CN107064702B - 一种汽车充电桩避雷装置接地桩检测仪的工作方法 - Google Patents

Abstract

一种汽车充电桩避雷装置接地桩检测仪的工作方法。涉及一种汽车充电领域，尤其涉及一种一种汽车充电桩避雷装置接地桩检测仪的工作方法。提供了一种能够测量雷电发生期间的整个时间内的电阻值变化，测量结果精确的一种汽车充电桩避雷装置接地桩检测仪的工作方法。所述汽车充电桩避雷装置接地桩检测仪包括主电源模块、工作电源模块和检测模块，所述主电源模块、工作电源模块、检测模块依次连接，所述检测模块连接防雷接地装置；所述主电源模块还连接检测模块，所述检测模块由主电源模块和工作电源模块分别供电。本发明能更准确地判断防雷接地装置的性能是否满足充电设施的防雷要求。

Description

一种汽车充电桩避雷装置接地桩检测仪的工作方法

技术领域

本发明涉及一种汽车充电领域，尤其涉及一种一种汽车充电桩避雷装置接地桩检测仪的工作方法。

背景技术

随着新能源汽车的逐渐普及，充电设施（包括充电站或孤立的充电桩）也遍布城市小区、停车场等。虽然国家或行业颁布了相关的电气设备防雷技术标准，如《GB50057-2016建筑物防雷设计规范》、《GB50303-2015 建筑电气工程施工质量验收规范》等。但由于成本等原因，不少充电设施的安全设计都没有达标，一些条件不好的地方充电桩仅以雨棚遮挡，有些甚至直接裸露在外，一些地方甚至是加油站、充气站和充电站紧挨一起。因此存在安全隐患，尤其是在雷雨天气时，安全问题更加突出。现有技术中的防雷地线的接地电阻需要根据施工现场的地形、地貌和地质的导电率进行针对性设计，并需要通过反复试验，有些地质地貌很难制造出合适的防雷地线，影响了防雷效果。目前，新型变能组合式防雷接地装置采用特定组成的电介质材料作为雷电能量转化功能部件，接闪后能迅速将雷电转化为化学能、电场能、磁场能等能量，进行吸收、变换、释放三位一体，减少了引下线装置产生的电磁场对周围设备的影响，同时减少了雷电反击和跨步电压对人员和设备的影响。成本低廉，因此非常适合于充电设施的防雷保护改造。由于该类型防雷接地装置属于免维护产品，不需要补充电介质，因此对其性能进行定期检测就十分必要。现有检测装置基本为通过检测防雷接地装置的瞬时导通电阻进行判断。例如国家知识产权局2017-2-8公开的一项发明专利（ZL 2016209403676，一种用于防雷接地装置的接地电阻测量装置）公开了包括第一差动放大模块、第二差动放大模块、除法器模块以及依次连接的电源、回路电流采样电阻和非线性电阻，第一差动放大模块的两个输入端分别并联在回路电流采 样电阻的两端，第二差动放大模块的两个输入端分别并联在非线性电阻的两端，第一差动放大模块的输出端和第二差动放大模块的输出端均连接到除法器模块。通过对接地体施加恒定电压，通过 回路电流采样电阻获取接地体的接地电阻值，根 据接地电阻的大小，判断接地体是否满足应用要求，可以很好地满足实际应用的需要。但防雷接地装置电介质是多种化合物的组合体，其阻抗呈现非线性特性，随着充电时间的持续，其测量的电阻值是变化的。雷电的特点是电压高、电流大，但时间短，根据法医病理学(第三版)雷击中资料所述，雷电一般持续时间为10ms～100ms之间，这段时间也是整个防雷接地装置工作最严酷的阶段。因此，只有通过测量雷电发生期间的整个时间内的电流特性，才能更真实地反映防雷接地装置的性能是否发生变化及是否满足防雷要求。而上述测量方式仅测量瞬时导通电阻，测量结果不够精确。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种能够测量雷电发生期间的整个时间内的电阻值变化，测量结果精确的一种汽车充电桩避雷装置接地桩检测仪的工作方法。

本发明的技术方案是：一种汽车充电桩避雷装置接地桩检测仪的工作方法，按照如下步骤工作：

1）主电源模块供电，产生V2，

2）工作电源模块将V2进行变压和滤波产生+5V和+3.3V电源，

3）+5V电源经过分压产生+2.5V比较电压，

4）判断检测开关K3是否闭合，若闭合则转步骤5），若不闭合则循环执行步骤4），

5）主处理单元发出检测启动信号，

6）继电器JDQ吸合,防雷接地装置通电，

7）电流检测芯片工作将检测结果送至主处理单元，

8）防雷接地装置上电压经电阻R4、电阻R5分压后送主处理单元，

9）主处理单元进行分析计算，

10）计算结果送LCD显示器显示，完毕。

所述步骤9）主处理单元进行分析计算的分析计算方法为瞬时电阻法，所述瞬时电阻法的具体步骤为：

9.1a）主处理单元读取电流检测芯片的采样电流，

9.1b）主处理单元读取电阻R4和电阻R5之间的电压，

9.1c）主处理单元找出最大电流值及采样时刻，

9.1d）主处理单元找出最大电流两边的电流次大值及采样时刻，

9.1e）主处理单元定位步骤9.1c）和步骤9.1d）中电流值对应的采样电压值，

9.1f）主处理单元分别计算3个时刻的瞬时电阻值，

9.1g）主处理单元得出步骤9.1f）中三个电阻值得平均值，得防雷接地装置的电阻值R0，

9.1h）判定R0是否小于0.6Ω，若是，则判定防雷接地装置合格，若否，则判定防雷接地装置不合格，

9.1i）将步骤9.1h）中的判定结果经过LCD显示器显示，完毕。

所述步骤9）主处理单元进行分析计算的分析计算方法为电流波形匹配板对比法，所述电流波形匹配板对比法的具体步骤为：

9.2a）建立特征匹配模板，

9.2b）主处理单元读取电流检测芯片的采样电流，

9.2c）与匹配模块数据比较，

9.2d）判定拟合程度，若小于预定阀值则判定为合格，否则判定为不合格，完毕。

所述特征匹配模板的建立步骤为：

9.2a1）主处理单元采集电流数据，去除未通电时段数据，

9.2a2）曲线拟合，得到较为平滑的电流曲线数据，

9.2a3）释放防雷接地装置的能量，使防雷接地装置恢复初始状态，

9.2a4）判定是否采集满三次，若是则执行步骤9.2a5），若否则返回步骤9.2a1），

9.2a5）取五次电流曲线数据的平均值，生成特征匹配模板并储存，完毕。

所述汽车充电桩避雷装置接地桩检测仪包括主电源模块、工作电源模块和检测模块，所述主电源模块、工作电源模块、检测模块依次连接，所述检测模块连接防雷接地装置；

所述主电源模块还连接检测模块，所述检测模块由主电源模块和工作电源模块分别供电。

所述主电源模块包括直流电源和电池，所述直流电源包括变压器和逆变器，所述变压器的原边接工频电源，所述工频电源和变压器之间设有交流开关K1，所述变压器的副边接逆变器的输入端；

所述逆变器包括输出端口一和输出端口二，输出端口一分别接工作电源模块和检测模块，输出端口二接电池，所述输出端口一上设有电源开关K2。

所述工作电源模块包括电容C1~C6、三端稳压集成芯片和三端稳压器，输出端口一、三端稳压集成芯片和三端稳压器依次相连，输出端口一连接三端稳压集成芯片的输入端，三端稳压集成芯片的输出端输出+5V电源，三端稳压集成芯片的输出端连接三端稳压器的输入端，三端稳压器的输出端输出3.3V电源；

所述输出端口一和三端稳压集成芯片之间并联电容C1和电容C2，所述电容C1的一端连接输出端口一，所述电容C1的另一端接地，所述电容C2的一端连接输出端口一，所述电容C2的另一端接地；

所述三端稳压集成芯片和三端稳压器之间并联电容C3和电容C4，电容C3的一端连接+5V电源，电容C3的另一端接地，电容C4的一端连接+5V电源，电容C4的另一端接地；

所述三端稳压器的输出端并联有电容C5和电容C6，所述电容C5和电容C6的一端分别连接三端稳压器的输出端，所述电容C5和电容C6的另一端分别接地。

所述检测模块包括主处理单元、电流检测芯片、继电器JDQ、电阻R1~R8和电压比较器N1；

所述继电器JDQ包括电磁线包和常开触点，所述常开触点的定触头连接输出端口一，所述常开触电点的动触头连接电流检测芯片的输入端一，所述电磁线包一端连接输出端口一，所述电磁线包的另一端连接电压比较器N1的输出端，所述电磁线包的两端并联电阻R1；

所述电流检测芯片的输入端二、电阻R7和防雷接地装置依次连接，所述电阻R8并联在电阻R7的两端；

所述防雷接地装置的一端连接电阻R7，所述防雷接地装置的另一端接地，所述防雷接地装置与电阻R7之间串联电阻R4和电阻R5，所述电阻R5的一端连接电阻R4，所述电阻R5的另一端接地，所述电阻R4和电阻R5之间连接主处理单元；

+5V电源依次连接电阻R2和电阻R3后接地，电压比较器N1的正向输入端连接在电阻R2和电阻R3之间，电压比较器N1的反向输入端连接主处理单元，所述主处理单元连接+3.3V电源，所述主处理单元和+3.3V电源之间依次设有检测开关K3和电阻R6。

所述电池与所述直流电源之间设有切换开关，所述切换开关包括设于输出端口一上的线圈和与线圈关联的常闭触点，所述常闭触点设于所述直流电源与所述电池之间；

所述主处理单元上设有LCD显示器，用于显示检测结果。

本发明中采用持续的电流检测，对通过对加电后100ms期间电流特性的分析进行雷接地装置的性能检测的方法，能更准确地判断防雷接地装置的性能是否满足充电设施的防雷要求。

将防雷接地装置与设备和大地的连接断开，与检测仪连接。接通主电源工作电源开关，使检测仪预热1分钟，使检测仪处于良好的准备工作状态。接通检测启动开关，开始进行检测。检测启动开关的作用是：检测启动开关接通后，主处理单元接收到高电平信号，发出检测启动信号，并分别启动电压检测通道和电流检测通道ADC进行数据采样。主处理单元的TMS320F2812对采样数据进行计算分析，并将结果送LCD进行显示。TMS320F2812从收到检测启动开关接通后产生的高电平信号后发出检测启动信号，到经比较器LM311与2.5V基准电平比较后发出控制电平给继电器线圈，再到继电器触点吸合，中间需要25毫秒左右的时间（LM311比较器的电平翻转时间为200ns，继电器的吸合时间≤25ms）。因此，TMS320F2812的采样数据长度设为125ms。TMS320F2812的采样周期可根据用户具体要求进行设置，采样周期越短，采样的电压和电流间隔也越短，采样的数据也越多，计算分析的可靠性也越高，但计算的工作量也越大。本发明中检测仪采样周期最长设为3.3ms，以确保100ms防雷接地装置通电时间内采样至少30个数据，保证分析结果的可靠性。由于继电器的吸合时间较长，防雷接地装置上电时电压检测通道和电流检测通道ADC已经进行采样工作，因此采样的电压通道和电流通道中包含有防雷接地装置通电前的检测数据。图4为防雷接地装置某次采样电流的波形图，采样周期为1ms。这样能准确的反映出防雷接地装置在整个雷击过程中的性能，能够测量雷电发生期间的整个时间内的电阻值变化，测量结果精确且可靠性高。

附图说明

图1是本发明工作流程图，

图2本发明中瞬时电阻法工作流程图，

图3本发明中电流波形匹配板对比法工作流程图，

图4是本发明原理框图，

图5是本发明电气原理图，

图6是是本发明主电源模块电气原理图，

图7是本发明工作电源模块电气原理图，

图8本发明检测模块电气原理图，

图9是防雷接地装置采样电流波形图，

图10是拟合前电流波形图，

图11是拟合后电流波形图，

图12是匹配模板电流波形图，

图中电容C1、电容C3和电容C5均为电解电容。

具体实施方式

本发明如图1所示，是一种汽车充电桩避雷装置接地桩检测仪的工作方法，按照如下步骤工作：

1）主电源模块供电，产生V2，交流输入开关接通时，直流电源工作，输出两路直流电源，一路直流输出13.8V/30A给用电设备供电,当电源开关K2接通时，直流电源输出的直流电压V2开始给工作电源模块供电，同时给检测模块供电。

2）工作电源模块将V2进行变压和滤波产生+5V和+3.3V电源，V2经7805三端稳压器降压后，产生+5V电源，该电源一方面作为直流电流传感器模块ACS712ELECTR-30A的工作电源；另一方面，同时，该电源经过AMS117-3.3V三端稳压器后，产生+3.3V的高精度电源，作为主处理单元TMS320F2812的工作电源。

3）+5V电源经过分压产生+2.5V比较电压，作为主电路检测启动的比较电平+2.5V的电源。

4）判断检测开关K3是否闭合，若闭合则转步骤5），若不闭合则循环执行步骤4），

5）主处理单元发出检测启动信号，

6）继电器JDQ吸合,防雷接地装置通电，当检测开关K3接通时，主处理单元检测到高电平，即输出一高电平（+3.3V）至比较器N2的反向输入端，比较器N2输出切换为低电平，继电器线圈两端施加12V电压，继电器触点吸合，电流经继电器、电流检测芯片、电阻R7与电阻R8并联后的0.5Ω无感限流功率电阻、防雷接地装置至地，形成主电流回路。

7）电流检测芯片工作将检测结果送至主处理单元，

8）防雷接地装置上电压经电阻R4、电阻R5分压后送主处理单元，设置电阻R4、电阻R5主要起到分压作用，避免电压过高损坏主处理单元。

9）主处理单元进行分析计算，

10）计算结果送LED显示器显示，完毕。

如图2所示，所述步骤9）主处理单元进行分析计算的分析计算方法为瞬时电阻法，所述瞬时电阻法的具体步骤为：

9.1a）主处理单元读取电流检测芯片的采样电流，

9.1b）主处理单元读取电阻R4和电阻R5之间的电压，

9.1c）主处理单元找出最大电流值及采样时刻，

9.1d）主处理单元找出最大电流两边的电流次大值及采样时刻，

9.1e）主处理单元定位步骤9.1c）和步骤9.1d）中电流值对应的采样电压值，

9.1f）主处理单元分别计算3个时刻的瞬时电阻值，

9.1g）主处理单元得出步骤9.1f）中三个电阻值得平均值，得防雷接地装置的电阻值R0，

9.1h）判定R0是否小于0.6Ω，若是，则判定防雷接地装置合格，若否，则判定防雷接地装置不合格，

9.1i）将步骤9.1h）中的判定结果经过LCD显示器显示，完毕。

分别采集一个峰值的电压电流值和两个次峰值的电压电流值，从而能够计算出防雷接地装置的三个电阻值，再从中取平均值，从而得出防雷接地装置的电阻值，这样得出的电阻值较为客观，得出的结果较为精确，对防雷接地装置的性能有一个较为客观的反应。且全程通过主处理单元计算得出，减少人工参与，从而降低了人工参与对判断结果的影响，提高检测结果的准确性。

如图3所示，所述步骤9）主处理单元进行分析计算的分析计算方法为电流波形匹配板对比法，所述电流波形匹配板对比法的具体步骤为：

9.2a）建立特征匹配模板，

9.2b）主处理单元读取电流检测芯片的采样电流，

9.2c）与匹配模块数据比较，通过LCD显示器将匹配模板和实际检测结果显示出来，由人工进行判定，避免机器自主判定中出现误判。

9.2d）判定拟合程度，若小于预定阀值则判定为合格，否则判定为不合格，完毕。

所述特征匹配模板的建立步骤为：

9.2a1）主处理单元采集电流数据，去除未通电时段数据，

9.2a2）曲线拟合，得到较为平滑的电流曲线数据，

9.2a3）释放防雷接地装置的能量，使防雷接地装置恢复初始状态，

9.2a4）判定是否采集满三次，若是则执行步骤9.2a5），若否则返回步骤9.2a1），

9.2a5）取五次电流曲线数据的平均值，生成特征匹配模板并储存，完毕。

如图4-8所示，所述汽车充电桩避雷装置接地桩检测仪包括主电源模块、工作电源模块和检测模块，其特征在于，所述主电源模块、工作电源模块、检测模块依次连接，所述检测模块连接防雷接地装置；

所述主电源模块还连接检测模块，所述检测模块由主电源模块和工作电源模块分别供电。

交流输入开关接通时，直流电源工作，输出两路直流电源，一路直流输出13.8V/30A给用电设备供电,当电源开关K2接通时，直流电源输出的直流电压V2开始给工作电源模块供电，同时给检测模块供电。同时另一路13.8V 给12V电池充电。电池欠压时，直流电源自动控制电池充电，电池充满时自动停止充电。交流停电时，输出电压自动切换到电池电压输出，12V无间断供电，零切换时间，设备不停顿，不重启。室外无交流220V电源供电时，只需将工作电源开关接通，即可进行检测，非常方便。

当电源开关K2接通时，电源输出的直流电压V2开始给工作电源模块供电。V2经7805三端稳压器降压后，产生+5V电源，该电源一方面作为直流电流传感器模块ACS712ELECTR-30A的工作电源；另一方面，作为主电路检测启动的比较电平+2.5V的电源。同时，该电源经过AMS117-3.3V三端稳压器后，产生+3.3V的高精度电源，作为主处理单元TMS320F2812的工作电源。

所述主电源模块包括直流电源和电池，所述直流电源包括变压器和逆变器，所述变压器的原边接工频电源，所述工频电源和变压器之间设有交流开关K1，所述变压器的副边接逆变器的输入端；所述逆变器包括输出端口一和输出端口二，输出端口一分别接工作电源模块和检测模块，输出端口二接电池，所述输出端口一上设有电源开关K2。

当工作电源开关K2接通时，电源输出的直流电压V2开始给图7所示的电源电路供电。

所述工作电源模块包括电容C1~C6、三端稳压集成芯片和三端稳压器，输出端口一、三端稳压集成芯片和三端稳压器依次相连，输出端口一连接三端稳压集成芯片的输入端，三端稳压集成芯片的输出端输出+5V电源，三端稳压集成芯片的输出端连接三端稳压器的输入端，三端稳压器的输出端输出3.3V电源；所述输出端口一和三端稳压集成芯片之间并联电容C1和电容C2，所述电容C1的一端连接输出端口一，所述电容C1的另一端接地，所述电容C2的一端连接输出端口一，所述电容C2的另一端接地；所述三端稳压集成芯片和三端稳压器之间并联电容C3和电容C4，电容C3的一端连接+5V电源，电容C3的另一端接地，电容C4的一端连接+5V电源，电容C4的另一端接地；所述三端稳压器的输出端并联有电容C5和电容C6，所述电容C5和电容C6的一端分别连接三端稳压器的输出端，所述电容C5和电容C6的另一端分别接地。V2经7805三端稳压器降压后，产生+5V电源，该电源一方面作为直流电流传感器模块ACS712ELECTR-30A的工作电源；另一方面，作为检测模块启动的比较电平+2.5V的电源。同时，该电源经过AMS117-3.3V三端稳压器后，产生+3.3V的高精度电源，作为主处理单元TMS320F2812的工作电源。电容C1~C6起到滤波作用，确保输出电压精确稳定。

所述检测模块包括主处理单元、电流检测芯片、继电器JDQ、电阻R1~R8和电压比较器N1；

所述继电器JDQ包括电磁线包和常开触点，所述常开触点的定触头连接输出端口一，所述常开触电点的动触头连接电流检测芯片的输入端一，所述电磁线包一端连接输出端口一，所述电磁线包的另一端连接电压比较器N1的输出端，所述电磁线包的两端并联电阻R1；所述电流检测芯片的输入端二、电阻R7和防雷接地装置依次连接，所述电阻R8并联在电阻R7的两端；所述防雷接地装置的一端连接电阻R7，所述防雷接地装置的另一端接地，所述防雷接地装置与电阻R7之间串联电阻R4和电阻R5，所述电阻R5的一端连接电阻R4，所述电阻R5的另一端接地，所述电阻R4和电阻R5之间连接主处理单元；+5V电源依次连接电阻R2和电阻R3后接地，电压比较器N1的正向输入端连接在电阻R2和电阻R3之间，电压比较器N1的反向输入端连接主处理单元，所述主处理单元连接+3.3V电源，所述主处理单元和+3.3V电源之间依次设有检测开关K3和电阻R6。继电器JDQ的规格为12V/30A，即继电器JDQ控制线圈工作电压为12V,继电器输出触点最大承受的电流为30A。检测仪未进行检测工作时，电压比较器N1反向输入端输入为低电平，正向输入端输入为+2.5V，电压比较器N1输出端为高电平，继电器JDQ线圈中无电流，继电器触点处于断开状态。当检测开关K3接通时，主处理单元检测到高电平，即输出一高电平（+3.3V）至比较器N2的反向输入端，比较器N2输出切换为低电平，继电器线圈两端施加12V电压，继电器触点吸合，电流经继电器、电流检测芯片、电阻R7与电阻R8并联后的0.5Ω无感限流功率电阻、防雷接地装置至地，形成主电流回路。电流检测芯片ACS712ELECTR-30A检测的电流（以电压形式反映）送至主处理单元，防雷接地装置上的电压经电阻R4、电阻R5分压后送至主处理单元。电阻R4、电阻R5、电阻R7、电阻R8选用无感电阻，主要是因为防雷接地装置的电阻特性为非线性，选用无感电阻会降低提高检测的准确性。电阻R7、电阻R8分别为1Ω/100W的功率电阻，其额定工作电流为20A，当检测的防雷接地装置的电阻为0.1Ω时，检测回路电流为20A ，满足工作要求。电阻R4、电阻R5分别为阻值为200K、68K的1%精度电阻。防雷接地装置的电阻阻值相对于电阻R4、电阻R5的电阻阻值可以忽略不计，因此对防雷接地装置的电阻阻值测量基本没有影响。当防雷接地装置的电阻为0.6Ω时，电压检测通道的输入电压为12×0.6/（0.5+0.6）=6.5V，超过主处理单元的工作电压。因此，必须经过电阻R4、电阻R5进行分压后才能送给电压检测通道的输入端，6.5×68/（200+68）=1.65V。也就是说，主处理单元电压检测通道的输入最大值为1.65V，确保输入电压处于电压检测通道模数转换器ADC的线性区。直流电流传感器模块ACS712ELECTR-30A的输出电压为0.066V/A,20A时输出电压为20×0.066=1.32V, 确保输入电压处于电流检测通道模数转换器ADC的线性区。这样，主处理单元经过计算，就能计算出防雷接地装置的导通电阻，进而判断防雷接地装置的性能好坏。主处理单元采用TMS320F2812的DSP芯片，DSP通过外围电路与液晶屏LCD的驱动接口连接，可直接将处理结果送至LCD进行显示。

防雷接地装置电介质是多种化合物的组合体，其阻抗呈现非线性特性，随着充电时间的持续，其测量的电阻值是变化的。雷电的特点是电压高、电流大，但时间短，这段时间也是整个防雷接地装置工作最严酷的阶段。因此，只有通过测量雷电发生期间的整个短时间内的电阻特性，才能更真实地反映防雷接地装置的性能是否发生变化及是否满足防雷要求。本发明在现有通过瞬时电阻测量进行防雷接地装置的性能检测基础上，附加了通过对加电后100ms期间电流特性的分析进行雷接地装置的性能检测的方法，能更准确地判断防雷接地装置的性能是否满足充电设施的防雷要求。

将防雷接地装置与设备和大地的连接断开，与检测仪连接。接通主电源工作电源开关，使检测仪预热1分钟，使检测仪处于良好的准备工作状态。接通检测启动开关，开始进行检测。检测启动开关的作用是：检测启动开关接通后，主处理单元接收到高电平信号，发出检测启动信号，并分别启动电压检测通道和电流检测通道ADC进行数据采样。主处理单元的TMS320F2812对采样数据进行计算分析，并将结果送LCD进行显示。TMS320F2812从收到检测启动开关接通后产生的高电平信号后发出检测启动信号，到经比较器LM311与2.5V基准电平比较后发出控制电平给继电器线圈，再到继电器触点吸合，中间需要25毫秒左右的时间（LM311比较器的电平翻转时间为200ns，继电器的吸合时间≤25ms）。因此，TMS320F2812的采样数据长度设为125ms。TMS320F2812的采样周期可根据用户具体要求进行设置，采样周期越短，采样的电压和电流间隔也越短，采样的数据也越多，计算分析的可靠性也越高，但计算的工作量也越大。本发明中检测仪采样周期最长设为3.3ms，以确保100ms防雷接地装置通电时间内采样至少30个数据，保证分析结果的可靠性。由于继电器的吸合时间较长，防雷接地装置上电时电压检测通道和电流检测通道ADC已经进行采样工作，因此采样的电压通道和电流通道中包含有防雷接地装置通电前的检测数据。图4为防雷接地装置某次采样电流的波形图，采样周期为1ms。

下面进行计算分析。本发明提出了一种通过计算电阻判别防雷接地装置性能的方法。本发明同时提出了一种通过构建防雷接地装置上电电流的匹配模板，并将检测的实际电流曲线与匹配模板进行比对，进而判别防雷接地装置性能的方法。

瞬时电阻计算分析方法

本发明提出了一种防雷接地装置的电介质具有容性特征，上电瞬间流过的的电流会很大，因此该时刻的内阻一般最能反映防雷接地装置的电介质性能。将采样的电流数据进行排序，由于采样的数据不大，因此直接采用冒泡排序法。找出电流的最大采样数据，即电流的峰值，及其对应的采样时刻。分别找出峰值两边的两个次大值，及它们各自对应的采样时刻。然后，找出这三个电流I1、I2、I3各自对应采样时刻的电压值U1、U2、U3。分别计算得出各自时刻的电阻R1、R2、R3,对R1、R2、R3求平均值，得出检测出的防雷接地装置阻值R0。R0≤0.6Ω时，判定防雷接地装置合格；否则判定为不合格。

如图9-11所示，电流波形匹配模板比对计算分析方法

本发明以下计算分析说明过程中，均基于采样周期为3.3ms时进行。在进行下一次测试前，必须对防雷接地装置进行能量释放,以确保检测结果的准确性。

电流波形匹配模板比对计算分析方法的流程如下：

采用防雷接地装置检测仪对被测装置测试3次，取得各自采样电流波形。分别找出各自的防雷接地装置通电起始时刻采样数据，去除未通电时刻的采样数据，得到新的三组有效电流数据。然后对这三组数据分别进行曲线拟合，得到较为平滑的电流采样数据。将三组数据对应时刻的数据分别求平均，得到一组电流采样数据，然后将这组电流采样数据作为电流波形匹配模板，并进行存储。防雷接地装置检测时，得到的采样数据，去除未通电时刻的采样数据，然后进行曲线拟合，得到的一组电流采样数据与匹配模板波形数据进行比对，如得到的均方差小于规定的最大值，判定防雷接地装置合格；否则判定为不合格。

曲线拟合采用最小二乘法。最小二乘法是一种常用的数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。误差的平方和求平均并开根号即得到均方差。标准差能反映一个数据集的离散程度，因而常用于测量结果的判别。

将三组曲线拟合后的电流采样数据与匹配模板数据进行均方差分析，分析结果见表一。由表一可知，三组方差都很小，因而证明建立的匹配模板是合理的，也证明电流波形匹配模板比对计算分析方法是可行的。

将三组曲线拟合后的电流采样数据与匹配模板数据进行均方差分析，分析结果见表一。由表一可知，三组方差都很小，因而证明建立的匹配模板是合理的，也证明电流波形匹配模板比对计算分析方法是可行的。

数据编号	均方差
		#1	0.0011
#2	0.0018
		#3	0.0013

表一

LCD具有文字和图形显示功能，主处理单元将瞬时电阻计算结果、均方差分析结果、三组采样数据、三组有效电流数据及曲线拟合数据、匹配模板数据均送到LCD显示，用户可通过显示，根据经验自行判断防雷接地装置是否合格。

所述电池与所述直流电源之间设有切换开关，所述切换开关包括设于输出端口一上的线圈和与线圈关联的常闭触点，所述常闭触点设于所述直流电源与所述电池之间；

所述主处理单元上设有LCD显示器，用于显示检测结果。

Claims (1)

1.一种汽车充电桩避雷装置接地桩检测仪的工作方法，其特征在于，按照如下步骤工作：

1)主电源模块供电，产生V2，

2)工作电源模块将V2进行变压和滤波产生+5V和+3.3V电源，

3)+5V电源经过分压产生+2.5V比较电压，

4)判断检测开关K3是否闭合，若闭合则转步骤5)，若不闭合则循环执行步骤4)，

5)主处理单元发出检测启动信号，

6)继电器JDQ吸合,防雷接地装置通电，

7)电流检测芯片工作将检测结果送至主处理单元，

8)防雷接地装置上电压经电阻R4、电阻R5分压后送主处理单元，

9)主处理单元进行分析计算，

10)计算结果送LCD显示器显示，完毕；

所述步骤9)主处理单元进行分析计算的分析计算方法为瞬时电阻法，所述瞬时电阻法的具体步骤为：

9.1a)主处理单元读取电流检测芯片的采样电流，

9.1b)主处理单元读取电阻R4和电阻R5之间的电压，

9.1c)主处理单元找出最大电流值及采样时刻，

9.1d)主处理单元找出最大电流两边的电流次大值及采样时刻，

9.1e)主处理单元定位步骤9.1c)和步骤9.1d)中电流值对应的采样电压值，

9.1f)主处理单元分别计算3个时刻的瞬时电阻值，

9.1g)主处理单元得出步骤9.1f)中三个电阻值得平均值，得防雷接地装置的电阻值R0，

9.1h)判定R0是否小于0.6Ω，若是，则判定防雷接地装置合格，若否，则判定防雷接地装置不合格，

9.1i)将步骤9.1h)中的判定结果经过LCD显示器显示，完毕；

所述步骤9)主处理单元进行分析计算的分析计算方法为电流波形匹配板对比法，所述电流波形匹配板对比法的具体步骤为：

9.2a)建立特征匹配模板，

9.2b)主处理单元读取电流检测芯片的采样电流，

9.2c)检测的电流数据与匹配模块数据比较，

9.2d)当具有检测电流时，与匹配模板数据比较，判定拟合程度，若小于预定阈值则判定为合格，否则判定为不合格，完毕；

所述特征匹配模板的建立步骤为：

9.2a1)主处理单元采集电流数据，去除未通电时段数据，

9.2a2)曲线拟合，得到较为平滑的电流曲线数据，

9.2a3)释放防雷接地装置的能量，使防雷接地装置恢复初始状态，

9.2a4)判定是否采集满三次，若是则执行步骤9.2a5)，若否则返回步骤9.2a1)，

9.2a5)取三次电流曲线数据的平均值，生成特征匹配模板并储存，完毕；

所述汽车充电桩避雷装置接地桩检测仪包括主电源模块、工作电源模块和检测模块，所述主电源模块、工作电源模块、检测模块依次连接，所述检测模块连接防雷接地装置；

所述主电源模块还连接检测模块，所述检测模块由主电源模块和工作电源模块分别供电；

所述主电源模块包括直流电源和电池，所述直流电源包括变压器和逆变器，所述变压器的原边接工频电源，所述工频电源和变压器之间设有交流开关K1，所述变压器的副边接逆变器的输入端；

所述逆变器包括输出端口一和输出端口二，输出端口一分别接工作电源模块和检测模块，输出端口二接电池，所述输出端口一上设有电源开关K2；

所述工作电源模块包括电容C1～C6、三端稳压集成芯片和三端稳压器，输出端口一、三端稳压集成芯片和三端稳压器依次相连，输出端口一连接三端稳压集成芯片的输入端，三端稳压集成芯片的输出端输出+5V电源，三端稳压集成芯片的输出端连接三端稳压器的输入端，三端稳压器的输出端输出3.3V电源；

所述输出端口一和三端稳压集成芯片之间并联电容C1和电容C2，所述电容C1的一端连接输出端口一，所述电容C1的另一端接地，所述电容C2的一端连接输出端口一，所述电容C2的另一端接地；

所述三端稳压集成芯片和三端稳压器之间并联电容C3和电容C4，电容C3的一端连接+5V电源，电容C3的另一端接地，电容C4的一端连接+5V电源，电容C4的另一端接地；

所述三端稳压器的输出端并联有电容C5和电容C6，所述电容C5和电容C6的一端分别连接三端稳压器的输出端，所述电容C5和电容C6的另一端分别接地；

所述检测模块包括主处理单元、电流检测芯片、继电器JDQ、电阻R1～R8和电压比较器N1；

所述继电器JDQ包括电磁线包和常开触点，所述常开触点的定触头连接输出端口一，所述常开触电点的动触头连接电流检测芯片的输入端一，所述电磁线包一端连接输出端口一，所述电磁线包的另一端连接电压比较器N1的输出端，所述电磁线包的两端并联电阻R1；

所述电流检测芯片的输入端二、电阻R7和防雷接地装置依次连接，所述电阻R8并联在电阻R7的两端；

所述防雷接地装置的一端连接电阻R7，所述防雷接地装置的另一端接地，所述防雷接地装置与电阻R7之间串联电阻R4和电阻R5，所述电阻R5的一端连接电阻R4，所述电阻R5的另一端接地，所述电阻R4和电阻R5之间连接主处理单元；

+5V电源依次连接电阻R2和电阻R3后接地，电压比较器N1的正向输入端连接在电阻R2和电阻R3之间，电压比较器N1的反向输入端连接主处理单元，所述主处理单元连接+3.3V电源，所述主处理单元和+3.3V电源之间依次设有检测开关K3和电阻R6；

所述电池与所述直流电源之间设有切换开关，所述切换开关包括设于输出端口一上的线圈和与线圈关联的常闭触点，所述常闭触点设于所述直流电源与所述电池之间；

所述主处理单元上设有LCD显示器，用于显示检测结果。

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