集的第一温度传感器；用于监测仪外部温度数据采集的第二温度传感器；用于系统电控板的位置定位的gps定位模块；用于雷电电信号数据采集的对地电压采集模块和对地电流采集模块；其中，所述数据采集模块采集第一温度传感器、第二温度传感器、gps定位模块对地电压采集模块和对地电流采集模块的数据信息；所述微处理器通过一通信模块与预警站进行信息的传输。

进一步地，所述数据采集模块采集的数据通过微处理器处理后再通过通信模块传输到预警站。

进一步地，所述预警站为终端服务器。

进一步地，还包括电源模块，所述电源模块为系统供电。

进一步地，所述通信模块采用无线wifi通信模块。

监测原理：测量接地电阻的基本原理是测量回路电阻。传感器先给被测接地回路一个激励脉冲信号，在被测回路上感应一个脉冲电势e，在电势e的作用下将在被测回路产生电流i。传感器对e及i进行测量，并通过公式：r＝e/i即可得到被测回路电阻。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明具有在线测试、非接触测量、地线穿心通过、无需自监、实时监测、采用rs485有线通信或zigbee无线通信传输数据，实现远程在线监测。监测仪内置传感器与电路板，铝壳屏蔽设计，监测仪自身防雷达100ka,内部完全封闭，具有防雨淋、防尘、耐高低温、防腐、阻燃等特性，确保野外、矿井下、室内等长时间在线监测的高精度、高稳定性、高可靠性。

2、本发明的接地电阻在线监测仪适用于输电线路杆塔接地；地下矿井设备接地；气象防雷接地；石油化工接地；通讯接地；变配电站接地；铁路设施接地；建筑仓库接地；电气设备接地等。

3、本发明的接地电阻在线监测仪可以单个安装使用，也可以组建成有线网络系统或无线网络系统使用。有线网络系统通过rs485通讯协议传输数据，由接地阻抗监测分析仪、监控软件、电源适配器等组成，适合于近距离接地电阻监测。无线网络系统通过rs485、zigbee通讯协议传输数据，由接地阻抗监测分析仪、zigbee收发模块、监控软件、电源适配器等组成，适合于远距离接地电阻监测。有线网络系统适合于近距离内监测、无线网络系统不受距离限制。监控软件可以实时采集接地电阻值，记录数据自动存储报表，方便历史查询、分析监测点接地阻值的变化情况。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1为本发明的一种智能接地电阻在线监测仪的结构示意图；

图2为本发明的一种智能接地电阻在线监测仪的背面结构示意图；

图3为第一支脚板的结构示意图；

图4为第二支脚板的结构示意图；

图5为回路电阻示意图；

图6为接地引下线与地网间的连接位置示意图；

图7为三点法监测示意图；

图8为多点接地系统图；

图9为图8的电路等效示意图；

图10为接地电阻值测量示意图；

图11为机房、发射塔接地监测示意图；

图12为建筑物接地监测示意图；

图13为本发明的一种智能接地电阻在线监测系统结构示意图；

图14为本发明的一种智能接地电阻在线监测系统图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1-4所示，本发明为一种智能接地电阻在线监测仪，包括监测仪本体1，监测仪本体1一表面中部开有一贯通腰形孔102和若干螺纹孔104；监测仪本体1一相对两侧面为弧面101；监测仪本体1的周侧四个角部为平面103；

监测仪本体1一表面的螺纹孔104分别配合有第一支脚板2和第二支脚板3；第二支脚板3为一梯形板块结构；第一支脚板2为一板块结构，第一支脚板2的一侧面为弧面。

其中，第一支脚板2一表面一表面开有与螺纹孔104配合的第一贯通孔201；第二支脚板3一表面开有与螺纹孔104配合的第二贯通孔301；第一支脚板2上开有第一固定孔4；第二支脚板3上开有第二固定孔301。

其中，监测仪本体1的周侧固定有一航空插头5，与电源适配器连接。

其中，监测仪本体1的贯通腰形孔102与架空基柱7配合；架空基柱7一端固定有延伸基柱6；相邻两架空基柱7之间通过架空电缆9连接形成架空地线；架空基柱7埋入的地表形成地网。

如图13和图14所示，一种智能接地电阻在线监测系统，包括：

用于数据采集处理的数据采集模块；

用于处理数据采集模块的数据的微处理器；

其中，微处理器连接有一监控单元；

用于微处理器电控板的温度数据采集的第一温度传感器；

用于监测仪外部温度数据采集的第二温度传感器；

用于系统电控板的位置定位的gps定位模块；

用于雷电电信号数据采集的对地电压采集模块和对地电流采集模块；

其中，数据采集模块采集第一温度传感器、第二温度传感器、gps定位模块对地电压采集模块和对地电流采集模块的数据信息；

微处理器通过一通信模块与预警站进行信息的传输。

其中，数据采集模块采集的数据通过微处理器处理后再通过通信模块传输到预警站。

其中，预警站为终端服务器，通过计算机处理接收检测仪的数据。

其中，还包括电源模块，电源模块为系统供电。

其中，通信模块采用无线wifi通信模块。

测量接地电阻的基本原理是测量回路电阻。传感器先给被测接地回路一个激励脉冲信号，在被测回路上感应一个脉冲电势e，在电势e的作用下将在被测回路产生电流i。传感器对e及i进行测量，并通过公式：r＝e/i即可得到被测回路电阻。

如图5所示，回路电阻包括a点对地的接地电阻值、接地引下线金属导体的阻值、金属架空线的阻值、接地引下线与金属架空线之间的连接电阻值(接触电阻)、b点对地的接地电阻值的综合值。对形成上述回路的接地系统，可以直接安装监测仪监测，若没有形成回路的接地系统，需要增加辅助接地极使其形成回路，再安装监测仪。

若监测仪测试出的地网a、地网b回路的综合值为5欧，即：ra+rb+r架空线+r接地引下线＝5.0ω，那地网a、地网b两个并联起来对地的实际接地电阻值一定小于等于2.5ω，据此可以判断地网a并联了地网b后的实际接地电阻值是否合格。若地网a、地网b两者加起来的接地电阻值小于工程标准要求值，那地网a、地网b都是合格的。

金属回路的联结电阻监测：

若地网a、地网b在地面上、下都连接在一起，则监测仪测试出的是金属回路的电阻值，其值一般很小，零点几欧姆，这就是金属回路的联结电阻值，也是等电位电阻值，不是接地电阻值。所以本监测仪也能非常方便地监测金属回路的联结电阻值。

在大型地网中，例如变电站接地、油库接地、楼盘建筑接地等，它们在地下都是一个整体的大型地网，同时有多根接地引下线引出地面，并在地面上也连接在一起的，如下图。对于这样的大型接地系统，其地网最大对角线距离一般几百米到几千米，测试这样的大型地网的接地电阻是非常麻烦和困难的。若真有其接地电阻不合格，那问题也是出在接地引下线与地网间的连接位置，如图6所示；工程改造就是开挖接地引下线位置，再重新焊接接地引下线。实际是不可能把地下的整个网进行改造，否则整个地网、地面工程都将推倒重建，这是不可能的，除非整个工程报废。所以，对于大型地网，我们可以在主接地引下线和支接地引下线上安装监测仪，监测接地引下线与地下网间的连接状况就可以了，通过监测其金属回路联结电阻值来判断接地引下线的接地状况。

单点接地系统：

若地网a、地网b之间若没有架空线，在地面上没有连接在一起，则地网a、地网b为独立的单点接地。则监测仪不能直接测试单点接地系统的接地电阻值，会显示“ol”溢出符号，表示超出监测仪的上量限。此时需要增加一个或两个辅助地极，构成回路，再安装监测仪。对于近距离内有2个或2个以上的单点接地系统，可以将各单点接地系统的接地引下线在地面上用金属导体连接起来，形成回路，再安装本监测仪监测。

三点法：

如图7所示，被测试接地极为a，另做的两个辅助地极为b、c。地极a、b、c在地面上连接在一起。在三个接地极的接地引下线上分别安装一个监测仪，能精确测试出a点的接地电阻值。计算如下：

r1＝ra+rb∥rc--------(1)；

r2＝rb+ra∥rc--------(2)；

r3＝rc+ra∥rb--------(3)。

其中：r1、r2、r3为监测仪的监测结果；ra、rb、rc为三个接地极对地的接地电阻值。通过对上述三个三元方程求解，可以精确得出被测接地极ra的接地电阻值，同时也知道辅助地极rb、rc的接地电阻值及ra、rb、rc三点并联后的接地电阻值。

三点法监测还带来另外一个优点：由于增加的辅助地极b、c是并联于被测接地极a，这样并联后的实际接地电阻值会小于ra，起到改善被测接地极的作用。ra∥rb∥rc＜ra。实际施工时，辅助地极b、c的接地电阻值要求控制在被测试接地系统工程标准要求值的10倍以内，若工程要求接地电阻值不能超过4ω，那么rc＜40ω、rb＜40ω，当然rb、rc越小越好，更能改善被测接地系统。

实施例一：输电系统杆塔接地，如图8和图9所示；

它们通过架空地线连接，组成多点接地系统，监测非常方便。其中：r1为预测的接地电阻，r0为所有其它杆塔的接地电阻并联后的等效电阻，即r0＝r2∥r3∥r4∥…∥rn，若n越大(接地点越多)，r0值越接近于0，远远小于r1，从工程角度可以视r0＝0，这样，监测仪所得的数据就应该是r1的值。可以对每个杆塔都安装监测仪，同时测试各杆塔的接地电阻值。

实施例二：机房、发射塔接地，如图11所示；

机房、发射塔接地在野外一般是独立的，将两者连接起来，构成二点回路，再安装监测仪，如下图。也可另做2个辅助接地极，用三点法监测。

实施例三：建筑物接地，如图12所示；

若r1～r6…rn在地下是独立的接地体，没有连接在一起，构成多点接地系统，监测能非常方便监测接地电阻值。若r1～r6…rn在地下是连接在一起的，则为单点接地系统，测试接地电阻按单点接地系统进行监测，直接安装即监测金属回路电阻，可以判断接地状况的好坏。

对于大型的建筑地网，监测其接地状态——接地引下线与地网间的等电位值就可以了。因为这类大型地网，若接地出问题只会是接地引下线与地网间的连接处，所以监测判断等电位值是否合格即可。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。