一种接地装置gps分流相移测试方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种接地装置GPS分流相移测试方法，其通过GPS人造地球卫星提供的PPS秒脉冲同步信号，首先计算出注入异频电流信号、产生的异频电压降以及各个进出线架构分流与GPS秒脉冲信号上升沿处的相位差，然后均以异频电压降为参考基准，最终实现接地装置分流相移的准确测量。本发明还公开了一种接地装置GPS分流相移测试系统。本发明无需额外的参考基准电压引线，也不受现场试验环境条件的限制和阻隔，具有抗电磁干扰能力强、传输距离广、无信号延迟、工作量小等优点，现场测试使用简单方便。
【专利说明】
一种接地装置GPS分流相移测试方法及系统
技术领域
[0001] 本发明属于接地装置状态检测评估领域，具体涉及一种接地装置GPS分流相移测 试方法。
【背景技术】
[0002] 发电厂、变电站内存在各种进出线架构，这些进出线架构的分流作用导致现场测 试时无法准确获得接地装置的接地阻抗值。传统国内外对于接地装置分流的测量方法主要 是通过现场实测分流大小的方式来确定分流系数，即通过钳形电流表分别测量架空地线和 电缆外护套等各种出线的分流模值，并进行简单的代数相加减，再与测试注入电流模值相 比较，以确定分流系数的大小。该种方式忽略了分流相移的影响，而把分流当做标量进行简 单的求和计算。由于进出线架构电感分量的存在，各进出线分流呈现出与注入电流存在一 定的相角差，并不总是相同或相反，故不能直接进行简单的加减计算。
[0003] 专利CN103197133公布了一种基于无线传输的地网分流向量测量方法，即当信号 源向接地装置注入异频电流的同时，实时采样注入电流波形的相位数据，并通过无线发射 装置将注入电流相位数据发射出去，再由无线接收装置接收并送至选配万用表进行分析处 理。该种方式虽然能够测量出分流相移，但由于无线通讯技术易受现场测试环境的影响，特 别是在遇到现场障碍物的情况下，更是限制了其传输的有效距离。此外，该种方式一般还需 要额外配备相应的无线发射单元和专门的选频通讯设备，也会在一定程度上影响到现场测 试人员的工作量。
[0004] 有鉴于此，本发明人针对当前行业领域中现有接地装置分流相移测试方法存在的 缺点进行深入研究，遂有本案产生。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种接地装置GPS分流相移测试方法及系统，可以在不拆 解各种进出线架构的情况下，准确获取接地装置的分流相移，实现接地装置分流相移计算， 从而便于接地阻抗测试值的修正。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案： 一种接地装置GPS分流相移测试方法，其特征在于，基于一包含变频信号源和可调频率 万用表的接地装置GPS分流相移测试系统，包括如下步骤： 步骤S1，接地装置GPS分流相移测试系统向事先已布置好的测量回路持续稳定地注入 一个异频电流信号； 步骤S2,接地装置GPS分流相移测试系统中变频信号源和可调频率万用表上的GPS模块 通过接收GPS人造地球卫星提供的PPS秒脉冲信号时刻保持同步； 步骤S3,采集并计算出注入的异频电流信号以及产生的异频电压降分别与各自GPS模 块上的PPS秒脉冲信号上升沿处的相位差&_、々'，以所述的异频电压作为参考基准，即令 # = P，则所注入异频电流信号的相位为戀二汉一 _ ; 步骤S4,在异频电流信号注入的同时，利用柔性电流线圈和GPS秒脉冲信号同步测量出 某进出线架构上分流信号与GPS模块上PPS秒脉冲信号上升沿处的相位差 步骤S5,是否完成所有进出线架构分流信号与GPS模块上PPS秒脉冲信号上升沿处的相 位差的测量，若是，进入步骤S6,若否，则返回步骤S4进行重复测量，从而获得各个进出线构 架分流相位差……％ 步骤S6,同步骤S3,仍以异频电压忌作为参考基准，计算出各个进出线架构的分流相 移，分别为珥-二， V-彡、％ 二％ 於,< A ......怂二h …。
[0007] -种接地装置GPS分流相移测试装置，其特征在于:包括变频信号源、耦合变压器 以及可调频率万用表;其中，所述变频信号源至少包括有异频电流信号发生模块和第一GPS 模块;所述耦合变压器的输入端与变频信号源相连，两者配合使用，且预留有异频信号输出 端子;所述可调频率万用表至少包括有电流采集模块、电压采集模块以及第二GPS模块，所 述电流采集模块耦合变压器的输入端与变频信号源相连，所述耦合变压器的输入端设置有 用于与电流采集模块相连的柔性电流线圈，测试时包括如下步骤， 步骤S1，接地装置GPS分流相移测试系统向事先已布置好的测量回路持续稳定地注入 一个异频电流信号； 步骤S2,接地装置GPS分流相移测试系统中变频信号源和可调频率万用表上的GPS模块 通过接收GPS人造地球卫星提供的PPS秒脉冲信号时刻保持同步； 步骤S3,采集并计算出注入的异频电流信号以及产生的异频电压降分别与各自GPS模 块上的PPS秒脉冲信号上升沿处的相位差以所述的异频电压作为参考基准，即令 芦=(F，则所注入异频电流信号的相位为沒=汉-; 步骤S4,在异频电流信号注入的同时，利用柔性电流线圈和GPS秒脉冲信号同步测量出 某进出线架构上分流信号与GPS模块上PPS秒脉冲信号上升沿处的相位差《;; 步骤S5,是否完成所有进出线架构分流信号与GPS模块上PPS秒脉冲信号上升沿处的相 位差的测量，若是，进入步骤S6,若否，则返回步骤S4进行重复测量，从而获得各个进出线构 架分流相位差A、以;2、. ......乂； 步骤S6,同步骤S3,仍以异频电压作为参考基准，计算出各个进出线架构的分流相 移，分别为贫沒s - ％ 4 二 A …--------'二 a、'," 馋。
[0008] 进一步的，所述变频信号源，包括第一微处理器模块、电源模块、紧急制动模块、异 频电流信号发生模块、稳流模块、第一隔离滤波模块、第一 A/D模块、LCD显示及状态指示模 块、故障报警模块、第一键盘输入模块以及第一 GPS模块;所述耦合变压器，包括阻抗档位选 通开关、多级抽头绕组模块、试验信号输出模块、信号检测模块;所述可调频率万用表，包括 电流采集模块、电压采集模块、第二隔离滤波模块、第二A/D模块、第二微处理器模块、第二 键盘输入模块、IXD显示模块、第二GPS模块、存储模块、USB传输模块、充电接口模块、可充电 电池;所述变频信号源中的第一微处理器模块一个输出端与电源模块的一个输入端相连， 首先所述电源模块的输出端与紧急制动模块共同作用于异频电流信号发生模块后与稳流 模块相连，然后依次与耦合变压器中的阻抗档位选通开关、多级抽头绕组模块、试验信号输 出模块相连，与此同时，所述耦合变压器中的信号检测模块还分别与多级抽头绕组模块的 输入端以及试验信号输出模块的输出端相连，之后再依次与变频信号源中的第一隔离滤波 模块、第一 A/D模块、第一微处理器模块相连，变频信号源与耦合变压器的匹配使用，从而实 现异频电流信号的持续稳定输出;所述可调频率万用表中的电流采集模块和电压采集模块 的输出端依次与第二隔离滤波模块、第二A/D模块、第二微处理器模块以及LCD显示模块相 连;所述第二微处理器模块的两个输入端与第二GPS模块、第二键盘输入模块的输出端相 连，分别用于实现接地网分流相移同步测量以及操作命令输入;并且两组输入输出端同时 还与存储模块和USB传输模块相连，分别用于进行测试记录存储和导出；所述充电接口模块 与可充电电池相连，分别用于进行充电及存储电能并为各个模块进行供电。
[0009] 进一步的，所述耦合变压器还包括绕组温度检测模块，所述多级抽头绕组模块还 与所述绕组温度检测模块相连，所述多级抽头绕组模块包括复数个绕组，所述绕组温度检 测模块包括内置于各绕组的至少一个可自动复位的温度热传感器，所述温度热传感器用于 显示耦合变压器中绕组原边及副边的实时温度，并在负荷过大或设备过热的情况下可自动 切断电源保护耦合变压器。
[0010] 进一步的，所述第一GPS模块与GPS人造地球卫星每第10个PPS秒脉冲时进行一次 同步。
[0011] 进一步的，所述可调频率万用表的频率测量范围为40Hz~69Hz，步进幅度为0.1Hz 和1Hz用户可设，当频率步进幅度为0.1Hz时，所述可调频率万用表上的第二GPS模块与GPS 人造地球卫星的每第10个PPS秒脉冲时进行一次同步；当频率步进幅度为1Hz时，所述可调 频率万用表上的第二GPS模块与GPS人造地球卫星的每第1个PPS秒脉冲时进行一次同步。 [0012]进一步的，所述变频信号源和/或所述可调频率万用表可同步显示GPS状态、定位 模式、现场经炜度、UTC协调世界时、当前同步卫星数量信息。
[0013] 进一步的，所述可调频率万用表的电流采集模块同时配置有双柔性电流线圈采样 接口，分别用于外接Rogowski线圈或ACP3000线圈，其中，Rogowski线圈的电流测量范围为0 ~200A，ACP3000线圈的电流范围为0~3000A，所述可调频率万用表还包括输入阻抗档位切换 模块，所述电压采集模块还与该输入阻抗档位切换模块共同作用于第二隔离滤波模块，用 于切换不同的输入阻抗档位，以实现开路电压的测量以及模拟人体电阻进行接触电压、跨 步电压的测量，所述可调频率万用表中还包括用于外接示波器查看异频电流波形的BNC输 出模块，所述第二微处理器模块还与BNC输出模块相连。
[0014] 进一步的，所述耦合变压器中的阻抗档位选通开关的输入端与变频信号源中第一 微处理器模块的输出端相连，所述耦合变压器中还包括工作状态指示模块，所述试验信号 输出模块与工作状态指示模块相连，所述耦合变压器还包括参考电压输出模块，所述试验 信号输出模块还与参考电压输出模块相连，所述参考电压输出模块内置至少一组阻抗档 位。
[0015] 进一步的，所述第一GPS模块和/或第二GPS模块为一GPS同步接收装置，该GPS同步 接收装置包括GPS同步接收装置本体、接口模块以及用于为GPS同步接收装置本体正常工作 提供电能的电源模块，所述GPS同步接收装置本体包括依次相连接的GPS天线、前置放大器 模块、变频模块、接收模块、处理模块以及传输模块，所述电源模块的输入端与接口模块的 一路输出端相连，所述传输模块的输出端与所述接口模块的输入端相连。
[0016] 和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于： 本发明的一种接地装置GPS分流相移测试方法，其无需额外的参考基准电压引线，也不 受现场试验环境条件的限制，具有抗电磁干扰能力强、传输距离广、无信号延迟、工作量小 等特点，现场测试使用更加简单方便。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明涉及的一种接地装置GPS分流相移测试系统的结构示意图。
[0018] 图2为本发明涉及的一种接地装置GPS分流相移测试系统的现场测试接线示意图。
[0019] 图3为本发明涉及的一种接地装置GPS分流相移测试系统的现场分流测量示意图。
[0020] 图4为本发明涉及的一种接地装置GPS分流相移测试系统中第一 GPS模块和第二 GPS模块的结构示意图。
[0021]
【具体实施方式】
[0022] 下面参照【附图说明】本发明的【具体实施方式】。
[0023] 如图1所示，一种接地装置GPS分流相移测试方法，其基于一包含异频信号输出单 元和可调频率万用表的接地装置测试参数测量系统，具体包括如下步骤： 步骤S1，接地装置特性参数测量系统向事先已布置好的测量回路持续稳定地注入一个 异频电流信号； 步骤S2,接地装置特性参数测量系统中异频信号输出单元和可调频率万用表上的GPS 模块通过接收GPS人造地球卫星提供的PPS秒脉冲信号时刻保持同步； 步骤S3,采集并计算出注入的异频电流信号以及产生的异频电压降分别与各自GPS模 块上的PPS秒脉冲信号上升沿处的相位差〃、/?，以所述的异频电压作为参考基准，即令 二〇'则所注入异频电流信号的相位为0二《 -夕； 步骤S4,在异频电流信号注入的同时，利用柔性电流线圈和GPS秒脉冲信号同步测量出 某进出线架构上分流信号与GPS模块上PPS秒脉冲信号上升沿处的相位差 步骤S5,是否完成所有进出线架构分流信号与GPS模块上PPS秒脉冲信号上升沿处的相 位差的测量。若是，进入步骤S6,若否，则返回步骤S4进行重复测量，从而获得各个进出线构 架分流相位差A. , A、A......K ; 步骤S6,同步骤S3,仍以异频电压gH乍为参考基准，计算出各个进出线架构的分流相 移，分别为，Vi; -於、4 二 K 一々>巧 v.'.' ' 芦......0 0
[0024]本发明的一种接地装置GPS分流相移测试方法，其无需额外的参考基准电压引线， 也不受现场试验环境条件的限制，具有抗电磁干扰能力强、传输距离广、无信号延迟、工作 量小等特点，现场测试使用更加简单方便。
[0025]如图2所示，其示出的为本发明涉及一种接地装置GPS分流相移测试系统的较佳实 施例，该接地装置GPS分流相移测试系统包括变频信号源I、耦合变压器II以及可调频率万 用表1II三个部分。
[0026] 所述的变频信号源I，具有第一微处理器模块1、电源模块2、紧急制动模块3、异频 电流信号发生模块4、稳流模块5、第一隔离滤波模块10、第一 A/D模块11、LCD显示及状态指 示模块12、故障报警模块13、第一键盘输入模块14以及第一 GPS模块15。
[0027] 所述的耦合变压器II，具有阻抗档位选通开关6、多级抽头绕组模块7、试验信号输 出模块8、信号检测模块9、绕组温度检测模块16、工作状态指示模块17、参考电压输出模块 18。
[0028]所述的可调频率万用表1II，具有电流采集模块19、电压采集模块20、输入阻抗档 位切换模块21、第二隔离滤波模块22、第二A/D模块23、第二微处理器模块24、第二键盘输入 模块25、LCD显示模块26、第二GPS模块27、存储模块28、USB传输模块29、BNC输出模块30、充 电接口模块31、可充电电池32。
[0029] 所述的变频信号源I中的第一微处理器模块1的一个输出端与电源模块2的一个输 入端单向相连，首先该电源模块2的输出端与紧急制动模块3共同作用于异频电流信号发生 模块4后与稳流模块5单向相连，然后依次与耦合变压器II中的阻抗档位选通开关6、多级抽 头绕组模块7、试验信号输出模块8单向相连;该紧急制动模块3配置有EMERGENCY紧急制动 开关，在遇到故障可紧急制动，切断电源，有效保护人身和公共财产安全;该第一微处理器 模块1还与LCD显示及状态指示模块12、故障报警模块13、第一键盘输入模块14以及第一 GPS 模块15单向相连，分别用于显示输出的异频电流信号和设备运行状态信息、故障报警声光 信号输出、操作命令输入以及接收GPS人造地球卫星的PPS秒脉冲同步信号，该第一GPS模块 15可为接地装置进出线架构分流相移测试提供相同的参考时标。与此同时，该耦合变压器 II中的信号检测模块9还分别与多级抽头绕组模块7的输入端以及试验信号输出模块8的输 出端单向相连，之后再依次与变频信号源I中的第一隔离滤波模块10、第一 A/D模块11、第一 微处理器模块1单向相连，该阻抗档位选通开关6与变频信号源I中第一微处理器模块1单向 相连，并受该第一微处理器模块1的作用，该阻抗档位选通开关6具有8级阻抗匹配档位，能 匹配0~2000 Q的回路阻抗，可适应不同土壤状况条件的测试要求。通过该变频信号源I与 该耦合变压器II的匹配使用，可实现异频电流信号的持续稳定输出。
[0030] 另外，优选地，该耦合变压器II中的多级抽头绕组模块7还与绕组温度检测模块16 单向相连，通过在抽头绕组内置可自动复位的温度热传感器，可显示耦合变压器绕组原边 及副边的实时温度，并在负荷过大或设备过热的情况下可自动切断电源保护耦合变压器； 该试验信号输出模块8还与工作状态指示模块17和参考电压输出模块18单向相连，该工作 状态指示模块17采用红色LED指示灯，当输出异频电流信号时，红色LED状态灯闪烁，便于用 户实时了解设备工作状态;该参考电压输出模块18内置两组10 Q阻抗档位，可作为基准参 考电压端子，直接连接测试引线进行接地装置进出线架构分流相移测试。
[0031] 所述的可调频率万用表1II中的电流采集模块19和电压采集模块20的输出端依次 与第二隔离滤波模块22、第二A/D模块23、第二微处理器模块24以及IXD显示模块26单向相 连；该电流采集模块19同时配置有双柔性电流线圈采样接口，可分别外接Rogowski或 ACP3000两种不同类型的线圈。其中，Rogowski线圈的电流测量范围为0~200A，ACP3000线圈 的电流范围为0~3000A;该电压采集模块20还与输入阻抗档位切换模块21共同作用于第二 隔离滤波模块22,用于切换不同的输入阻抗档位，以实现开路电压的测量以及模拟人体电 阻进行接触电压、跨步电压的测量；该第二微处理器模块24的两个输入端与第二GPS模块 27、第二键盘输入模块25的输出端单向相连，分别用于实现接地网分流相移同步测量以及 操作命令输入，并且其两组输入输出端同时还与存储模块28和USB传输模块29双向相连，分 别用于进行测试记录存储和数据导出，还有一个输出端与BNC输出模块30单向相连，用于外 接示波器查看异频电流波形;该充电接口模块31与可充电电池32相连，分别用于进行充电 及存储电能并为各个模块进行供电。
[0032 ]另外，优选地，该变频信号源I上的第一 GPS模块15与该可调频率万用表1II上的第 二GPS模块27均可通过GPS人造地球卫星提供的PPS秒脉冲信号进行同步，从而为接地装置 分流相移测试提供参考基准。
[0033]这样，本发明涉及的一种接地装置GPS分流相移测试系统，其变频信号源I上的第 一键盘输入模块14在设置好目标频率、电流、档位等参数后，发出测试指令给第一微处理器 模块1，第一微处理器模块1在接收到测试指令后作用于电源模块2,之后电源模块2驱动异 频电流信号发生模块4动作并产生预设所需频率的异频电流信号，经稳流模块5进行稳定调 理后送入耦合变压器II中阻抗档位选通开关6、多级抽头绕组模块7、试验信号输出模块8进 行输出。与此同时，耦合变压器II上的信号检测模块9分别采集多级抽头绕组模块7输入端 以及试验信号输出模块8输出端的电流信号，并经第一隔离滤波模块10进行信号隔离和滤 波处理以及第一 A/D模块11进行模数转换后送入第一微处理器模块1中进行分析计算，再通 过LCD显示及状态指示模块12显示回路阻抗值等结果信息，最后根据显示的回路阻抗值手 动选择多级抽头绕组模块7上合适的阻抗匹配档位，第一微处理器模块1在接收到设置好的 档位信息后发出相应的使能指令，令阻抗档位选通开关6选通匹配的绕组档位，改变装置的 输出阻抗值，使之与回路阻抗值匹配相当，从而在回路阻抗与输出阻抗最佳匹配条件下，实 现异频电流信号的最优化和持续稳定输出，最终注入到已经布置好的由接地极G与电流极C 构成的电流回路中。
[0034] 在变频信号源I与耦合变压器II产生异频电流信号注入接地装置G中的同时，可调 频率万用表1II中的电流采集模块19采集注入到接地装置特性参数测量电流回路中的异频 电流信号或者各个出线架构的分流信号，电压采集模块20在选定输入阻抗后采集由接地极 G与电压极P构成的电压回路中的异频电压降或模拟人体金属板之间的电压差，该异频电流 信号和异频电压降信号分别经过第二隔离滤波模块22进行滤波处理和第二A/D模块23进行 模数转换后，送入第二微处理器模块24进行分析计算，最后将测量到的异频电流、电压、相 位信息以及计算得到的接地阻抗值等参数通过LCD显示模块26进行实时显示或送入存储模 块28进行记录存储。
[0035] 本发明提供了一种接地装置GPS分流相移测试系统，具有信号输出稳定、选频性能 优异、测量重复性好、测试稳定度高、功能完善、测试项目齐全且设备体积小、使用简单、操 作方便、安全性高的特点，便于现场接地装置特性参数综合检测工作的开展。
[0036] 具体地，现场测试时，如图3所示，变频信号源I采用220V或380V交流电供电，通过 异频电流信号发生模块4产生40Hz~70Hz中某一频率的异频电流信号，经稳流模块进行稳流 调理后依次送入耦合变压器II中的阻抗档位选通开关6、多级抽头绕组模块7、试验信号输 出模块8,之后根据耦合变压器II中信号检测模块9采集到的回路阻抗信息后手动选择一个 最合适的阻抗匹配档位，并在第一微处理器模块1输出命令作用下促使阻抗档位选通开关6 与多级抽头绕组模块7进行相应的动作切换，以完成输出阻抗的变换以及回路阻抗的匹配， 从而使试验信号输出模块8产生一个与测试回路最优匹配且输出功率最大化的异频电流信 号，注入到布置好的接地装置电流测量回路GC中，并实现该异频电流信号的持续稳定输出。 而可调频率万用表1II采用可充电电池32进行供电，通过电流采集模块19、电压采集模块20 分别采集流经被测电流回路GC上的电流信号以及在电压回路GP上产生的电压降信号，之后 经第二隔离滤波模块22的滤波处理以及第二A/D模块的模数转换处理，将转换得到的数字 信号送入第二微处理器模块24进行处理、运算，得到接地装置的接地阻抗值、跨步电压、接 触电压等特性参数，并通过LCD显示模块26、存储单元28、USB传输模块29对测试结果进行显 示、存储以及下载导出。
[0037]当进行接地装置分流相移测量时，如图4所示，在变频信号源I和耦合变压器II配 合使用并向布置好的接地装置电流回路GC中注入异频电流信号的同时，打开可调频率万用 表1II上的GPS同步功能开关，使变频信号源I上的第一 GPS模块15与可调频率万用表1II上 的第二GPS模块27通过GPS人造地球卫星提供的PPS秒脉冲进行同步。此时，可调频率万用表1II通过电流采集模块19配套的相应柔性电流线圈直接缠绕在被测接地装置上的各种进出 线构架上，具体工作过程可以包括如下步骤： 具体包括如下步骤： 第一步，采集并计算出注入的异频电流信号以及产生的异频电压降分别与各自GPS模 块上的PPS秒脉冲信号上升沿处的相位差a、/?,以所述的异频电压作为参考基准，即令 #:C，则所注入异频电流信号的相位为献=纹一芦； 第二步，在异频电流信号注入的同时，利用柔性电流线圈和GPS秒脉冲信号同步测量出 某进出线架构上分流信号与GPS模块上PPS秒脉冲信号上升沿处的相位差 第三步，是否完成所有进出线架构分流信号与GPS模块上PPS秒脉冲信号上升沿处的相 位差的测量。若是，进入步骤下一步，若否，则返回步骤第二步进行重复测量，从而获得各个 进出线构架分流相位差A、％..... 第四步，同第一步，仍以异频电压奋作为参考基准，计算出各个进出线架构的分流相 移，分别为名二從;??彦、巧二......hfi。
[0038]经过如下处理步骤，采集到的分流相移信号经第二隔离滤波模块22、第二A/D模块 23以及第二微处理器模块24处理后，可在IXD显示模块26上直接显示分流的大小和相位值， 便于用户直观地读取相应的测试数据。通过上述设置，本发明可以带来如下有益效果： 一是带有GPS同步分流测量功能，具有抗电磁干扰能力强、信号接收稳定、传输距离广 的特点，方便现场接地装置各种进出线架构分流相移的测量； 二是具有信号输出稳定、选频性能优异、测量重复性好、测试稳定度高、功能完善、测试 项目齐全、安全性高的特点，能够实现接地装置各项特性参数的全面综合检测； 三是设备体积小、使用简单、操作方便，无需多个仪表相互配合使用，可有效减轻现场 人员的劳动量，提高现场检测效率。
[0039]在本发明的优选实施例中，所述第一GPS模块和/或第二GPS模块可以采用如下结 构的一GPS同步接收装置。
[0040]该GPS同步接收装置包括:GPS同步接收装置本体411、接口模块49以及电源模块 410 APS同步接收装置本体411包括GPS天线41、前置放大器模块42、变频模块43、接收模块 44、处理模块45、存储模块46、LED指示灯47以及传输模块48。
[00411所述GPS天线41的输出端依次与前置放大器模块42、变频模块43、接收模块44、处 理模块45、传输模块48以及接口模块49相连。另外，优选地，该接口模块49包含有PPS秒脉冲 输出通道和电源传输通道，可分别用于输出同步信号和为电源模块传递电能，同时其还支 持AMP航空插头和插针式两种安装方式，可分别以外置方式连接大型接地网特性参数测量 系统中的变频信号源或以内置方式固定于可调频率万用表内部。
[0042]所述的处理模块45还与存储模块46双向连接，用于存储解码、运算后的信号；以及 与LED指示灯47单向连接，用于指示GPS同步接收装置的工作状态。
[0043]所述的电源模块410的输入端与接口模块49的一路输出端相连，可产生+3 V电压信 号，用于为GPS同步接收装置本体411的正常工作提供电能。
[0044]这样，本发明涉及的一种用于接地网分流相移测量的GPS同步接收装置，其GPS天 线41接收GPS人造地球卫星发出的微弱电磁波并转换为电流信号，依次经过前置放大器模 块42进行信号放大和变频模块43的频率变换处理，之后送入接收模块44进行信号跟踪、接 收，再经处理模块45对信号进行解码、运算处理，此时信号可在存储模块46中进行存储，并 且LED指示灯闪烁，表示GPS同步接收装置可正常工作。最后，将处理后的信号以电文形式经 传输模块48送至接口模块49，从而实现PPS秒脉冲同步信号的输出。
[0045]上述GPS同步接收装置，可通过接收GPS人造地球卫星提供的PPS秒脉冲信号进行 同步，能够直接与大型接地网特性参数测量系统中的变频信号源和可调频率万用表配合使 用，实现接地网分流相移的准确测量。
[0046] 通过上述设置，可以使得本发明的第一 GPS模块和第二GPS模块具备以下优点： 一是具有信号接收稳定、传输距离广的特点，能够不受现场试验环境条件的限制，实现 接地网分流相移的准确测量； 二是结构小巧轻便、易于安装，支持AMP航空插头和插针式两种安装方式，可分别以外 置方式连接大型接地网特性参数测量系统中的变频信号源或以内置方式固定于可调频率 万用表内部。
[0047] 上述仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此 构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
【主权项】
1. 一种接地装置GPS分流相移测试方法，其特征在于，基于一包含变频信号源和可调频 率万用表的接地装置GPS分流相移测试系统，包括如下步骤： 步骤Sl，接地装置GPS分流相移测试系统向事先已布置好的测量回路持续稳定地注入 一个异频电流信号； 步骤S2,接地装置GPS分流相移测试系统中变频信号源和可调频率万用表上的GPS模块 通过接收GPS人造地球卫星提供的PPS秒脉冲信号时刻保持同步； 步骤S3,采集并计算出注入的异频电流信号以及产生的异频电压降分别与各自GPS模 块上的PPS秒脉冲信号上升沿处的相位差◎:、： #，，以所述的异频电压作为参考基准，即令 #=妒，则所注入异频电流信号的相位为教二 一# ; 步骤S4,在异频电流信号注入的同时，利用柔性电流线圈和GPS秒脉冲信号同步测量出 某进出线架构上分流信号与GPS模块上PPS秒脉冲信号上升沿处的相位差 步骤S5,是否完成所有进出线架构分流信号与GPS模块上PPS秒脉冲信号上升沿处的相 位差的测量，若是，进入步骤S6,若否，则返回步骤S4进行重复测量，从而获得各个进出线构 架分流相位差&!、 a2 ^ aI_______an ； 步骤S6,同步骤S3,仍以异频电压g作为参考基准，计算出各个进出线架构的分流相移， 分 M为 A 二 一 β .、二以2 ~β、A 二0h - β......::: an~。2. -种接地装置GPS分流相移测试装置，其特征在于:包括变频信号源、耦合变压器以 及可调频率万用表;所述变频信号源至少包括有异频电流信号发生模块和第一 GPS模块;所 述耦合变压器的输入端与变频信号源相连，两者配合使用，且预留有异频信号输出端子;所 述可调频率万用表至少包括有电流采集模块、电压采集模块以及第二GPS模块，所述可调频 率万用表的电流采集模块为采用柔性电流线圈的电流采集模块，测试时包括如下步骤， 步骤Sl，接地装置GPS分流相移测试系统向事先已布置好的测量回路持续稳定地注入 一个异频电流信号； 步骤S2,接地装置GPS分流相移测试系统中变频信号源和可调频率万用表上的GPS模块 通过接收GPS人造地球卫星提供的PPS秒脉冲信号时刻保持同步； 步骤S3,采集并计算出注入的异频电流信号以及产生的异频电压降分别与各自GPS模 块上的PPS秒脉冲信号上升沿处的相位差泛、：#:，以所述的异频电压作为参考基准，即令 #:二:?#，则所注入异频电流信号的相位为沒=找一 P ; 步骤S4,在异频电流信号注入的同时，利用柔性电流线圈和GPS秒脉冲信号同步测量出 某进出线架构上分流信号与GPS模块上PPS秒脉冲信号上升沿处的相位差 步骤S5,是否完成所有进出线架构分流信号与GPS模块上PPS秒脉冲信号上升沿处的相 位差的测量，若是，进入步骤S6,若否，则返回步骤S4进行重复测量，从而获得各个进出线构 架分流相位差G!、...... 步骤S6,同步骤S3,仍以异频电压&作为参考基准，计算出各个进出线架构的分流相移， 分别为珥 '-? …A ?:…芦、A 二 iV''. #......ΘΑ : β。3. 如权利要求2所述一种接地装置GPS分流相移测试装置，其特征在于:所述变频信号 源，包括第一微处理器模块、电源模块、紧急制动模块、异频电流信号发生模块、稳流模块、 第一隔离滤波模块、第一 A/D模块、LCD显示及状态指示模块、故障报警模块、第一键盘输入 模块以及第一 GPS模块； 所述耦合变压器，包括阻抗档位选通开关、多级抽头绕组模块、试验信号输出模块、信 号检测模块； 所述可调频率万用表，包括电流采集模块、电压采集模块、第二隔离滤波模块、第二A/D 模块、第二微处理器模块、第二键盘输入模块、IXD显示模块、第二GPS模块、存储模块、USB传 输模块、充电接口模块、可充电电池； 所述变频信号源中的第一微处理器模块一个输出端与电源模块的一个输入端相连，首 先所述电源模块的输出端与紧急制动模块共同作用于异频电流信号发生模块后与稳流模 块相连，然后依次与耦合变压器中的阻抗档位选通开关、多级抽头绕组模块、试验信号输出 模块相连，与此同时，所述耦合变压器中的信号检测模块还分别与多级抽头绕组模块的输 入端以及试验信号输出模块的输出端相连，之后再依次与变频信号源中的第一隔离滤波模 块、第一 A/D模块、第一微处理器模块相连，变频信号源与耦合变压器的匹配使用，从而实现 异频电流信号的持续稳定输出； 所述可调频率万用表中的电流采集模块和电压采集模块的输出端依次与第二隔离滤 波模块、第二A/D模块、第二微处理器模块以及LCD显示模块相连;所述第二微处理器模块的 两个输入端与第二GPS模块、第二键盘输入模块的输出端相连，分别用于实现接地网分流相 移同步测量以及操作命令输入;并且两组输入输出端同时还与存储模块和USB传输模块相 连，分别用于进行测试记录存储和导出；所述充电接口模块与可充电电池相连，分别用于进 行充电及存储电能并为各个模块进行供电。4. 如权利要求3所述一种接地装置GPS分流相移测试装置，其特征在于:所述耦合变压 器还包括绕组温度检测模块，所述多级抽头绕组模块还与所述绕组温度检测模块相连，所 述多级抽头绕组模块包括复数个绕组，所述绕组温度检测模块包括内置于各绕组的至少一 个可自动复位的温度热传感器，所述温度热传感器用于显示耦合变压器中绕组原边及副边 的实时温度，并在负荷过大或设备过热的情况下可自动切断电源保护耦合变压器。5. 如权利要求3所述一种接地装置GPS分流相移测试装置，其特征在于:所述第一 GPS模 块与GPS人造地球卫星每第10个PPS秒脉冲时进行一次同步。6. 如权利要求3所述一种接地装置GPS分流相移测试装置，其特征在于:所述可调频率 万用表的频率测量范围为40Hz~69Hz，步进幅度为0.1 Hz和IHz用户可设，当频率步进幅度为 0.1 Hz时，所述可调频率万用表上的第二GPS模块与GPS人造地球卫星的每第10个PPS秒脉冲 时进行一次同步；当频率步进幅度为IHz时，所述可调频率万用表上的第二GPS模块与GPS人 造地球卫星的每第1个PPS秒脉冲时进行一次同步。7. 如权利要求3所述一种接地装置GPS分流相移测试装置，其特征在于:所述变频信号 源和/或所述可调频率万用表可同步显示GPS状态、定位模式、现场经炜度、UTC协调世界 时、当前同步卫星数量信息。8. 如权利要求3所述一种接地装置GPS分流相移测试装置，其特征在于:所述可调频率 万用表的电流采集模块同时配置有双柔性电流线圈采样接口，分别用于外接Rogowski线圈 或ACP3000线圈，其中，Rogowski线圈的电流测量范围为O~200A，ACP3000线圈的电流范围为 (K3000A，所述可调频率万用表还包括输入阻抗档位切换模块，所述电压采集模块还与该输 入阻抗档位切换模块共同作用于第二隔离滤波模块，用于切换不同的输入阻抗档位，以实 现开路电压的测量以及模拟人体电阻进行接触电压、跨步电压的测量，所述可调频率万用 表中还包括用于外接示波器查看异频电流波形的BNC输出模块，所述第二微处理器模块还 与BNC输出模块相连。9. 如权利要求3所述一种接地装置GPS分流相移测试装置，其特征在于:所述耦合变压 器中的阻抗档位选通开关的输入端与变频信号源中第一微处理器模块的输出端相连，所述 耦合变压器中还包括工作状态指示模块，所述试验信号输出模块与工作状态指示模块相 连，所述耦合变压器还包括参考电压输出模块，所述试验信号输出模块还与参考电压输出 模块相连，所述参考电压输出模块内置至少一组阻抗档位。10. 如权利要求3所述一种接地装置GPS分流相移测试装置，其特征在于：所述第一 GPS 模块和/或第二GPS模块为一 GPS同步接收装置，该GPS同步接收装置包括GPS同步接收装置 本体、接口模块以及用于为GPS同步接收装置本体正常工作提供电能的电源模块，所述GPS 同步接收装置本体包括依次相连接的GPS天线、前置放大器模块、变频模块、接收模块、处理 模块以及传输模块，所述电源模块的输入端与接口模块的一路输出端相连，所述传输模块 的输出端与所述接口模块的输入端相连。
【文档编号】G01R25/04GK105891602SQ201610185623
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】郭翔, 林阳坡, 陈耀高, 柯炳双
【申请人】厦门红相电力设备股份有限公司