CN109884401A - 一种不放线测试杆塔接地电阻的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及输电线路雷电防护技术领域，目的是提供一种不放线测试杆塔接地电阻的装置；技术方案是：包括壳体，壳体内设置有用于安装测试电路主体的屏蔽腔、顶面设置有操作面板，屏蔽腔一侧壁间隔设置有两连接测试触手的第一密封电接头、另一侧壁设置有两连接电源的第二密封电接头；测试触手包括两可相对收拢的弧形片，两弧形片向内弯曲且一端铰接在套筒上端、另一端分别与向上弯的弧形金属弹片端部固定连接，金属弹片弧底底面固定有滑杆；滑杆插设在套筒内并通过止动机构限制滑动，止动机构在自然状态限制滑杆仅可向下滑动、在收拢状态解除对滑杆的限制，滑杆下端与测试电路主体电连。本发明结构简单，能够快速准确的测得杆塔接地电阻。

Description

一种不放线测试杆塔接地电阻的装置及方法

技术领域

本发明涉及输电线路雷电防护技术领域，具体涉及一种不放线测试杆塔接地电阻的装置及方法。

背景技术

输电线路杆塔接地装置是输电线路防雷的基础，在雷雨季节为雷电提供了泄流通道，为考察输电线路杆塔接地装置的性能，在交接及运维环节需开展杆塔接地电阻测试。常用的方法为DL/T 887-2004《杆塔工频接地电阻测量》中规定的三极法及钳表法。三极法需根据地网大小进行放线，考虑到操作的统一性，一般采用60/38米的放线长度，但对于山区线路，布置电流极及电压极受到现场地形的影响难以开展。并且电流极、电压极可能布置在地网上方，导则测试结果与实际有较大偏差，因此三极法步骤繁琐、操作不易，测试一基杆塔需耗费较长时间，工作效率低。钳表法(回路法)作为改进的杆塔接地电阻测试的方法，不需要进行放线，劳动强度低。然而钳表法测试时通过钳表内部的霍尔元件感应接地装置内的电流，测试时钳头与导体间有缝隙且距离不可控，同时存在感应电压，导致测试数据误差较大。鉴于三极法与钳表法的利弊，本发明提出一种新型不放线测试杆塔接地电阻的测试装置及相应的方法，解决输电线路杆塔接地电阻测试难的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够快速、准确测试杆塔接地电阻值的装置。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种不放线测试杆塔接地电阻的装置，包括壳体，所述壳体内设置有用于安装测试电路主体的屏蔽腔、顶面设置有操作面板，所述屏蔽腔一侧壁间隔设置有两连接测试触手的第一密封电接头、另一侧壁设置有两连接电源的第二密封电接头；所述测试电路主体包括分别与微处理器电连的电压整流电路、电流采样电路、复位电路、存储器、显示屏，所述测试电路主体控制按钮均设置在操作面板内，所述操作面板设置有显示屏观察窗，所述微处理器输出电压经D/A转换电路、放大电路后输出，所述电流采样电路与微处理器之间还连接有A/D转换电路；所述测试触手包括两可相对收拢的弧形片，两所述弧形片向内弯曲且一端分别铰接在套筒上端两侧、另一端分别与向上弯的弧形金属弹片端部固定连接，所述金属弹片弧底底面固定有滑杆；所述滑杆插设在套筒内并通过止动机构限制滑动，所述止动机构在自然状态限制滑杆仅可向下滑动、在收拢状态解除对滑杆的限制，所述滑杆下端与测试电路主体电连。

优选的，所述止动机构包括设置在滑杆上部侧壁的止动齿，所述止动齿上表面与滑杆截面平行、侧面向下倾斜，所述止动齿沿滑杆轴向紧邻设置有若干个、且首末两止动齿的距离大于滑杆的运动行程；还包括上端固定在套筒内壁的内弯弧形弹性止动片，所述止动片与套筒固定点下端的套筒侧壁与可小角度转动的拨动杆中部铰接，所述止动片下端与拨动杆内端铰接，所述止动片下端自然状态下低靠在两止动齿之间、并由拨动杆限制上移。

优选的，所述止动片与套筒连接根部连相对的套筒筒壁设置有凸起。

优选的，所述拨动杆位于套筒外部杆体的长度大于位于套筒内部杆体的。

优选的，所述测试电路主体还包括硬件保护电路和保护开关，所述保护开关设置于电流采样电路的输出端与A/D转换电路之间，所述硬件保护电路的输入端与电流采样电路连接，所述硬件保护电路的输出端与保护开关连接。

优选的，所述壳体内还设置有电源腔，所述电源腔内设置有可充电电源模块，所述电源模块与测试电路主体电连。

优选的，所述第一密封电接头、第二密封电接头均包括内端插设在屏蔽腔侧壁的导电座，所述导电座外套设有绝缘橡胶套，所述导电座外端设置接线柱、内端与测试电路主体电连。

优选的，所述接线柱外端设置有接线腔，所述接线腔前端适配有绝缘橡胶套、内设置有向外倾斜的弹性导电片，所述弹性导电片与导电座电连，所述接线柱侧壁插接有绝缘按压件；所述绝缘按压件底端直径大于杆部直径，所述绝缘按压件底端穿过接线腔侧壁抵靠在弹性导电片的斜面上，所述绝缘按压件底端设置有共导线穿过的凹缺，所述导电座设置有容纳导线端头的接触孔。

使用上述不放线测试杆塔接地电阻的装置测试塔杆接地电阻的方法，包括以下步骤，

S1.将一待测杆塔避雷引下线与杆塔构件分离；

S2.将装置串联接入S1所述的杆塔塔身与引下线之间，形成接地电阻回路；

S3.给接地电阻回路接入恒定的电压；

S4.采集接地电阻回路中的电流信息，并进行数字化滤波处理；

S5.由接入的电压和采集到的电流，计算整个接地电阻回路的电阻值；

S6.存储并显示计算结果。

本发明的有益技术效果是：将测试电路主体安装在壳体的屏蔽腔内，能够防止外部信号对电流采集电路、微处理器等电子元件的干扰，减小系统测试误差。测试触手通过第一密封电接头与测试电路主体电连，电源通过第二密封电接头与测试电路主体电连，能够保证屏蔽腔的屏蔽性能以及密封性能，使得本装置即便在湿度很大的环境下也能正常工作。而测试触手设置有在推力作用下能够自动收紧，并设置有可复位的止动机构，从而快速的加紧引下线和杆塔塔身构件，快速的形成接地电阻回路，以快速的进行测试；尔后在止动机构收拢的情况下，能快速的取下测试触手，以便进行下一次测试。

同时，本发明的测试方法中，只需将引下线与杆塔分离，并将本发明的装置串入即可，通过测试电路内的电压整流电路滤掉电压的杂波稳定电压能确保输入电压的稳定性，微处理器在获得电压后经放大电路放大后再输出，能够提供测试回路的电流值，使得电流的采集更为灵敏准确。而由电流采集电路采集电流并数字化滤波，进一步的保证测试结果的准确性。最后通过输出的电压以及采集到的电流值进行计算电阻，计算公式简单、原理简单仅有电流这唯一变量。因此本发明在不需要放线的情况下，能够快速、准确测试杆塔接地电阻值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的测试触手结构示意图；

图3为图2的A部放大图；

图4为本发明的测试触手工作状态示意图；

图5为本发明的密封电接头结构示意图；

图6为本发明的密封电接头工作状态示意图；

图7为本发明的测试原理框图；

图8为使用本发明装置测试杆塔接地电阻时部件连接示意图；

图9为使用本发明装置测试杆塔接地电阻的等效电路图。

具体实施方式

下面结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1～7，一种不放线测试杆塔接地电阻的装置，包括由金属或塑料制成的壳体1，所述壳体1内设置有用于安装测试电路主体2的屏蔽腔3。可以理解的是，测试电路主体2 周围的壳体是由金属制成的，且测试电路主体2是绝缘安装在屏蔽腔3内的，即起到屏蔽电信号的作用，又能将测试电路主体2产生的热量及时传导出去，保护测试电路主体2。所述测试电路主体2包括分别与微处理器电连的电压整流电路、电流采样电路、A/D转换电路、复位电路、存储器、显示屏。具体来说，电压整流电路用于对输入测试电路主体2的电源进行稳压整流，一方面减少电源对测试电路主体2的干扰，另一方面对输入电压进行稳压处理后，能初步减小电压的波动，有利于准确获取测试回路中的电压值。

同时，电流采样电流路用于采集测试回路中的电流信息，所述电流采样电路与微处理器之间还连接有A/D转换电路，用于将采集到的交变电流转换成直流电流，方便微处理器进行数据获取及计算。而所述微处理器输出电压经D/A转换电路、放大电路后输出，能够为测试回路提供较大的电流值，使得电流的采集更为灵敏准确。复位电路用于对微处理器进行复位，以便进行下一次的测试。存储器用于存储记录微处理器所计算出的电阻值，显示屏用于显示微处理器所计算出的电阻值。为进一步保护测试电路主体2，所述测试电路主体2还包括硬件保护电路和保护开关，所述保护开关设置于电流采样电路的输出端与A/D转换电路之间，所述硬件保护电路的输入端与电流采样电路连接，所述硬件保护电路的输出端与保护开关连接。

所述壳体1顶面设置有操作面板4，也就是说，操作面板4将壳体1的顶面覆盖，同时所述测试电路主体2控制按钮均设置在操作面板4内，操作面板4设置有与显示屏适配的观察窗。需要说明的是，由于测试电路主体2是安装在屏蔽腔3内的，为保证屏蔽腔3的屏蔽效果良好，测试电路主体2控制按钮通常通过航空接插头与测试电路主体2电连的，观察窗则采用透明铝合金制成(主要成分铝酸镁)。所述屏蔽腔3一侧壁间隔设置有两连接测试触手6的第一密封电接头7、另一侧壁设置有两连接电源的第二密封电接头8；通常第一密封电接头7并列设置在屏蔽腔3的左侧壁或右侧壁或后侧壁便于连接测试触手6，第二密封接头8则竖列设置在屏蔽腔3的前侧壁便于连接电源。而使用密封电接头，能够保证屏蔽腔的屏蔽性能以及密封性能，使得本装置即便在湿度很大的环境下也能正常工作。而为方便本发明的移动作业，所述壳体2内还设置有电源腔13，所述电源腔13内设置有可充电的电源模块14，所述电源模块14与测试电路主体2电连。

本发明中所提到的第一密封电接头7、第二密封电接头8，可以是常用的航空接头；航空接头虽然防护性能优异，但是安装拆卸不方便，耗费时间。而本发明中，第一密封电接头7、第二密封电接头8均存在频繁插接的情况，因此提出一种新型的密封电接头。具体的,如图7 所示，所述第一密封电接头7、第二密封电接头8均包括内端插设在屏蔽腔3侧壁的导电座 19，所述导电座19与屏蔽腔3之间设置有绝缘橡胶套，即导电座19密封且绝缘的固定在屏蔽腔3的侧壁上。所述导电座19外端设置有接线柱20、内端与测试电路主体2电连。所述接线柱20外端设置有接线腔21，所述接线腔21前端适配有绝缘橡胶套，以对插入接线腔21的连接导线29进行绝缘密封。

接线腔21内还设置有向外倾斜的弹性导电片22，以对连接导线29的金属芯进行挤压并电连，完成连接导线29的固定；所述弹性导电片22与导电座19电连，使得连接导线29与导电座19连通。所述接线柱20侧壁插接有绝缘按压件23，所述绝缘按压件23底端直径大于杆部直径；也就是，绝缘按压件23底部设有凸肩，接线柱20侧壁设有与绝缘按压件23杆部适配的孔，所述绝缘按压件23底端穿过接线腔21侧壁抵靠在弹性导电片22的斜面上。因此，通过按压绝缘按压件23，能够将弹性导电片22下压，而所述绝缘按压件23底端设置有共导线穿过的凹缺24，因此按压下绝缘按压件23能够将连接导线29取出。进一步的，所述导电座19设置有容纳导线端头的接触孔25，通常接触孔25为盲孔，一方面能够增大连接导线29的金属芯与导电座19的接触面积，减小接触电阻；另一方面通过弹性导电片22的弹力作用，能将连接导线29的金属芯压得更紧，提高连接的稳固性。

另外，如图2所示，所述测试触手6包括两可相对收拢的弧形片9，用于将被测物体夹住或包裹住。具体来讲，所述两弧形片9向内弯曲，即两弧形片9的弦位于两弓形之间，且两弧形片9的一端分别铰接在套筒10上端两侧、另一端分别与向上弯的弧形金属弹片11端部固定连接。能够理解的是，套筒10上端、两弧形片9、金属弹片11组成了不稳定四连杆机构，在自然状态下，依靠金属弹片11的弹力将两弧形片9撑开，形成一个弧形的开口，且开口尺寸大于引下线的外径，使得金属弹片11能够将引下线的一半以上的弧形包裹住。同时，所述金属弹片11弧底底面固定有滑杆12，所述滑杆12插设在套筒10内并通过止动机构限制滑动。所述止动机构在自然状态限制滑杆12仅可向下滑动、在收拢状态解除对滑杆12的限制，所述滑杆12下端与测试电路主体2电连。也就是说，当金属弹片11推动滑杆12下移时，止动机构能够允许滑杆12下移并阻止滑杆12回移，起到单向止动的作用，从而使得弧形片9能够将待测物体夹紧，也使得金属弹片11能够与待测物体很好的贴合。而在需要放松弧形片9时，则解除止动机构的单向止动，在金属弹片11的恢复力作用下，使得弧形片9重回自然状态。

通常能够实现上述发明目的的机械结构为带摇杆的棘轮棘爪机构，通过摇杆带动棘爪移动，从而实现单向止动和解除止动状态的目的。但是，摇杆棘轮棘爪机构的棘爪与摇杆为一体，在使用过程中，会发生串动，无法对棘爪进行很好的定位，容易失效。因此本发明提出一种新的可解除止动功能的单向止动机构，如图2、图3所示，具体为：滑杆12上部侧壁设置有止动齿15，所述止动齿15上表面与滑杆12截面平行、侧面向下倾斜(与棘齿类似)；所述止动齿15沿滑杆12轴向紧邻设置有若干个、且首末两止动齿15之间的距离大于滑杆 12的运动行程，而滑杆12的运动行程应当满足，弧形片9的上端在收拢状态下能够接触。

上述止动机构，还包括上端固定在套筒10内壁，向内弯曲的弧形的且具有弹性的止动片 16，所述止动片16与套筒10固定点下端的套筒10侧壁与可小角度转动的拨动杆17中部铰接，所述止动片16下端与拨动杆17内端铰接，以形成不稳定的三连杆机构(止动片16具有弹性可拉直)。可知的是，位于止动片16固定点下端的套筒10侧壁开设有共拨动杆17穿过的且向下倾斜的通孔27，从而限制拨动杆17可顺时针小角度转动。同时所述止动片16下端自然状态下由于弹性回复力的作用紧紧的低靠在两止动齿15之间，以防止滑杆12回移，故通过拨动杆17能够限制止动片16上移。在实际运用中，在套筒10的下部还固定有环形衬套 26，衬套26内孔与滑杆12适配，能够对滑杆12起到限位、导向的作用。

作为优选的是，所述止动片16与套筒10连接的根部设置有凸起18，防止制止动片16 在拨打杆17拉动时形变量过大，而产生塑性变形。利用杠杆原理，所述拨动杆17位于套筒 10外部杆体的长度大于位于套筒10内部杆体的，能够轻便的使止动片16的弧度变形，从而将止动片16的下端从两止动齿15之间移出。

使用该不放线测试杆塔接地电阻的装置测试塔杆接地电阻的方法，包括以下步骤：

S1.使用扳手，将一待测杆塔避雷引下线与杆塔构件分离；

S2.将测试触手6的导线与第一密封电接头连接，其连接状态如图6所示；将一个测试触手6与上述杆塔塔身构件连接，另一测试触手6与引下线连接，其连接状态如图4所示，从而将装置串联接入上述杆塔塔身与引下线之间，形成接地电阻回路；具体部件连接如图8所示，而对于有多基杆塔避雷线与杆塔相连的情况，等效电路图如图9所示(图中R1、R2、…… Rn为杆塔各基接地电阻，Z1、Z2、……Zn为杆塔的阻抗，Zb1、Zb2、……Zbn为避雷线阻抗及接触电阻之和)；

S3.接通电源，通过操作面板4启动测试任务，微处理器控制测试电路主体进行硬件初始化；并输出高于50Hz的电压，本实施例为70Hz，以给接地电阻回路接入恒定的电压；

S4.由电流采样电路采集接地电阻回路中的电流信息，经保护开关和A/D转换电路后，传输给微处理器，微处理器对接收到的信号进行数字滤波处理，实现干扰信号的屏蔽，以获取准确的电流信息；

S5.微处理器根据欧姆定律，由接入的电压和采集到的电流，计算整个接地电阻回路的电阻值；

S6.微处理器将计算得到的电阻值保存在存储器中，并在显示屏上进行显示。

本发明的测试回路中，通过70HZ的测试电压源对电力杆塔回路提供测试电压，并通过电流采样电路采集测试回路中的电流信息，经A/D转换后传回微处理器；在微处理器中，对电流信息进行干扰屏蔽后，与70HZ测试电压源反馈的电压信息相结合，通过欧姆定律，将电压信息除以电流信息，即可以计算得到测试回路中的总电阻。实际上，杆塔间的架空地线电阻很小，比于接地电阻和避雷电阻差了几个数量级，可忽略不计；可以认为各个杆塔的电阻(避雷电阻和接地电阻)呈并联状态，而一条输电线路，一般存在上百基杆塔，因此其他电阻几乎可以忽略不计；故计算得到的总电阻从整体上能够反映出待测塔杆的接地电阻和避雷电阻之和。需要说明的是，在雷电情况下，对待测杆塔起到防雷接地作用的也是接地电阻和避雷电阻之和；即，一旦发生雷击，雷电流通道将分别沿着杆塔及避雷线回路流向下一基杆塔，与本项目测试采用的回路一致，具有极高的可信度，且采用发明测试时，能检查塔头与避雷线的连接问题，及时安全隐患便于及时处理。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种不放线测试杆塔接地电阻的装置，包括壳体(1)，其特征在于：所述壳体(1)内设置有用于安装测试电路主体(2)的屏蔽腔(3)、顶面设置有操作面板(4)，所述屏蔽腔(3)一侧壁间隔设置有两连接测试触手(6)的第一密封电接头(7)、另一侧壁设置有两连接电源的第二密封电接头(8)；

所述测试电路主体(2)包括分别与微处理器电连的电压整流电路、电流采样电路、A/D转换电路、复位电路、存储器、显示屏，所述测试电路主体(2)控制按钮均设置在操作面板(4)内，所述操作面板(4)设置有显示屏观察窗，所述微处理器输出电压经D/A转换电路、放大电路后输出，所述电流采样电路与微处理器之间还连接有A/D转换电路；

所述测试触手(6)包括两可相对收拢的弧形片(9)，两所述弧形片(9)向内弯曲且一端分别铰接在套筒(10)上端两侧、另一端分别与向上弯的弧形金属弹片(11)端部固定连接，所述金属弹片(11)弧底底面固定有滑杆(12)；

所述滑杆(12)插设在套筒(10)内并通过止动机构限制滑动，所述止动机构在自然状态限制滑杆(12)仅可向下滑动、在收拢状态解除对滑杆(12)的限制，所述滑杆(12)下端与测试电路主体(2)电连。

2.根据权利要求1所述的不放线测试杆塔接地电阻的装置，其特征在于：所述止动机构包括设置在滑杆(12)上部侧壁的止动齿(15)，所述止动齿(15)上表面与滑杆(12)截面平行、侧面向下倾斜，所述止动齿(15)沿滑杆(12)轴向紧邻设置有若干个、且首末两止动齿(15)的距离大于滑杆(12)的运动行程；

还包括上端固定在套筒(10)内壁的内弯的弧形弹性止动片(16)，所述止动片(16)与套筒(10)固定点下端的套筒(10)侧壁与可小角度转动的拨动杆(17)中部铰接，所述止动片(16)下端与拨动杆(17)内端铰接，所述止动片(16)下端自然状态下低靠在两止动齿(15)之间、并由拨动杆(17)限制上移。

3.根据权利要求2所述的不放线测试杆塔接地电阻的装置，其特征在于：所述止动片(16)与套筒(10)连接根部相对的套筒(10)筒壁设置有凸起(18)。

4.根据权利要求2或3所述的不放线测试杆塔接地电阻的装置，其特征在于：所述拨动杆(17)位于套筒(10)外部杆体的长度大于位于套筒(10)内部杆体的。

5.根据权利要求1所述的不放线测试杆塔接地电阻的装置，其特征在于：所述测试电路主体(2)还包括硬件保护电路和保护开关，所述保护开关设置于电流采样电路的输出端与A/D转换电路之间，所述硬件保护电路的输入端与电流采样电路连接，所述硬件保护电路的输出端与保护开关连接。

6.根据权利要求1所述的不放线测试杆塔接地电阻的装置，其特征在于：所述壳体(2)内还设置有电源腔(13)，所述电源腔(13)内设置有可充电电源模块(14)，所述电源模块(14)与测试电路主体(2)电连。

7.根据权利要求1所述的不放线测试杆塔接地电阻的装置，其特征在于：所述第一密封电接头(7)、第二密封电接头(8)均包括内端插设在屏蔽腔(3)侧壁的导电座(19)，所述导电座(19)外套设有绝缘橡胶套，所述导电座(19)外端设置接线柱(20)、内端与测试电路主体(2)电连。

8.根据权利要求7所述的不放线测试杆塔接地电阻的装置，其特征在于：所述接线柱(20)外端设置有接线腔(21)，所述接线腔(21)前端适配有绝缘橡胶套、内设置有向外倾斜的弹性导电片(22)，所述弹性导电片(22)与导电座(19)电连，所述接线柱(20)侧壁插接有绝缘按压件(23)；

所述绝缘按压件(23)底端直径大于杆部直径，所述绝缘按压件(23)底端穿过接线腔(21)侧壁抵靠在弹性导电片(22)的斜面上，所述绝缘按压件(23)底端设置有共导线穿过的凹缺(24)，所述导电座(19)设置有容纳导线端头的接触孔(25)。

9.使用权利要求1～8任意一项所述的不放线测试杆塔接地电阻的装置测试塔杆接地电阻的方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1.将一待测杆塔避雷引下线与杆塔构件分离；

S2.将装置串联接入S1所述的杆塔塔身与引下线之间，形成接地电阻回路；

S3.给接地电阻回路接入恒定的电压；

S4.采集接地电阻回路中的电流信息；

S5.由接入的电压和采集到的电流，计算整个接地电阻回路的电阻值；

S6.存储并显示计算结果。

10.根据权利要求9所述的测试塔杆接地电阻的方法，其特征在于：步骤S4中，采集到接地电阻回路中的电流信息后并进行数字化滤波处理。