公用配电台区接地电阻实时监控系统及其实现方法与流程

本发明涉及低压配电安全技术领域，特别是属于一种公用配电台区接地电阻实时监控系统及其实现方法。

背景技术：

公用配电台区接地电阻不合格极容易造成剩余电流动作保护器失灵，设备外壳带电等严重安全隐患，处理不及时可能造成人畜触电伤亡、设备损坏等恶性安全事故。

根据低压设备运行规程要求管理人员每年至少应对低压配电台区设备接地电阻进行一次人工测量，不达标进行改造。目前应用的测量方法还是人工测量法。人工测量法的主要弊端：

1、危险性高：测量时要人为断开接地引线，此时系统暂时处于中性点不接地运行，若低压线路或设备有接地点，接地下引线设备端可带相电压，危险性较大；

2、工作量较大：由于设备较多，应点多面广，分布分散，人工测量工作量大，不易监督，若有漏检，易造成安全隐患；

3、测试周期太长：按要求一般一年一次，实际因设备较多，此目标也很难达到，另外，在设备运行过程中，因土质变化、接地体锈蚀、接地线松动等原因，接地电阻可能随时变化；

4、无法监控到设备外壳因接地不良所带有的危险过电压的情况，这也是形成事故的直接原因。

技术实现要素：

本发明的目的即在于提供一种公用配电台区接地电阻实时监控系统及其实现方法，以达到能够实时监测接地电阻和设备外壳残压状态，有效保证作业人员的人身安全的目的。

本发明所提供的公用配电台区接地电阻实时监控系统，其特征在于，包括安装在配电变压器配电箱内的总控制器、电流传感器、电压传感器、受控工频电流发生器和通讯传输模块，以及安装于接地引线上的电流互感器；总控制器的采集端口分别电流传感器和电压传感器相连，总控制器执行端口与低压配电系统主断路器跳闸控制端口和受控工频电流发生器相连，且总控制器通过通讯传输模块与后台计算机实现通讯连接；电流互感器二次侧接入配电箱内部，并通过电流传感器与总控制器连接；在距离接地极5米的位置处设有电压测量辅助电极，电压测量辅助电极、接地极分别线连接配电箱内部的电压传感器，并通过电压传感器二次侧与总控制器连接，所述的电压传感器用于测量接地极和电压测量辅助电极之间的电压；在距离接地极20米以上的位置处设有外加电流辅助接地极，所述的外加电流辅助接地极线连接于配电箱内部的受控工频电流发生器，且所述的受控工频电流发生器与接地引线连接。

2、根据权利要求1所述的公用配电台区接地电阻实时监控系统，其特征还在于，后台计算机按照以下算法计算接地电阻值：

接地电阻值r＝接地残压/接地电流，其中，所述的接地残压为接地极和电压测量辅助电极之间的电压。

3、根据权利要求1-2任意一项所述的公用配电台区接地电阻实时监控系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.检测接地电流、接地残压的大小；

b.判断接地电流、接地残压是否达到精确计量范围并处理。

4、根据权利要求3所述的公用配电台区接地电阻实时监控系统的实现方法，其特征还在于，在步骤b中，若接地电流、接地残压达到精确计量范围内，判断接地电流、接地残压所处值域，并设定以下三种事件处理机制：

b1.若接地电流、接地残压在正常值域内时，实时上传接地电流、接地残压数据，并计算出接地电阻值；

b2.若接地电流、接地残压超过正常值域且未达到危险临界值时，发生报警提示；

b3.若接地电流、接地残压达到危险临界值时，后台计算机发出控制指令，切断三相四线制低压配电系统主回路电源。

5、根据权利要求3所述的公用配电台区接地电阻实时监控系统的实现方法，其特征还在于，在步骤b中，若接地电流、接地残压未达到精确计量范围内，判断是否开启受控工频电流发生器，并设定以下事件处理机制：

b1.设定周期性测量时间(一般每天的凌晨1点-3点的某一时刻)开启受控工频电流发生器；

b2.开启受控工频电流发生器产生接地极短时间内不超过5s叠加较大的工频电流，所述的工频电流与接地电流同期，且接地残压不超过36v安全电压，上传接地电流和接地残压数据，并计算出接地电阻值。

进一步的，后台计算机包括页面提醒、声光报警或短信报警的一种或多种报警提示方式。

本发明所提供的公用配电台区接地电阻实时监控系统及其实现方法，主要适用于中性点直接接地的三相四线制低压配电系统(tt系统)，具有以下积极效果：

1)实时采集并上传接地极接地电流，并在达到危险临界值的情况下后台计算机发出报警信号，且后台计算机能够通过配电箱内部的总控制器，控制三相四线制低压配电系统主回路的断路器进而切断主回路电源；

2)实时采集并上传接地残压(对地)，达到危险临界值的情况下后台计算机发出报警信号，且后台计算机能够通过配电箱内部的总控制器，控制三相四线制低压配电系统主回路的断路器进而切断主回路电源；

3)对接地电流很小，不足以精确测量的，在接地极短时间(不超过5s)叠加较大的工频电流，以获得较大的接地电压(可通过调整电流使接地电压不超过36v安全电压)，实时计算并记录接地电阻，达到危险临界值的情况下后台计算机发出报警信号，且后台计算机能够通过配电箱内部的总控制器，控制三相四线制低压配电系统主回路的断路器进而切断主回路电源。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的控制流程图。

具体实施方式

如图1-2所示，本发明所提供的公用配电台区接地电阻实时监控系统，包括安装在配电变压器配电箱内的总控制器、电流传感器、电压传感器、受控工频电流发生器和通讯传输模块，以及安装于接地引线上的电流互感器。总控制器的采集端口分别电流传感器和电压传感器相连，总控制器执行端口与低压配电系统主断路器跳闸控制端口和受控工频电流发生器相连，同时，总控制器通过通讯传输模块与后台计算机实现通讯连接。此外，在距离接地极5米或5米左右的位置处，通过绝缘地缆埋设一电压测量辅助电极p1；在距离接地极20米以上的位置处，通过电力线路同杆架设接地引线埋设于电杆处一外加电流辅助接地极p2，其中，电压测量辅助电极、接地极p0分别线连接配电箱内部的电压传感器，并通过电压传感器二次侧与总控制器连接；外加电流辅助接地极线连接于配电箱内部的受控工频电流发生器，且所述的受控工频电流发生器与接地引线连接。

具体的，上述电压传感器用于测量接地极和电压测量辅助电极之间的电压；后台计算机按照以下算法计算接地电阻值：

接地电阻值r＝接地残压/接地电流，其中，所述的接地残压为接地极和电压测量辅助电极之间的电压。

本发明还提供了一种公用配电台区接地电阻实时监控系统的实现方法，具体包括以下步骤：

a.检测接地电流、接地残压的大小；

b.判断接地电流、接地残压是否达到精确计量范围并处理；处理方式主要分为以下两种情况：

情况1：

若接地电流、接地残压达到精确计量范围内，判断接地电流、接地残压所处值域，并设定以下三种事件处理机制：

b1.若接地电流、接地残压在正常值域内时，实时上传接地电流、接地残压数据，并计算出接地电阻值；

b2.若接地电流、接地残压超过正常值域且未达到危险临界值时，发生报警提示；

b3.若接地电流、接地残压达到危险临界值时，后台计算机发出控制指令，切断三相四线制低压配电系统主回路电源。

情况2：

若接地电流、接地残压未达到精确计量范围内，判断是否开启受控工频电流发生器，并设定以下事件处理机制：

b1.设定周期性测量时间(可以设定为每天的凌晨1点-3点的某一时刻)开启受控工频电流发生器；

b2.开启受控工频电流发生器产生接地极短时间内不超过5s叠加较大的工频电流，所述的工频电流与接地电流同期，且接地残压不超过36v安全电压，上传接地电流和接地残压数据，并计算出接地电阻值。

具体实施例中，后台计算机发生的报警信号可以有一种或多种形式，例如页面提醒、声光报警或短信报警或其他的报警方式。