CN107831369A - 一种带自检和校正的接地电阻监测仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带自检和校正的接地电阻监测仪，包括主电路、与主电路相连的切换电路，切换电路还分别连接到外部地网和标准电阻。在电路板中加入高精度标准电阻模拟地网，通过继电器切换电路将原本测试外部地网的电路转接到测试板上的标准电阻，若测量值和预设的标准电阻值有偏差，可在程序内部实现微调，在测量值上加入偏移量达到正常值；若测量值和标准值有较大偏差，则说明设备出现较大问题，需返厂维修。其中，切换电路结构为：采用4个双刀双掷的继电器开关，采用本发明后，技术人员能远程知晓设备的工作状态，并在测量数据有偏差时能实现远程校正。

Description

一种带自检和校正的接地电阻监测仪
技术领域
本发明涉及接地电阻监测领域，特别是一种带自检和校正的接地电阻监测仪。
背景技术
接地电阻是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻。接地电阻值体现电气装置与“地”接触的良好程度和反映接地网的规模。接地的作用主要是防止人身遭受点击、设备和线路遭受损坏、预防火灾和防止雷击。当有电流由接地体流入土壤时，土壤中将呈现有电阻，这就是接地电阻。接地电阻是接地系统的主要技术参数，是衡量防雷装置工程质量的重要指标，理论上是接地电阻越小，泄流越快，落雷物体高电位保持时间就短，以至于对电气安全的干扰时间越短、幅值越小，跨步电压和接触电压也越小，相对来说防雷接地系统效果越好。
接地电阻的测量是检验接地系统接地效果的重要措施。设备在长时间工作过程中，可能出现器件老化，参数不准等问题，市面上基本没有带自检功能的接地电阻监测仪，远程完全无法知道设备的好坏以及数据的准确性。而技术人员不可能实时在旁，只能通过给设备下发命令实现设备的自检验和校正，而此技术市面上尚无相关技术，基本都是现场维护。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种带自检和校正的接地电阻监测仪，技术人员能远程知晓设备的工作状态，并在测量数据有偏差时能实现远程校正。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种带自检和校正的接地电阻监测仪，包括主电路、与主电路相连的切换电路，切换电路还分别连接到外部地网和标准电阻；所述标准电阻包括第一电阻和第二电阻；
其中，所述主电路结构为：微处理器分别连接恒流控制单元、人机交互界面、电流采集电路和电压采集电路，所述电流采集电路和电压采集电路连接到切换电路；
所述外部地网包括电流极、电压极和接地极，所述电流极、电压极和接地极连接到切换电路；
所述切换电路结构是：采用4个双刀双掷的继电器开关，分别为K1、K2、K3、K4，主电路的接头E分别连接K1、K3的输出接头，主电路的接头Es分别连接K1、K3的另一输出接头；主电路的接头P分别连接K2、K4的输出接头，主电路的接头C分别连接K2、K4的另一输出接头；
所述继电器开关K1的两个输入接头再连接接地极，继电器开关K2的两个输入接头分别连接电压极和电流极，继电器开关K3的两个输入接头同时连接到第一电阻的一端，第一电阻的另一端分别连接到第二电阻和继电器开关K4的输入接头，所述继电器开关K4的另一输入接头连接到第二电阻另一端。
进一步的，所述继电器开关由程序弱电控制。
进一步的，所述微处理器还连接到通信单元。
进一步的，所述标准电阻采用EE系列的高精密采样无感电阻。
进一步的，所述标准电阻的阻值为2Ω。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：电路实现自动切换到内部电路完成自检功能。电路实现自校正功能，在自检完后，若是测量数据出现偏差可以通过自校正功能做出微调，以修正数据。
附图说明
图1是本发明接地电阻监测仪的整体示意图。
图2是本发明接地电阻监测仪的具体结构框图。
图3是本发明接地电阻监测仪的切换电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
在接地电阻测试中，小型地网通常呈现的是纯电阻特性，所以本发明通过在电路板中加入高精度标准电阻模拟地网，通过继电器切换电路将原本测试外部地网的电路转接到测试板上的标准电阻，若测量值和预设的标准电阻值有偏差，可在程序内部实现微调，在测量值上加入偏移量达到正常值；若测量值和标准值有较大偏差，则说明设备出现较大问题，需返厂维修。
本发明一种带自检和校正的接地电阻监测仪，其结构如下：包括主电路、与主电路相连的切换电路，切换电路还分别连接到外部地网和标准电阻；其中，所述主电路结构为：微处理器分别连接恒流控制单元、人机交互界面、电流采集电路和电压采集电路，所述电流采集电路和电压采集电路连接到切换电路；所述微处理器还连接到通信单元。标准电阻采用的是EE系列的高精密采样无感电阻，具有高精度、高稳定、高防潮、低温漂、低噪声、无感的特性，由于优良的地网电阻一般都在1～3Ω浮动，所以，本发明中采用的标准电阻设置为2Ω。
主电路各模块高度集成，且整个系统通过串口接收发送命令。当收到测量命令后，控制单元ARM(即一种微处理器MCU)产生固定频率的SPWM波形，经过相应驱动电路将波形加到全桥形成逆变器，逆变器滤波后形成固定频率的电压波形，通过改变全桥电压来改变电压幅度以达到恒流目的。将此电流送入辅助电流极，并实时采集当前电流。电压信号由电压极和接地极引出，引出的信号经相应信号调理电路送到A/D转换电路，采集数据经过ARM处理计算后，测量的电阻值显示到人机交互界面，完成一次测量。控制单元ARM采用意法半导体STM32f103C8T6芯片。恒流控制单元是指通过一系列硬件和软件的结合控制，使电路中的电流恒定下来，其中硬件部分包括电流互感器，模拟数字转换芯片等，软件部分主要包括PID算法。
所述外部地网包括电流极、电压极和接地极，所述电流极、电压极和接地极连接到切换电路；所述切换电路结构是：采用4个双刀双掷的继电器开关，分别为K1、K2、K3、K4，主电路的接头E分别连接K1、K3的输出接头，主电路的接头Es分别连接K1、K3的另一输出接头；主电路的接头P分别连接K2、K4的输出接头，主电路的接头C分别连接K2、K4的另一输出接头；主电路中的E、Es、P、C接头代表电路板上的四个接线柱，在实际测量时，继电器开关导通的情况下，其中E、Es是同时接到接地端上，P接到电压极，C接到电流极，这样才能完成测量
所述继电器开关K1的两个输入接头再连接接地极，继电器开关K2的两个输入接头分别连接电压极和电流极，继电器开关K3的两个输入接头同时连接到第一电阻的一端，第一电阻的另一端分别连接到第二电阻和继电器开关K4的输入接头，所述继电器开关K4的另一输入接头连接到第二电阻另一端。
切换电路主要由继电器及其外围电路构成，继电器采用双刀双掷开关，这些继电器都由程序弱电控制，安全可靠，简单实用。电路不工作时，四个继电器均处于置空状态，其作用是使主电路和外部环境隔离，从而避免恶劣环境对电路主板的影响；实际工作时，K1、K2开关置于接通状态，K3、K4置于置空状态；而电路进行自检和校正时，K1、K2置于置空状态，K3、K4置于接通状态。从而，成功实现了外部地网和板上标准电阻的互相切换。同时，系统未工作时物理上的隔离是非常有必要的。

Claims (5)

1.一种带自检和校正的接地电阻监测仪，其特征在于，包括主电路、与主电路相连的切换电路，切换电路还分别连接到外部地网和标准电阻；所述标准电阻包括第一电阻和第二电阻；
其中，所述主电路结构为：微处理器分别连接恒流控制单元、人机交互界面、电流采集电路和电压采集电路，所述电流采集电路和电压采集电路连接到切换电路；
所述外部地网包括电流极、电压极和接地极，所述电流极、电压极和接地极连接到切换电路；
所述切换电路结构为：采用4个双刀双掷的继电器开关，分别为K1、K2、K3、K4，主电路的接头E分别连接K1、K3的输出接头，主电路的接头Es分别连接K1、K3的另一输出接头；主电路的接头P分别连接K2、K4的输出接头，主电路的接头C分别连接K2、K4的另一输出接头；
所述继电器开关K1的两个输入接头再连接接地极，继电器开关K2的两个输入接头分别连接电压极和电流极，继电器开关K3的两个输入接头同时连接到第一电阻的一端，第一电阻的另一端分别连接到第二电阻和继电器开关K4的输入接头，所述继电器开关K4的另一输入接头连接到第二电阻另一端。
2.如权利要求1所述的一种带自检和校正的接地电阻监测仪，其特征在于，所述继电器开关由程序弱电控制。
3.如权利要求1所述的一种带自检和校正的接地电阻监测仪，其特征在于，所述微处理器还连接到通信单元。
4.如权利要求1所述的一种带自检和校正的接地电阻监测仪，其特征在于，所述标准电阻采用EE系列的高精密采样无感电阻。
5.如权利要求4所述的一种带自检和校正的接地电阻监测仪，其特征在于，所述标准电阻的阻值为2Ω。
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