CN116368388A - 自动回路电阻测量装置的自校准系统和程序 - Google Patents

Abstract

用于自动回路电阻测量装置的自校准系统，包括连接到电阻传感器(2)的处理装置(1)，具有壳体(4)，壳体(4)内部具有带存储器的微处理器；辅助回路(5)，其与具有开关(7)的至少两个精密电阻(6)并联；通信装置；和电源装置。自动回路电阻测量装置的自动自校准程序，具有与前一个类似的系统，包括用于获得测量装置的归一化校准曲线(8.1)并将归一化值(8.2)引入存储器的初始阶段(8)，以及自校准阶段(9)，其中包括用于获得测量装置回路电阻(Rb)范围(10)的阶段，以及计算(14)回路电阻的值。

Description

自动回路电阻测量装置的自校准系统和程序

技术领域

本发明对应于回路电阻测量装置的技术领域，其具有带接地导体的回路电阻传感器，并且其中测量装置的校准曲线具有至少两个不同的值范围，并且具体地涉及用于这些测量装置的自校准系统和程序。

背景技术

为了验证接地系统，回路电阻的检查和测量主要应用于TN和IT配电系统，其中保护系统基于保险丝或断路器。

当一定的漏电流离开接地棒时，该电流的很大一部分通过变压器次级杆和发生故障的线路导体返回到装置。因此，有短路电流流过故障回路并增加线路中的负载电流。

由于影响测量不确定性的大量变量(温度、涡流、传感器的几何微观变化、电缆的长度和几何形状等)，回路电阻的测量存在稳定性问题。这就是为什么难以使这种类型的传感器在任何条件和环境中都具有完全稳定的响应的原因。

此外，当它是无人值守的设备时，即不需要安装人员连续操作时，这意味着在正常使用条件下，传感元件正在监控接地系统的导体，这给比较校准过程带来了困难，因为总是存在一个值未知的并联回路。

回路电阻传感器在市场上销售，并且容易找到执行这种回路电阻测量功能的紧凑型手持式测量装置。在这些设备上，很容易对设备进行维护、验证和校准，因为它们始终是可访问的，并且可以连接阻抗值已知的回路。

无人看管的设备会出现问题，因为它们无法自主执行测量回路电阻的任务，因为所使用的传感器由于自然原因(例如温度、湿度等)和人为原因(例如，在安装传感器期间进行的位置和紧固)而存在均匀性问题。这些变量对测量结果有影响，因此有必要纠正这种偏差。但是，初始修正是不够的，因为由于上述自然原因，这种偏差可能会从一天变化到下一天。

在现有技术中，不知道是否存在任何具有任何自校准机制的阻抗测量装置或允许设备自校准的系统，因此，在由所述设备执行其周期性是可编程的每个测量之前，进行自校准。

发明内容

这里介绍的自动回路电阻测量装置的自校准系统涉及具有用于接地导体的回路电阻传感器的测量装置，并且测量装置的校准曲线至少具有两个不同的值范围。

该自校准系统包括连接到电阻传感器并由容纳壳体形成的处理装置，其内部包括具有存储内存的微处理器、辅助回路、与数据接收装置的通信装置和电源装置。

就其本身而言，辅助回路通过开关分别连接到至少两个精密电阻，其中每个电阻具有特定值，这些值彼此不同，使得校准曲线的每个范围内至少有一个电阻值。

该系统具有接地阻抗计算算法，允许将该系统应用于监视由物理接地闭合的回路。这允许测量接地电阻。

在本说明中，提出了一种用于自动回路电阻测量装置的自校准程序，用于通过上述定义的自校准系统调整电流注入频率。

该程序包括获得测量装置的归一化校准曲线的初始阶段，并在系统的存储器中引入所述校准曲线的归一化值，以及具有获得测量装置回路电阻范围的第一阶段的自校准阶段。

该第一阶段通过顺序导通对应于归一化校准曲线的每个范围的至少一个电阻的开关来进行，以便每个开关的连接在测量装置的回路和与所述开关相关的相应电阻的辅助回路之间配置等效电路。

最后，进行回路电阻的值计算的第二阶段。

借助于用于自动回路电阻测量装置的自校准系统和借助于本文提出的系统进行的自校准程序，获得了现有技术的显著改进。

之所以如此，是因为实现了在每次测量之前自动调整电流注入频率的程序，从而可以使用与电流互感器特征频率的依赖性来获得要监控的电阻的确切值。

该系统也是完全自主的，允许安装人员以连续和无人值守的方式监控安装。此外，它可以保证测量的可重复性，并减少对影响测量分散的变量(温度、振动或冲击、传感器元件和加工部件之间连接电缆的长度和布置)的依赖性。

连续通信避免了建立定期验证审查的需要，因为随时可以获得有关监控回路状态的最新信息，从而减少了预防性和纠正性维护工作。

另一方面，该系统具有特定的滤波机制，以高抑制系数消除涡流引起的噪声，涡流是电气装置接地系统的典型特征，例如变频中心(CT)或变电站(SE)。

该系统还集成了一种识别相关导体中的电流脉冲的方法，局部放电(DP)的特征，这是承受电应力的系统的典型特征，例如线路绝缘子，用于传输电能的绝缘电缆，变压器等。这种特性使得能够识别老化、退化、故障等情况，这对于输配电网络资产的预防性和纠正性维护是有利的。

因此，通过它实现了自校准系统和自校准程序，该系统非常高效，可靠且可编程，并且连续且完全自主地运行。

附图说明

为了帮助更好地理解本发明的特征，根据其实际实施方式的优选示例，提供了一系列附图作为所述描述的组成部分，其中，具有说明性和非限制性，已经示出了以下内容：

图1.示出了根据本发明优选实施例的用于自动回路电阻测量装置的自校准系统的处理装置的透视图。

图2.示出了根据本发明优选实施例的用于自动回路电阻测量装置的自校准系统的辅助回路示意图。

图3.示出了根据本发明优选实施例的自动回路电阻测量装置的自主自校准程序的框图。

图4.1和4.2.-分别显示了根据本发明优选实施例的用于自动回路电阻测量装置的自主自校准程序的测量装置的归一化校准曲线和特性校准曲线。

具体实施方式

鉴于所提供的附图可以看出，在本发明的优选实施例中，本文提出的自校准系统如何用于具有用于接地导体3的回路电阻传感器2的自动回路电阻测量装置，并且其中测量装置的校准曲线具有至少两个不同的值范围。

在该实施例中，所述校准曲线如图4.2所示，具体地贯穿三个值范围。

如图1所示，该系统包括与电阻传感器2连接的处理装置1，其中所述处理装置1由壳体4形成。

在壳体4内部，处理装置1包括具有存储内存的微处理器、通过开关7分别与至少两个精密电阻6并联连接的辅助回路5、用于与数据接收装置通信的装置，以及电源装置。

每个精密电阻6都有一定的值，这些值彼此不同，使得在校准曲线的每个范围内至少有一个电阻值。

在本发明的该优选实施例中，如图4.2所示的校准曲线具有三个不同的值范围，该系统包括许多精密电阻6并且具有使得至少两个精密电阻6的值在每个回路电阻范围内。

因此，在这种特定情况下，如图2所示，处理装置1由六个精密电阻6组成，因此第一电阻R1和第二电阻R2的值包含在第一范围内，第三电阻R3和第四电阻R4的值包含在第二范围内，第五电阻R5和第六电阻R6包含在第三个范围内。

在本发明的这一优选实施例中，通信装置包括无线通信，具体为GSM通信。然而，在其它实施例中，它们可以通过其他类型的无线通信或通过有线通信(例如通过以太网)形成。

另一方面，在本发明的这一优选实施例中，电源装置由连接到太阳能发电系统的电池形成。在其它实施方式中，它们可以通过连接到电网或两者的组合而形成。

该说明还提出了用于自动回路电阻测量装置的自主自校准程序，用于通过先前定义的自校准系统调整电流注入频率。

该程序包括用于获得测量装置的归一化校准曲线8.1的初始阶段8，如图4.1所示，并在处理装置的存储器中引入所述校准曲线的归一化值8.2。从该曲线中，通过两个变量K1和K2(增益和偏移)可以获得相应的特性曲线，如图4.2所示。

该特征曲线响应公式：(K1x归一化曲线)+K2。

该程序又具有由一系列阶段组成的自校准阶段9。

因此，所述自校准级9包括用于获得范围10的第一阶段，在所述范围10中包括装置的回路电阻Rb，其中，回路电阻Rb是通过顺序导通归一化校准曲线的每个范围的两个精密电阻6的相应开关7来获得的，从而每个开关7之间的连接在测量装置的回路和辅助回路5之间配置了等效电路，该辅助回路5对应于与所述开关7相关联的精密电阻6。

这样，六个电阻(R1至R6)中的每一个都按顺序连接，直到获得测量装置的回路电阻Rb的范围。

在本发明的本优选实施例中，获得包括测量装置的回路电阻Rb的范围10包括测量11对应于至少一个精密电阻6的等效电路的装置的所述回路电阻Rb的值，以及所获得的值与所述精密电阻6的值的比较12，其中，所述测量11和比较12是在导通开关7之后进行的。

如图3所示，在电阻n的一般情况下，此过程表示为，获得范围的相位如下：

首先，在图3的一般情况下，通过导通第一个开关来连接第一个范围的第一个电阻13(n)。在所提出的采用六个电阻的实施例中，电阻R1已连接。

在测量回路和辅助回路5之间，产生一个并联两个电阻的电路，等效电路是一个带有电阻的电路，其值是两个相互连接的电阻的并联电阻值，公式如下：

连接第一个电阻13(n)后，进行等效并联电路(R并联)的电阻测量11。在本发明的采用六个精密电阻的优选实施例中，连接第一范围的电阻R1，用其值和等效并联电路(R并联)的电阻值，我们从前面的公式求解，得到一个测量回路电阻Rb的电阻值，但该电阻值是未知的。

使用确定的算法，系统分析为器件的回路电阻Rb获得的电阻值是否属于第一个连接的电阻R1的范围。为此，对获得的值进行比较12，如果所述电阻值，即对应于所述精密电阻器6的测量回路电阻Rb的值，在本实施例的中是第一电阻R1，大于其值的1/4且小于其值的3/4，也就是说，如果0.25R1<Rb<0.75R1(对于一般情况为0.25Rn<Rb<0.75Rn)。

如果所述比较12为是12.1，则用于获得范围的阶段结束，测量装置的回路电阻Rb的范围与所述精密电阻6的范围相同，在本实施例中为第一电阻R1。

在这种情况下，知道测量装置的回路电阻Rb的范围，将进行回路电阻的值的第二个计算阶段14。

另一方面，如果通过第一个精密电阻获得的回路电阻Rb的值小于其值的1/4或大于其值的3/4，则比较12为否12.2，在这种情况下，开关的顺序导通继续，在这种情况下，开关对应于与前一个连续的精密电阻(n+1)，(在本实施例中，第二电阻R2的开关将被导通)。

同样，在计算回路电阻Rb值时，考虑对应于该新电阻(n+1)的等效电路相对于前一个电阻连续，并且重复测量11等效并联电路(R并联)电阻的步骤，获得测量装置的回路电阻Rb并检查对应于精密电阻6的所述回路电阻Rb，是否大于其值的1/4且小于其值的3/4。

一旦获得测量装置的回路电阻Rb范围，对于包括计算回路电阻的值的第二阶段，对该范围的每个精密电阻6执行此操作。因此，在本发明的本优选实施例中，如果已经获得测量装置的回路电阻Rb与第一电阻R1在相同的范围内，则对所述确定范围的两个电阻(R1和R2)进行计算。

在本发明的本优选实施例中，如果对于相同范围获得的回路电阻的值之间的比较15小于1％，则该值是正确的15.1，并且回路电阻的测量16在注入电流的频率值相同且所有开关7断开的情况下进行。

因此，下一步是导通13(n)第一电阻R1的开关7，并测量11(n)所述第一电阻(R1或泛指为n)的等效并联电路(R并联)的电阻值。

接下来，导通13(n+1)相同范围内的连续电阻的开关7，在这种情况下一般为R2或(n+1)，并且测量11(n+1)所述第二电阻的等效并联电路(R并联)的电阻值。

使用这两个值，可以比较15相同范围内获得的回路电阻的值。如果该值小于1％，即如果满足Rn/R(n+1)<1％，则该值是正确的15.1，则在注入电流的频率值相同且所有开关7断开的情况下，进行回路电阻的测量16。

相反，如果对相同范围获得的回路电阻的值的比较15得到大于1％的值，则该值不正确15.2，则修改17注入电流频率值，使其增加1％，并再次执行回路电阻的值的计算14。

所描述的实施例仅构成本发明的一个示例，因此，本说明书中使用的具体细节、术语和短语不应被视为限制性，而应仅理解为权利要求的基础和提供可理解的描述的代表性基础，以及向本领域技术人员提供足够的信息以应用本发明。

Claims (14)

1.一种用于自动回路电阻测量装置的自校准系统，其特征在于，所述测量装置具有用于接地导体(3)的回路电阻传感器(2)，并且其中，所述测量装置的校准曲线至少具有两个不同的值范围，所述自校准系统包括连接到所述电阻传感器(2)的处理装置(1)，其中所述处理装置(1)由容纳壳体(4)形成，其内部包括：

具有存储内存的微处理器；

辅助回路(5)，所述辅助回路(5)分别通过开关(7)与至少两个精密电阻(6)并联连接，其中，每个所述精密电阻(6)具有特定值，所述值彼此不同，使得在所述校准曲线的每个范围内至少包含一个电阻值；

与数据接收设备通信的装置；

电源装置。

2.根据权利要求1所述的自校准系统，其特征在于，包括多个所述精密电阻(6)，使得对于所述精密电阻(6)的每一级，至少两个所述精密电阻(6)具有在相同回路电阻范围内的值。

3.根据上述任何一项权利要求所述的自校准系统，其特征在于，所述通信的装置由经由以太网的有线通信构成。

4.根据权利要求1和2中任一项所述的自校准系统，其特征在于，所述通信的装置由无线通信构成。

5.根据权利要求4所述的自校准系统，其特征在于，无线通信由GSM通信形成。

6.根据上述任何一项权利要求所述的自校准系统，其特征在于，所述电源装置由连接到太阳能系统的电池形成。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的自校准系统，其特征在于，所述电源装置是通过与电网的连接而形成的。

8.一种用于自动回路电阻测量装置的自主自校准程序，其特征在于，用于通过如权利要求1至7中任何一项所述的自校准系统来调节电流注入频率，包括初始阶段(8)和自校准阶段(9)，所述初始阶段(8)用于获得所述测量装置的归一化校准曲线(8.1)，并将所述校准曲线的归一化值(8.2)引入到处理装置的存储器中，所述自校准阶段(9)包括如下阶段：

通过从对应于每个精密电阻(6)的开关(7)的顺序导通(13(n))连接归一化校准曲线(8.1)的每个范围的至少一个所述精密电阻(6)来获得其中包括已测量的回路电阻(Rb)的范围(10)，从而每个开关(7)的导通在所述测量装置的回路和辅助回路(5)之间配置了等效电路，所述辅助回路(5)对应于与所述开关(7)相关联的精密电阻(6)；以及

计算(14)回路电阻的值。

9.根据权利要求8所述的自主自校准程序，其特征在于，获得其中包括所述测量装置的回路电阻(Rb)的范围(10)包括，测量(11)对应于至少一个所述精密电阻(6)的所述等效电路的所述回路电阻(Rb)的值，以及比较(12)相对于所述精密电阻(6)的值获得的值，其中，所述测量(11)和比较(12)与所述开关(7)的导通同时进行。

10.根据权利要求9所述的自主自校准程序，其特征在于，如果对应于所述精密电阻(6)的所述测量装置的所述回路电阻(Rb)的值大于其值的1/4且小于其值的3/4，则比较(12)为是(12.1)，且获得范围(10)的阶段结束，所述测量装置的所述回路电阻(Rb)的范围与所述精密电阻(6)相同。

11.根据权利要求9所述的自主自校准程序，其特征在于，如果对应于所述精密电阻(6)的所述测量装置的所述回路电阻(Rb)的值小于其值的1/4或大于其值的3/4，则比较(12)为否(12.2)，并且执行对应于与前一个精密电阻(6)相连续的精密电阻(6)的所述等效电路的所述测量装置的所述回路电阻Rb的计算。

12.根据权利要求8至11任一项所述的自主自校准程序，其特征在于，如果每个范围至少有两个所述精密电阻(6)，则对所述范围的每个所述精密电阻(6)执行所述回路电阻的值的计算(14)。

13.根据权利要求12所述的自主自校准程序，其特征在于，如果对相同范围得到的回路电阻的值(15)之间的比较小于1％，则所述值是正确的(15.1)，并且在注入电流频率值相同且所有开关(7)断开的情况下，进行所述回路电阻的测量(16)。

14.根据权利要求12所述的自主自校准程序，其特征在于，如果对相同范围获得的回路电阻的值(15)的比较大于1％，则所述值不正确(15.2)，并且通过将注入电流频率值增加1％来修改(17)所述注入电流频率值，并再次执行所述回路电阻的值的计算(14)。

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