专利名称：接地电阻测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高电压技术领域，主要用于发电站的接地电阻测量。
随着电力系统容量的迅速增长，短路电流愈来愈大，接地装置对电力系统安全运行的影响愈来愈大，因此，对高压电力系统中的发电站(厂)，变电站的接地电阻的测量，已成为保证电力系统安全运行的一项重要工作，目前，测量接地电阻的仪器，普遍采用ZC－8型接地电阻测量仪，这种仪器是由手摇发电机、被测值采样、相敏整流滤波以及电流变换，平衡电压和经相敏整流滤波后的被测值与平衡电压比较，显示几个单元构成的，其中相敏整流滤波电路单元是采用三个晶体三极管和一个晶体三极管及电阻组成，本意是利用测量信号与干扰信号的频率不同，使测量信号通过，将干扰信号滤掉来消除干扰的影响，测量信号与干扰信号的频率虽然不同，但是两个信号总有极性相同的时刻，这时干扰信号就会随测量信号一起通过，尽管通过的时间很短，但是由于干扰信号比测量信号大很多(干扰电流有时达十多安培，测量电流仅几十毫安)，在测量结果显示中就包含有干扰信号，在投入运行中的发电站(厂)、变电站，因为电力系统三相不完全对称，在中性点接地系统中，总有不平衡电流经发电站(厂)，变电站的接地装置而成闭合回路，所以在测量接地电阻时就形成了50HZ干扰电流，因此说ZC－8型接地电阻测量仪抗干扰能力低，不能用于运行中的发电站(厂)，变电站接地装置接地电阻的测量；还可以采用“四极法”(即电流表、电压表法)测量发电站(厂)、变电站的接地电阻，本领域工程技术人员熟知采用这种方法测量接地电阻所用的电源设备的容量大，造价高，携带运输不方便，测量时所用的引线要通过50A的电流，电流引线截面要大于8mm2，且要耐受几千伏的电压，由于“四极法”存在着上述不足，故现场测量接地电阻很难采用。
本实用新型的目的在于采用电子技术解决抗干扰信号的问题，满足运行中的发电站(厂)、变电站测量接地装置接地电阻的要求，便于携带，操作以及显示读值。
实现本实用新型任务的办法是，采用电池或者整流电源做电源，利用电子元器件组成具有抗干扰性能的接地电阻测量仪，包括有工频电源整流单元1；振荡单元2；功率放大单元3；基准值采样单元4；被测值采样单元5；校准、测量切换单元6；倍率切换单元7；选频滤波消除干扰单元8；读值显示单元9。
由电池或者经工频整流单元1中的桥式整流、滤波、稳压后的直流电源供给振荡单元2、功率放大单元3和选频滤波消除干扰单元8中的运算放大器以及读值显示单元9中的数字电压表。
振荡单元2由运算放大器及RC串并联振荡器构成，将直流电振荡输出70～250HZ的正弦波信号，经由运算放大器及阻抗匹配变压器构成的功率放大单元3输出50～500mA电流，做为测量电流。功率放大单元3连接由一个精确阻值的标准电阻构成的基准值采样单元4和由4个端子及被测接地装置(外部电路)构成的被测值采样单元5。基准值采样单元4输出基准电压100mv，通过校准，测量切换单元6的“校准”档，经倍率切换单元7，选频滤波消除干扰单元8，由读值显示单元9的数字电压表显示基准电压，当显示不是100mv时，调节功率放大单元3前、振荡单元2输出处的电位器，在测量电流50～500mA的范围内选择一适当值，使基准电压保持在100mv，基准电压的选择以读值显示直观、方便为原则。基准电压校准后的测量电流经被测值采样单元5(通过被测接地装置－外部电流)的P2端子通过校准，测量切换单元6的“测量”档，再经3组双刀双投琴键开关及倍率电阻构成的倍率切换单元7输入给由对称无源双T、潜在双T及有源双T电路构成的选频滤波消除干扰单元8，使直流及50HZ等频滤的干扰信号滤掉，被测接地装置的接地电阻真实值由读值显示单元9的数字电压表显示。读值显示单元9是由耦合电容、桥式整流电路、电容器分压电阻及电位器和数字电压表构成的。还可以在数字电压表上连接一个电阻值为基准值采样单元4中精确电阻R22的100倍倒数的倍率电阻使数字电压表直接读出被测接地电阻值。
本实用新型采用电子技术代替了现有技术的手摇发电机，电流互感器；采用有源双T、无源双T、潜在双T及集成运算放大器构成的选频滤波消除干扰单元代替了现有技术中的相敏整流滤波单元；采用被测电压值与基准电压值比较，直接在数字电压表读出被测接地电阻值的方法代替了现有技术中利用电流互感器二次侧可调电阻调整节与一次侧被测电压相同的平衡电压，通过电压表监视再由可调电阻读值的方法。解决了现有技术由于抗干扰能力低，不能在运行中的发电站(厂)，变电站使用以及读值，操作不方便的问题。本实用新型具有重量轻、体积小，并且由于测量电流可调范围宽而使得测量灵敏度高，由于可用外附电池供电，在无交流电源处仍可使用，不受环境条件限制，测量时使用一般胶质电线即可，适用范围广，耗能小，使用本实用新型测量运行中的发电站(厂)，变电站接地装置的接地电阻，彻底改变了现有技术的测量方法，避免了不应有的人力、物力，资金的损失。
以下结合附图对本实用新型做一步说明
图1、接地电阻测量仪原理框图；图2、接地电阻测量仪原理结构图；图3、接地电阻测量仪元件结线及布置图；图4、接地电阻测量仪壳体面板示意图。
见图1和图2所示的接地电阻测量仪是由电池(虚框)或者工频电源(实框)做电源，经工频整流单元1中的整流桥(D2到D5为0、5A／25V)、滤波(电解电容C24到C27为1000μF／25V)、稳压(三端稳压器Y1为7818型、Y2到Y4为7809型，连结Y2到Y4的三个电容C1到C3分别为1μF／25V后的直流电源供给振荡单元2、功率放大单元3和选频滤波消除干扰单元8中的运算放大器(分别为U2、U3、U1)以及读值显示单元9中的数字电压表。
振荡单元2由运算放大器U2(LM741)及RC串并联振荡器(其中R12为15KΩ、R1321KΩ、R14100KΩ、R15330K；电解电容C17、C18为100μF／25V)构成，将直流电振荡输出70～250HZ的正弦波信号，经由运算放大器U3(LA4265)及阻抗匹配变压器构成的功率放大单元(3)其中(电阻R17为3、3KΩ、R18为45KΩ、电解电容C19为470μF／25V、聚氯乙烯电容C20为0、1μF／63V、电解电容C21为1μF／25V，C22为47μF／25V，C23为470μF／25V、变压器的匝数比为120匝／450匝，5W输出50～500mA电流，做为测量电流。功率放大单元3连结由一个精确阻值的标准电阻(R22为1Ω构成的基准值采样单元4和由4个端子(C1、P1、P2、C2)及被测接地装置(外部电路)构成的被测值采样单元5。基准值采样单元4输出基准电压100mV，通过由单刀双投拨动开关构成的校准、测量单元6的“校准”档，经倍率切换单元7，选频滤波消除干扰单元8，由读值显示单元9的数字电压表显示。基准电压校准后的测量电流经被测值采样单元5(通过被测接地装置－外部电路)的P2端子，通过由单刀双投拨动开关构成的校准，测量单元6的“测量”档，再经3组双刀双投琴键开关及倍率电阻(R19为495KΩ、R20为5KΩ、R21为45KΩ)构成的倍率切换单元7输入给由对称无源双T电路聚氯乙烯电容C7为0.22μF／63V、C8为0.022μF／63V、C11为0.242μF／63V，电阻R4为15KΩ、R5为150KΩ、R6为13KΩ)、潜在双T电路(聚氯乙烯电容C9、C10、为0、022μF／63V、C12为0.044μF／63V、电解电容C13为1μF／25V，R7为100KΩ、R8为120KΩ、R9为75KΩ、R10为10KΩ)及有源双T电路(运算放大器U1为LM741、聚氯乙烯电容C4、C5、为0、022μF／63V、C6为0.022μF／63V、R1为70KΩ、R2为6KΩ、R3为5.4KΩ构成的选频滤波消除干扰单元8，使直流及50HZ等频率的干扰信号滤掉，被测接地装置的接地电阻真实值由读值显示单元9的数字电压表显示。读值显示单元9是由耦合电容(聚氯乙烯电容0.22μF／63V)桥式整流电路(整流桥D1为1A／25V)、电容器(聚氯乙烯电容C15、C16分别为0、022μF／63V、330PF／63V)、分压电阻(R11为41KΩ)及电位器(W1为10KΩ、0.25W，W2为1KΩ、0.25W)和数字电压表(G为UP316)构成的。
见图3和图4所示的接地电阻测量仪，图3所示的是元件在印刷电路板上的位置，图4为壳体面板示意图，本实用新型的壳体尺寸为长170MM、宽100MM、高170MM，采用铝合金框架，薄铁板烤漆或者塑料喷涂，壳体板面为铝板，10为工频电源整流单元1中的电源开关(采用拨动开关)，1112分别为读值显示单元9中的校准粗调电位器W1和校准细调电位器W2。本实用新型均采用0.125W的电阻。
权利要求1.一种涉及高压技术领域，主要用于发电站(厂)、变电站的接地电阻测量仪，包括有壳体、电池或者工频电源整流单元1以及被测值采样单元5，其特征在于电池或者工频电源整流单元1连接有振荡单元2、功率放大单元3、选频滤波消除干扰单元8以及读值显示单元9。
2.根据权利要求1所述的接地电阻测量仪，其特征在于由运算放大器及RC串、并联振荡器构成的振荡单元2，将电池或工频电源整流单元1供给的直流电振荡输出70至250HZ的正弦波信号。
3.根据权利要求1所述的接地电阻测量仪，其特征在于由运算放大器及阻抗匹配变压器构成的功率放大单元3，将振荡单元2供给的正弦波信号放大处理后输出50至500MA电流做为测量电流。
4.根据权利要求3所述的接地电阻测量仪，其特征在于经功率放大单元3输出端连接的，由一个精确阻值的标准电阻(R22)构成的基准值采样单元4，通过调节功率放大单元3输入端前的电 位器(W3)，在测量电流50至500MA中选择一个适当值，使这一数值的测量电流通过电阻(R22)时，产生一个基准电压值。
5.根据权利要求4所述的接地电阻测量仪，其特征在于由基准值采样单元4和被测值采样单元5连接的校准，测量切换单元6是由单刀双投拨动开关构成的，当开关投到“校准”档时，经基准值采样单元5送来的基准电压，通过倍率切换单元7以及选频滤波消除干扰单元8，由读值显示单元显示
6.根据权利要求5所述的接地电阻测量仪，其特征在于由校准，测量切换单元6连接的倍率切换单元7是由3组双刀双投琴键开关及倍率电阻构成的，基准电压校准后的测量电流经被测值采样单元5的外部电路(即被测接地装置)，通过倍率切换单元7及选频滤波消除干扰单元8，由读值显示单元9显示。
7.根据权利要求1或者权利要求5所述的接地电阻测量仪，其特征在于由倍率切换单元7连接的选频滤波消除干扰单元8是由对称无源双T电路、潜在双T电路及有源双T电路构成的，被测信号通过选频滤波消除干扰单元8，将直流及50HZ频率的干扰信号滤掉，使70至250HZ的被测信号通过读值显示单元9显示。
8.根据权利要求7所述的接地电阻测量仪，其特征在于由耦合电容，桥式整流电路，电容器及分压电阻和数字电压表构成的读值显示单元9，通过被测电压值与测量前“校准”的基准电压值的比来显示测量的接地电阻值。
9.根据权利要求8所述的接地电阻测量仪，其特征在于读值显示单 元9中数字电压表连接一个电阻值为基准值采样单元4中精确电阻R22的100倍倒数的倍率电阻，使数字电压表直接读出被测接地电阻值。
专利摘要接地电阻测量仪涉及高压技术领域，主要用于发电站(厂)变电站的接地电阻测量。采用电子技术代替了现有技术中的手摇发电机、电流互感器；采用选频滤波消除干扰单元代替了现有技术中的相敏整滤波单元；采用被测电压值与基准电压值比较，直接在数字电压表读出被测接地电阻值。解决了现有技术由于抗干扰能力低，不能在运行中的发电站(厂)、变电站使用以及读值，操作不方便的问题，具有重量轻、体积小、灵敏度高、适用范围广的特点。
文档编号G01R27/20GK2121695SQ9220832
公开日1992年11月11日 申请日期1992年4月28日 优先权日1992年4月28日
发明者刘玄毅, 关宏策 申请人:东北电力学院