CN105842543A - 本质安全型接地电阻测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种本质安全型接地电阻测量系统，包括电压隔离单元、电压采样单元、电流采样单元、过电压保护单元、过电流保护单元、计算控制单元；电压隔离单元包括隔离变压器，电压隔离单元利用隔离变压器的隔离特性，将输入的交流电压进行隔离并将输入的交流电压的幅值转变为所需的交流电压幅值；电压采样单元将电压隔离单元所输出的交流电压隔离并转变为计算控制单元可识别的电压信号送至计算控制单元，电流采样单元将电压隔离单元与过电流保护单元所输出的交流电流隔离并转变为计算控制单元可识别的电压信号送至计算控制单元。本发明利用电压、电流、电阻三者之间的关系，在本质安全的前提下，有效实现了可持续监视接地电阻大小的目的。

Description

本质安全型接地电阻测量系统
技术领域
本发明涉及本质安全型电气设备的检测主接地极与辅助接地极之间电阻的技术，特别涉及一种本质安全型接地电阻测量系统。
背景技术
在煤矿井下的复杂环境中，具有主接地极与辅助接地极的电气设备，应要求实时监测二者之间是否可靠接地，以便使电气设备的接地保护可靠工作，并要求检测手段为本质安全型，不能有使井下易燃易爆的可燃性气体有发生爆炸的可能性。现有检测手段精度不高，不能实现实时检测，给煤矿的电气设备安全性带来很多风险。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种利用电压、电流、电阻三者之间的关系，在本质安全的前提下，有效的实现了可持续监视接地电阻大小的目的，具有电路结构简单，可靠性强，成本较低等特点，能较好地适应煤矿进下复杂工作环境，达到煤矿安全相关规定的要求的本质安全型接地电阻测量系统。
实现本发明目的的技术方案是：一种本质安全型接地电阻测量系统，包括电压隔离单元、电压采样单元、电流采样单元、过电压保护单元、过电流保护单元和计算控制单元；所述电压隔离单元的第一交流电源输入端和第二交流电源输入端同时与外接的交流电源U电连接，电压隔离单元的交流电源输出端与过电流保护单元的信号输入端电连接；所述电压采样单元的信号电压输入端与电压隔离单元的交流电源输出端电连接，电压采样单元的信号输出端与计算控制单元的第一信号输入端电连接；所述电流采样单元的信号输出端与计算控制单元的第二信号输入端电连接，电流采样单元的电流信号输入端与电流保护单元的信号输出端通过磁场连接；所述过电压保护单元的交流电源输入端与电压隔离单元的交流电源输出端电连接，过电压保护单元的信号输出端和过电流保护单元的信号输出端同时接待测电阻的两端。
上述技术方案所述电压隔离单元包括隔离变压器T1；所述电压采样单元包括电阻R1、电阻R2和电压互感器CT1；所述电阻R1的一端与隔离变压器T1的一个输出端电连接，另一端与电压互感器CT1的一个输入端电连接，电阻R2的两端与电压互感器CT1的两个输出端对应电连接；所述电压互感器CT1的输出端与计算控制单元的第一信号输入端电连接；所述电流采样单元包括穿心式电流互感器；所述过电压保护单元包括三组桥式整流电路和连接在对应桥式整流电路的三组负载；各桥式整流电路的输入端和输出端分别接隔离变压器T1的两输出端；各负载均由两串联电阻和一个可控硅组成；可控硅的阳极A与串联电阻的输入端连接，阴极K与串联电阻的输出端连接，控制极G与串联电阻的公共端连接；所述过电流保护单元包括电阻R9；所述电阻R9的信号输入端与的隔离变压器T1的另一输出端电连接，电阻R9的信号输出端的导线穿入穿心式电流互感器。
采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：
(1)本发明利用电压、电流、电阻三者之间的关系，有效的实现了可持续监视接地电阻大小。
(2)本发明的电路结构简单，可靠性强，成本低。
(3)本发明的能较好地适应煤矿进下复杂工作环境，达到煤矿安全相关规定的要求。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的电路图；
图3为本发明的流程框图；
附图中标号为：电压隔离单元1、电压采样单元2、电流采样单元3、过电压保护单元4、过电流保护单元5、计算控制单元6。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例的本质安全型接地电阻测量系统，包括电压隔离单元1、电压采样单元2、电流采样单元3、过电压保护单元4、过电流保护单元5、计算控制单元6；
电压隔离单元1具有第一交流电源输入端、第二交流电源输入端和交流电源输出端，电压采样单元2具有信号电压输入端和信号输出端；电流采样单元3具有电流信号输入端和信号输出端；过电压保护单元4具有交流电源输入端；过电流保护单元5具有信号输入端和信号输出端；计算控制单元6具有第一信号输入端和第二信号输入端；电压隔离单元1的第一交流电源输入端和第二交流电源输入端使用时与外接的交流电源U电连接；电压采样单元2的信号电压输入端与电压隔离单元1的交流电源输出端电连接；计算控制单元6的第一信号输入端与电压采样单元2的信号输出端电连接；电流采样单元3的电流信号输入端与电流保护单元5的信号输出端通过磁场连接；计算控制单元6的第二信号输入端与电流采样单元3的信号输出端电连接；过电压保护单元4的交流电源输入端与电压隔离单元1的交流电源输出端电连接；过电流保护单元5的信号输入端与电压隔离单元1的交流电源输出端电连接。
见图2，电压隔离单元1包括隔离变压器T1；电压采样单元2包括电阻R1、电阻R2和电压互感器CT1；电阻R1的一端与隔离变压器T1的输出端的一端电连接，电阻R1的另一端与电压互感器CT1的输入端的一端电连接，电阻R2的一端与电压互感器CT1的输出端的一端电连接，电阻R2的另一端与电压互感器CT1的输出端的另一端电连接，电压互感器CT1的输出端即为计算控制单元6的第一信号输入端；本实施例中，电压互感器CT1型号优选北京新创四方公司的TV1005-1M。计算控制单元6型号优选三菱电机自动化(上海)有限公司生产的型号为FX2N系列PLC控制器。
电流采样单元3包括穿心式电流互感器，本实施例中，电流互感器型号优选绵阳维博公司的WBL411F27。过电压保护单元4包括三组桥式整流电路和连接在对应桥式整流电路的三组负载；各桥式整流电路的输入端和输出端分别接隔离变压器T1的两输出端；各负载均由两串联电阻和一个可控硅组成；可控硅的阳极A与串联电阻的输入端连接，阴极K与串联电阻的输出端连接，控制极G与串联电阻的公共端连接；本实施例中，可控硅的型号优选BT138-600E。过电流保护单元5包括电阻R9；所述电阻R9的信号输入端与的隔离变压器T1的另一输出端电连接，电阻R9的信号输出端的导线穿入穿心式电流互感器。
本实施例中，采用三组桥式整流电路和连接在对应桥式整流电路的三组负载形成三部分相同结构形式的电路，检测所使用的信号为交流信号。
见图3，本实施例的本质安全型接地电阻测量系统工作方法也即电阻值计算方法，是基于外接的交流电源U，经过隔离变压器T1隔离后在待测量电阻RL上产生的电压与电流，在测量电压值与电流值后，通过计算，的到待测量电阻RL的电阻值，工作原理是：
电阻R9与待测量电阻RL两端的电压U1为电源电压U，电阻R9与待测量电阻RL流过的电流I为即
电压隔离单元1包括隔离变压器T1，电压隔离单元1利用隔离变压器T1的隔离特性，将输入的交流电压进行隔离并将输入的交流电压的幅值转变为所需的交流电压幅值；电压采样单元2将电压隔离单元1所输出的交流电压隔离并转变为计算控制单元6可识别的电压信号送至计算控制单元6，电流采样单元3将电压隔离单元1与过电流保护单元5所输出的交流电流隔离并转变为计算控制单元6可识别的电压信号送至计算控制单元6。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种本质安全型接地电阻测量系统，其特征在于：包括电压隔离单元(1)、电压采样单元(2)、电流采样单元(3)、过电压保护单元(4)、过电流保护单元(5)和计算控制单元(6)；所述电压隔离单元(1)的第一交流电源输入端和第二交流电源输入端同时与外接的交流电源U电连接，电压隔离单元(1)的交流电源输出端与过电流保护单元(5)的信号输入端电连接；所述电压采样单元(2)的信号电压输入端与电压隔离单元(1)的交流电源输出端电连接，电压采样单元(2)的信号输出端与计算控制单元(6)的第一信号输入端电连接；所述电流采样单元(3)的信号输出端与计算控制单元(6)的第二信号输入端电连接，电流采样单元(3)的电流信号输入端与电流保护单元(5)的信号输出端通过磁场连接；所述过电压保护单元(4)的交流电源输入端与电压隔离单元(1)的交流电源输出端电连接，过电压保护单元(4)的信号输出端和过电流保护单元(5)的信号输出端同时接待测电阻的两端。
2.根据权利要求1所述的本质安全型接地电阻测量系统，其特征在于：所述电压隔离单元(1)包括隔离变压器T1；所述电压采样单元(2)包括电阻R1、电阻R2和电压互感器CT1；所述电阻R1的一端与隔离变压器T1的一个输出端电连接，另一端与电压互感器CT1的一个输入端电连接，电阻R2的两端与电压互感器CT1的两个输出端对应电连接；所述电压互感器CT1的输出端与计算控制单元(6)的第一信号输入端电连接；所述电流采样单元(3)包括穿心式电流互感器；所述过电压保护单元(4)包括三组桥式整流电路和连接在对应桥式整流电路的三组负载；各桥式整流电路的输入端和输出端分别接隔离变压器T1的两输出端；各负载均由两串联电阻和一个可控硅组成；可控硅的阳极A与串联电阻的输入端连接，阴极K与串联电阻的输出端连接，控制极G与串联电阻的公共端连接；所述过电流保护单元(5)包括电阻R9；所述电阻R9的信号输入端与的隔离变压器T1的另一输出端电连接，电阻R9的信号输出端的导线穿入穿心式电流互感器。
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