CN116679130A - 一种接地电阻的确定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接地电阻的确定装置及方法，涉及测试领域，包括控制器、脉冲信号发生器、接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路；控制器与脉冲信号发生器、接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路连接，脉冲信号发生器与接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路连接；控制器控制脉冲信号发生器发送脉冲信号至接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路，根据接地电阻测试回路发送的脉冲信号确定的接地电阻的阻值大于电阻阈值时，当前接地电阻可能故障，根据脉冲信号发生器发送至土壤导电率测试回路的脉冲信号的时间及土壤导电率测试回路返回的脉冲信号的时间确定土壤的导电率，若土壤的导电率正常则排除土壤因素，确定接地电阻出现故障，结果更加准确。

Description

一种接地电阻的确定装置及方法

技术领域

本发明涉及测试领域，特别是涉及一种接地电阻的确定装置及方法。

背景技术

随着全球对可再生能源的需求增加和对气候变化的关注，风能作为一种清洁、可再生的能源被广泛采用。高山地区具有强风资源，尤其是山谷和山脊地形，使其成为风能开发的潜在热点区域。然而，高山风电机组面临着特殊的气候和地质条件，如频繁的雷击、强风、极低温度等。故而良好的接地系统对于保护设备和人员的安全至关重要。通过确定接地电阻，可以确保接地系统的有效性和可靠性，及时发现和解决潜在的安全隐患。相关技术中往往采用中断接地系统，确定接地线圈的电流和测量点间的电压降来确定接地电阻，此方法会影响风电机组的正常运行与发电；此外，相关技术还可以通过施加已知电流并测量参考电极与测试电极之间的电压，利用欧姆定律得到电阻，但所测得的接地电阻中包括有检测棒和土壤间的接触电阻，而该接触电阻与检测棒对土壤接触的紧密程度有很大关系，因此存在很大误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种接地电阻的确定装置及方法，当前接地电阻可能有故障时排除土壤的因素，确定接地电阻出现故障更加准确。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种接地电阻的确定装置，包括控制器、脉冲信号发生器、接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路；

所述控制器分别与所述脉冲信号发生器、所述接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路连接，所述脉冲信号发生器分别与所述接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路连接，所述接地电阻测试回路及所述土壤导电率测试回路还与土壤接触；

所述控制器用于控制所述脉冲信号发生器发送脉冲信号至所述接地电阻测试回路及所述土壤导电率测试回路，接收所述接地电阻测试回路返回的脉冲信号并确定所述接地电阻的阻值，根据所述脉冲信号发生器发送至所述土壤导电率测试回路的脉冲信号的时间及所述土壤导电率测试回路返回的脉冲信号的时间确定所述土壤的导电率，在所述接地电阻大于电阻阈值且所述土壤的导电率正常时确定所述接地电阻出现故障。

另一方面，所述接地电阻测试回路包括第一电阻、第二电阻、第一示波器、第一传输线及第一探针；

所述第一电阻的第一端及所述第二电阻的第一端连接的公共端与所述脉冲信号发生器的输出端连接，所述第一电阻的第二端接地，所述第二电阻的第二端及所述第一探针的第一端及所述第一示波器均与所述第一传输线连接，所述第一探针的第二端与土壤接触，所述第一示波器还与所述控制器连接；

所述第一电阻及所述第二电阻用于限流，所述第一传输线用于将所述脉冲信号发生器发送的脉冲信号发送至所述第一探针，并将所述第一探针发送的脉冲信号发送至所述第一示波器，所述第一示波器用于将所述第一探针通过所述第一传输线传回的脉冲信号的电流峰值发送至所述控制器。

另一方面，接收所述接地电阻测试回路返回的脉冲信号并确定所述接地电阻的阻值，包括：

根据所述接地电阻测试回路返回的脉冲信号及接地电阻关系式确定所述接地电阻的阻值；

其中，U_R2为所述第二电阻两端的电压，I为所述接地电阻测试回路返回的脉冲信号的电流峰值，R₁为所述第一电阻的阻值，R₂为所述第二电阻的阻值，R_d为所述接地电阻的阻值。

另一方面，所述土壤导电率测试回路包括第二示波器、第二传输线及第二探针；

所述第二示波器分别与所述脉冲信号发生器的输出端、所述第二传输线的第一端及所述控制器连接，所述传输线的第二端与所述第二探针的第一端连接，所述第二探针的第二端与土壤接触；

所述第二示波器用于将所述第二探针反射的脉冲信号及土壤反射的脉冲信号发送至所述控制器。

另一方面，根据所述脉冲信号发生器发送至所述土壤导电率测试回路的脉冲信号的时间及所述土壤导电率测试回路返回的脉冲信号的时间确定所述土壤的导电率，包括：

根据所述第二探针通过所述第二传输线返回的脉冲信号的反射时间t₁、所述土壤通过所述第二传输线返回的脉冲信号的反射时间为t₁+t₂及介电常数关系式确定所述土壤的介电常数；

其中，ε为所述土壤的介电常数，L为所述第二探针的长度，C为电磁波在真空中的传播速度；

根据所述土壤的介电常数确定所述土壤的导电率。

另一方面，还包括三位置继电器、第一可控开关及第二可控开关；

所述三位置继电器的第一线圈的第一端及第二线圈的第一端均与电源连接，所述第一线圈的第二端与所述第一可控开关的第一端连接，所述第二线圈的第二端与所述第二可控开关的第一端连接，所述第一可控开关的控制端及所述第二可控开关的控制端均与所述控制器连接，所述第一可控开关的第二端及所述第二可控开关的第二端均接地，所述三位置继电器的固定触点与所述脉冲信号发生器的输出端连接，所述三位置继电器的第一动触点与所述接地电阻测试回路连接，所述第二动触点悬空，所述第三动触点与所述土壤导电率测试回路连接；

控制所述脉冲信号发生器发送脉冲信号至所述接地电阻测试回路及所述土壤导电率测试回路，包括：

控制所述第一可控开关导通，以便所述三位置继电器的第一线圈得电，所述固定触点与所述第一动触点连接，所述脉冲信号发生器发送脉冲信号至所述接地电阻测试回路或控制所述第二可控开关导通，以便所述三位置继电器的第二线圈得电，所述固定触点与所述第三动触点连接，所述脉冲信号发生器发送脉冲信号至所述土壤导电率测试回路。

另一方面，所述控制器还用于在所述接地电阻不大于预设安全电阻时及所述土壤导电率异常时，控制所述第一可控开关及所述第二可控开关均关断，以便所述固定触点与所述第二动触点连接。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种接地电阻的确定方法，应用于上述的接地电阻的确定装置，所述接地电阻的确定装置包括控制器、脉冲信号发生器、接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路；

所述控制器分别与所述脉冲信号发生器、所述接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路连接，所述脉冲信号发生器分别与所述接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路连接，所述接地电阻测试回路及所述土壤导电率测试回路还与土壤接触；

所述接地电阻的确定方法包括：

控制所述脉冲信号发生器发送脉冲信号至所述接地电阻测试回路；

接收所述接地电阻测试回路返回的脉冲信号；

根据所述接地电阻测试回路返回的脉冲信号的电压确定所述接地电阻；

在所述风电机组的接地电阻大于电阻阈值时，控制所述脉冲信号发生器发送脉冲信号至所述土壤导电率测试回路；

接收所述土壤导电率测试回路返回的脉冲信号；

根据所述脉冲信号发生器发送至所述土壤导电率测试回路的脉冲信号的时间及所述土壤导电率测试回路返回的脉冲信号的时间确定土壤的导电率；

在所述土壤的导电率正常时确定所述接地电阻出现故障。

另一方面，所述接地电阻的确定装置还包括三位置继电器、第一可控开关及第二可控开关；

所述三位置继电器的第一线圈的第一端及第二线圈的第一端均与电源连接，所述第一线圈的第二端与所述第一可控开关的第一端连接，所述第二线圈的第二端与所述第二可控开关的第一端连接，所述第一可控开关的控制端及所述第二可控开关的控制端均与所述控制器连接，所述第一可控开关的第二端及所述第二可控开关的第二端均接地，所述三位置继电器的固定触点与所述脉冲信号发生器的输出端连接，所述三位置继电器的第一动触点与所述接地电阻测试回路连接，所述第二动触点悬空，所述第三动触点与所述土壤导电率测试回路连接；

控制所述脉冲信号发生器发送脉冲信号至所述接地电阻测试回路，包括：

控制所述第一可控开关导通，所述第二可控开关关断；

在所述风电机组的接地电阻大于预设电阻阈值时，控制所述脉冲信号发生器发送脉冲信号至所述土壤导电率测试回路，包括：

控制所述第二可控开关导通，所述第一可控开关关断。

另一方面，根据所述接地电阻测试回路返回的脉冲信号的电压确定所述接地电阻之后，还包括：

在所述接地电阻不大于预设安全电阻时，控制所述第一可控开关及所述第二可控开关均关断；

根据所述土壤的导电率确定所述接地电阻是否出现故障之后，还包括：

在所述土壤导电率异常时，控制所述第一可控开关及所述第二可控开关均关断。

本发明公开了一种接地电阻的确定装置及方法，涉及测试领域，包括控制器、脉冲信号发生器、接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路；控制器与脉冲信号发生器、接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路连接，脉冲信号发生器与接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路连接；控制器控制脉冲信号发生器发送脉冲信号至接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路，根据接地电阻测试回路发送的脉冲信号确定的接地电阻的阻值大于电阻阈值时，当前接地电阻可能故障，根据脉冲信号发生器发送至土壤导电率测试回路的脉冲信号的时间及土壤导电率测试回路返回的脉冲信号的时间确定土壤的导电率，若土壤的导电率正常则排除土壤因素，确定接地电阻出现故障，结果更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种接地电阻的确定装置的结构示意图；

图2为本发明提供的一种接地电阻测试回路的结构示意图；

图3a为本发明提供的一种土壤导电率测试回路的结构示意图；

图3b为本发明提供的一种脉冲信号传输时间示意图；

图4为本发明提供的另一种接地电阻的确定装置的结构示意图；

图5为本发明提供的一种接地电阻的确定方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种接地电阻的确定装置及方法，当前接地电阻可能有故障时排除土壤的因素，确定接地电阻出现故障更加准确。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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。

图1为本发明提供的一种接地电阻的确定装置的结构示意图，该接地电阻的确定装置，包括控制器1、脉冲信号发生器2、接地电阻测试回路3及土壤导电率测试回路4；

控制器1分别与脉冲信号发生器2、接地电阻测试回路3及土壤导电率测试回路4连接，脉冲信号发生器2分别与接地电阻测试回路3及土壤导电率测试回路4连接，接地电阻测试回路3及土壤导电率测试回路4还与土壤接触；

控制器1用于控制脉冲信号发生器2发送脉冲信号至接地电阻测试回路3及土壤导电率测试回路4，接收接地电阻测试回路3返回的脉冲信号并确定接地电阻的阻值，根据脉冲信号发生器2发送至土壤导电率测试回路4的脉冲信号的时间及土壤导电率测试回路4返回的脉冲信号的时间确定土壤的导电率，在接地电阻大于电阻阈值且土壤的导电率正常时确定接地电阻出现故障。

相关技术中存在着在测量的过程中需要将接地系统中断，确定接地线圈的电流和测量点间的电压降来确定接地电阻，此方法会影响风电机组的正常运行与发电；此外，相关技术还可以通过施加已知电流并测量参考电极与测试电极之间的电压，利用欧姆定律得到电阻，但所测得的接地电阻中包括有检测棒和土壤间的接触电阻，而该接触电阻与检测棒对土壤接触的紧密程度有很大关系，因此存在很大误差。

本申请设置了与土壤接触的接地电阻测试回路3及土壤导电率测试回路4，在脉冲信号发生器2发送脉冲信号至接地电阻测试回路3时，由于接地电阻的存在，返回的脉冲信号表征的电流值与接地电阻的大小呈负相关，所以根据接地电阻测试回路3返回的脉冲信号可以确定接地电阻的大小。若此时的接地电阻大于电阻阈值，并不一定是接地电阻出现了故障，还有可能是由于土壤本身的导电率异常进而导致接地电阻变大。

所以需要控制脉冲信号发生器2发送脉冲信号至土壤导电率测试回路4，土壤的导电率会影响脉冲信号的传播速度，那么获取脉冲信号发生器2发送脉冲信号的时间以及土壤导电率测试回路4返回脉冲信号的时间，就可以确定土壤导电率。若土壤导电率为正常状态，那么接地电阻过大的原因为接地电阻本身出现了故障，运维人员需要检查接地电阻；若土壤导电率为异常状态，那么接地电阻过大的原因由于土壤导电率造成。

本发明公开了一种接地电阻的确定装置，涉及测试领域，包括控制器1、脉冲信号发生器2、接地电阻测试回路3及土壤导电率测试回路4；控制器1与脉冲信号发生器2、接地电阻测试回路3及土壤导电率测试回路4连接，脉冲信号发生器2与接地电阻测试回路3及土壤导电率测试回路4连接；控制器1控制脉冲信号发生器2发送脉冲信号至接地电阻测试回路3及土壤导电率测试回路4，根据接地电阻测试回路3发送的脉冲信号确定的接地电阻的阻值大于电阻阈值时，当前接地电阻可能故障，根据脉冲信号发生器2发送至土壤导电率测试回路4的脉冲信号的时间及土壤导电率测试回路4返回的脉冲信号的时间确定土壤的导电率，若土壤的导电率正常则排除土壤因素，确定接地电阻出现故障，结果更加准确。

在上述实施例的基础上：

图2为本发明提供的一种接地电阻测试回路的结构示意图；

在一些实施例中，接地电阻测试回路3包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一示波器31、第一传输线32及第一探针33；

第一电阻R1的第一端及第二电阻R2的第一端连接的公共端与脉冲信号发生器2的输出端连接，第一电阻R1的第二端接地，第二电阻R2的第二端及第一探针33的第一端及第一示波器31均与第一传输线32连接，第一探针33的第二端与土壤接触，第一示波器31还与控制器1连接；

第一电阻R1及第二电阻R2用于限流，第一传输线32用于将脉冲信号发生器2发送的脉冲信号发送至第一探针33，并将第一探针33发送的脉冲信号发送至第一示波器31，第一示波器31用于将第一探针33通过第一传输线32传回的脉冲信号的电流峰值发送至控制器1。

脉冲信号发生器2发出的脉冲信号经第一电阻R1、第二电阻R2、接地电阻、第一探针33、第一传输线32得到脉冲电流，脉冲电流与接地电阻的大小相关，经由第一示波器31展示并得到电流波形的峰值电流。考虑到处理器无法处理模拟信号，所以通过模数转换器将模拟信号转化为数字信号，传输到控制器1中。

需要说明的是，脉冲信号发生器2发送的脉冲信号为20kHz高频脉冲，第一示波器31为高频示波器。

第一电阻R1的作用是防止接地电阻过小，引发测试回路电流过大；第二电阻R2的作用是防止同轴传输线接触不良时，导致接地电阻测试回路3短路。第一电阻R1及第二电阻R2均为风电机组的内部电阻，风电杆塔的左侧为风电机组的内部，右侧为风电机组的外部即接地电阻。

在一些实施例中，接收接地电阻测试回路3返回的脉冲信号并确定接地电阻的阻值，包括：

根据接地电阻测试回路3返回的脉冲信号及接地电阻关系式确定接地电阻的阻值；

其中，U_R2为第二电阻R2两端的电压，I为接地电阻测试回路3返回的脉冲信号的电流峰值，R₁为第一电阻R1的阻值，R₂为第二电阻R2的阻值，R_d为接地电阻的阻值。

由于第一电阻R1与接地电阻串联后与第二电阻R2并联，并联电路的电压相等，所以由第二电阻R2两端的电压除以第一探针33得到的电流峰值，得到的是第一电阻R1与接地电阻的总和，再减去第一电阻R1的阻值得到的就是接地电阻的阻值。

图3a为本发明提供的一种土壤导电率测试回路的结构示意图；

在一些实施例中，土壤导电率测试回路4包括第二示波器41、第二传输线42及第二探针43；

第二示波器41分别与脉冲信号发生器2的输出端、第二传输线42的第一端及控制器1连接，传输线的第二端与第二探针43的第一端连接，第二探针43的第二端与土壤接触；

第二示波器41用于将第二探针43反射的脉冲信号及土壤反射的脉冲信号发送至控制器1。

图3b为本发明提供的一种脉冲信号传输时间示意图；

在一些实施例中，根据脉冲信号发生器2发送至土壤导电率测试回路4的脉冲信号的时间及土壤导电率测试回路4返回的脉冲信号的时间确定土壤的导电率，包括：

根据第二探针43通过第二传输线42返回的脉冲信号的反射时间t₁、土壤通过第二传输线42返回的脉冲信号的反射时间为t₁+t₂及介电常数关系式确定土壤的介电常数；

其中，ε为土壤的介电常数，L为第二探针43的长度，C为电磁波在真空中的传播速度；

根据土壤的介电常数确定土壤的导电率。

在确定接地电阻大于电阻阈值时，需要确定土壤的导电率。此时将高频脉冲信号通过第二传输线42传输到第二探针43，然后经第二探针43传输到土壤。

由于脉冲电磁波在不同介质中传播速度不同，且会发生反射一部分电磁波。到达第二探头的时间为t₁，到达土壤的时间为t₁+t₂，接收到由第二探头反射回脉冲信号的时间为2t₁，接收到由土壤反射回脉冲信号的时间为2(t₁+t₂)，因此脉冲信号经第二传输线42、第二探针43、土壤三种介质，会产生两次反射，且两次反射的时间差为脉冲信号在第二探针43中传输时间的2倍即2t₂。再根据介电常数关系式确定土壤的介电常数，根据介电常数确定土壤的导电率。

第二示波器41利用同步信号发生器与脉冲信号发生器2在时间上保持同步。通过4G模块将高频脉冲信号波形、两次反射信号波形和两次反射时间t₁及t₂传输到检测中心，在检测中心利用Maxwell方程组和介质中电磁波传播的特性求得复介电常数虚部，再通过科尔文公式(Cole-Cole Equation)估计土壤电导率，从而判断接地电阻异常是否为土壤电导率引发的。若非土壤电导率引发异常，则需检测中心派出检修人员到该风电机组现场。

图4为本发明提供的另一种接地电阻的确定装置的结构示意图；

在一些实施例中，还包括三位置继电器、第一可控开关Q1及第二可控开关Q2；

三位置继电器的第一线圈K1的第一端及第二线圈K2的第一端均与电源连接，第一线圈K1的第二端与第一可控开关Q1的第一端连接，第二线圈K2的第二端与第二可控开关Q2的第一端连接，第一可控开关Q1的控制端及第二可控开关Q2的控制端均与控制器1连接，第一可控开关Q1的第二端及第二可控开关Q2的第二端均接地，三位置继电器的固定触点与脉冲信号发生器2的输出端连接，三位置继电器的第一动触点与接地电阻测试回路3连接，第二动触点悬空，第三动触点与土壤导电率测试回路4连接；

控制脉冲信号发生器2发送脉冲信号至接地电阻测试回路3及土壤导电率测试回路4，包括：

控制第一可控开关Q1导通，以便三位置继电器的第一线圈K1得电，固定触点与第一动触点连接，脉冲信号发生器2发送脉冲信号至接地电阻测试回路3或控制第二可控开关Q2导通，以便三位置继电器的第二线圈K2得电，固定触点与第三动触点连接，脉冲信号发生器2发送脉冲信号至土壤导电率测试回路4。

在控制器1控制第一可控开关Q1导通时，第一线圈K1得电，会吸合固定触点与第一动触点连接，此时脉冲信号发生器2会将脉冲信号发送至接地电阻测试回路3，进而实现对接地电阻的确定。在控制器1控制第二可控开关Q2导通时，第二线圈K2得电，会吸合固定触点与第三动触点连接，此时脉冲信号发生器2会将脉冲信号发送至土壤导电率测试回路4，进而实现对土壤导电率的确定。

需要说明的是，第一可控开关Q1及第二可控开关Q2不能同时导通，控制器1仅可同时控制一个可控开关导通。

还需要说明的是脉冲信号发生器2包括DC/DC(Direct Current/Direct Current，直流/直流)模块及NE555。

在一些实施例中，控制器1还用于在接地电阻不大于预设安全电阻时及土壤导电率异常时，控制第一可控开关Q1及第二可控开关Q2均关断，以便固定触点与第二动触点连接。

在无需测量时，脉冲信号发生器2无需发送脉冲信号至接地电阻测试回路3或土壤导电率测试回路4，所以需要让固定触点与第二动触点连接，控制器1控制第一可控开关Q1及第二可控开关Q2均关断即可。

图5为本发明提供的一种接地电阻的确定方法的流程图，该接地电阻的确定方法，应用于上述的接地电阻的确定装置，接地电阻的确定装置包括控制器1、脉冲信号发生器2、接地电阻测试回路3及土壤导电率测试回路4；

控制器1分别与脉冲信号发生器2、接地电阻测试回路3及土壤导电率测试回路4连接，脉冲信号发生器2分别与接地电阻测试回路3及土壤导电率测试回路4连接，接地电阻测试回路3及土壤导电率测试回路4还与土壤接触；

该接地电阻的确定方法包括：

S51：控制脉冲信号发生器2发送脉冲信号至接地电阻测试回路3；

S52：接收接地电阻测试回路3返回的脉冲信号；

S53：根据接地电阻测试回路3返回的脉冲信号的电压确定接地电阻；

S54：在风电机组的接地电阻大于电阻阈值时，控制脉冲信号发生器2发送脉冲信号至土壤导电率测试回路4；

S55：接收土壤导电率测试回路4返回的脉冲信号；

S56：根据脉冲信号发生器2发送至土壤导电率测试回路4的脉冲信号的时间及土壤导电率测试回路4返回的脉冲信号的时间确定土壤的导电率；

S57：在土壤的导电率正常时确定接地电阻出现故障。

本申请设置了与土壤接触的接地电阻测试回路3及土壤导电率测试回路4，在脉冲信号发生器2发送脉冲信号至接地电阻测试回路3时，由于接地电阻的存在，返回的脉冲信号表征的电流值与接地电阻的大小呈负相关，所以根据接地电阻测试回路3返回的脉冲信号可以确定接地电阻的大小。若此时的接地电阻大于电阻阈值，并不一定是接地电阻出现了故障，还有可能是由于土壤本身的导电率异常进而导致接地电阻变大。

所以需要控制脉冲信号发生器2发送脉冲信号至土壤导电率测试回路4，土壤的导电率会影响脉冲信号的传播速度，那么获取脉冲信号发生器2发送脉冲信号的时间以及土壤导电率测试回路4返回脉冲信号的时间，就可以确定土壤导电率。若土壤导电率为正常状态，那么接地电阻过大的原因为接地电阻本身出现了故障，运维人员需要检查接地电阻；若土壤导电率为异常状态，那么接地电阻过大的原因由于土壤导电率造成。

在上述实施例的基础上：

在一些实施例中，接地电阻的确定装置还包括三位置继电器、第一可控开关Q1及第二可控开关Q2；

三位置继电器的第一线圈K1的第一端及第二线圈K2的第一端均与电源连接，第一线圈K1的第二端与第一可控开关Q1的第一端连接，第二线圈K2的第二端与第二可控开关Q2的第一端连接，第一可控开关Q1的控制端及第二可控开关Q2的控制端均与控制器1连接，第一可控开关Q1的第二端及第二可控开关Q2的第二端均接地，三位置继电器的固定触点与脉冲信号发生器2的输出端连接，三位置继电器的第一动触点与接地电阻测试回路3连接，第二动触点悬空，第三动触点与土壤导电率测试回路4连接；

控制脉冲信号发生器2发送脉冲信号至接地电阻测试回路3，包括：

控制第一可控开关Q1导通，第二可控开关Q2关断；

在风电机组的接地电阻大于预设电阻阈值时，控制脉冲信号发生器2发送脉冲信号至土壤导电率测试回路4，包括：

控制第二可控开关Q2导通，第一可控开关Q1关断。

在一些实施例中，根据接地电阻测试回路3返回的脉冲信号的电压确定接地电阻之后，还包括：

在接地电阻不大于预设安全电阻时，控制第一可控开关Q1及第二可控开关Q2均关断；

根据土壤的导电率确定接地电阻是否出现故障之后，还包括：

在土壤导电率异常时，控制第一可控开关Q1及第二可控开关Q2均关断。

在控制器1控制第一可控开关Q1导通时，第一线圈K1得电，会吸合固定触点与第一动触点连接，此时脉冲信号发生器2会将脉冲信号发送至接地电阻测试回路3，进而实现对接地电阻的确定。在控制器1控制第二可控开关Q2导通时，第二线圈K2得电，会吸合固定触点与第三动触点连接，此时脉冲信号发生器2会将脉冲信号发送至土壤导电率测试回路4，进而实现对土壤导电率的确定。

在无需测量时，脉冲信号发生器2无需发送脉冲信号至接地电阻测试回路3或土壤导电率测试回路4，所以需要让固定触点与第二动触点连接，控制器1控制第一可控开关Q1及第二可控开关Q2均关断即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、确定机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种接地电阻的确定装置，其特征在于，包括控制器、脉冲信号发生器、接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路；

所述控制器分别与所述脉冲信号发生器、所述接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路连接，所述脉冲信号发生器分别与所述接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路连接，所述接地电阻测试回路及所述土壤导电率测试回路还与土壤接触；

所述控制器用于控制所述脉冲信号发生器发送脉冲信号至所述接地电阻测试回路及所述土壤导电率测试回路，接收所述接地电阻测试回路返回的脉冲信号并确定所述接地电阻的阻值，根据所述脉冲信号发生器发送至所述土壤导电率测试回路的脉冲信号的时间及所述土壤导电率测试回路返回的脉冲信号的时间确定所述土壤的导电率，在所述接地电阻大于电阻阈值且所述土壤的导电率正常时确定所述接地电阻出现故障。

2.如权利要求1所述的接地电阻的确定装置，其特征在于，所述接地电阻测试回路包括第一电阻、第二电阻、第一示波器、第一传输线及第一探针；

所述第一电阻的第一端及所述第二电阻的第一端连接的公共端与所述脉冲信号发生器的输出端连接，所述第一电阻的第二端接地，所述第二电阻的第二端及所述第一探针的第一端及所述第一示波器均与所述第一传输线连接，所述第一探针的第二端与土壤接触，所述第一示波器还与所述控制器连接；

所述第一电阻及所述第二电阻用于限流，所述第一传输线用于将所述脉冲信号发生器发送的脉冲信号发送至所述第一探针，并将所述第一探针发送的脉冲信号发送至所述第一示波器，所述第一示波器用于将所述第一探针通过所述第一传输线传回的脉冲信号的电流峰值发送至所述控制器。

3.如权利要求2所述的接地电阻的确定装置，其特征在于，接收所述接地电阻测试回路返回的脉冲信号并确定所述接地电阻的阻值，包括：

根据所述接地电阻测试回路返回的脉冲信号及接地电阻关系式确定所述接地电阻的阻值；

其中，U_R2为所述第二电阻两端的电压，I为所述接地电阻测试回路返回的脉冲信号的电流峰值，R₁为所述第一电阻的阻值，R₂为所述第二电阻的阻值，R_d为所述接地电阻的阻值。

4.如权利要求1所述的接地电阻的确定装置，其特征在于，所述土壤导电率测试回路包括第二示波器、第二传输线及第二探针；

所述第二示波器分别与所述脉冲信号发生器的输出端、所述第二传输线的第一端及所述控制器连接，所述传输线的第二端与所述第二探针的第一端连接，所述第二探针的第二端与土壤接触；

所述第二示波器用于将所述第二探针反射的脉冲信号及土壤反射的脉冲信号发送至所述控制器。

5.如权利要求4所述的接地电阻的确定装置，其特征在于，根据所述脉冲信号发生器发送至所述土壤导电率测试回路的脉冲信号的时间及所述土壤导电率测试回路返回的脉冲信号的时间确定所述土壤的导电率，包括：

根据所述第二探针通过所述第二传输线返回的脉冲信号的反射时间t₁、所述土壤通过所述第二传输线返回的脉冲信号的反射时间为t₁+t₂及介电常数关系式确定所述土壤的介电常数；

其中，ε为所述土壤的介电常数，L为所述第二探针的长度，C为电磁波在真空中的传播速度；

根据所述土壤的介电常数确定所述土壤的导电率。

6.如权利要求1至5任一项所述的接地电阻的确定装置，其特征在于，还包括三位置继电器、第一可控开关及第二可控开关；

所述三位置继电器的第一线圈的第一端及第二线圈的第一端均与电源连接，所述第一线圈的第二端与所述第一可控开关的第一端连接，所述第二线圈的第二端与所述第二可控开关的第一端连接，所述第一可控开关的控制端及所述第二可控开关的控制端均与所述控制器连接，所述第一可控开关的第二端及所述第二可控开关的第二端均接地，所述三位置继电器的固定触点与所述脉冲信号发生器的输出端连接，所述三位置继电器的第一动触点与所述接地电阻测试回路连接，所述第二动触点悬空，所述第三动触点与所述土壤导电率测试回路连接；

控制所述脉冲信号发生器发送脉冲信号至所述接地电阻测试回路及所述土壤导电率测试回路，包括：

控制所述第一可控开关导通，以便所述三位置继电器的第一线圈得电，所述固定触点与所述第一动触点连接，所述脉冲信号发生器发送脉冲信号至所述接地电阻测试回路或控制所述第二可控开关导通，以便所述三位置继电器的第二线圈得电，所述固定触点与所述第三动触点连接，所述脉冲信号发生器发送脉冲信号至所述土壤导电率测试回路。

7.如权利要求6所述的接地电阻的确定装置，其特征在于，所述控制器还用于在所述接地电阻不大于预设安全电阻时及所述土壤导电率异常时，控制所述第一可控开关及所述第二可控开关均关断，以便所述固定触点与所述第二动触点连接。

8.一种接地电阻的确定方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的接地电阻的确定装置，所述接地电阻的确定装置包括控制器、脉冲信号发生器、接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路，所述控制器分别与所述脉冲信号发生器、所述接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路连接，所述脉冲信号发生器分别与所述接地电阻测试回路及土壤导电率测试回路连接，所述接地电阻测试回路及所述土壤导电率测试回路还与土壤接触；

所述接地电阻的确定方法包括：

控制所述脉冲信号发生器发送脉冲信号至所述接地电阻测试回路；

接收所述接地电阻测试回路返回的脉冲信号；

根据所述接地电阻测试回路返回的脉冲信号的电压确定所述接地电阻；

在所述风电机组的接地电阻大于电阻阈值时，控制所述脉冲信号发生器发送脉冲信号至所述土壤导电率测试回路；

接收所述土壤导电率测试回路返回的脉冲信号；

根据所述脉冲信号发生器发送至所述土壤导电率测试回路的脉冲信号的时间及所述土壤导电率测试回路返回的脉冲信号的时间确定土壤的导电率；

在所述土壤的导电率正常时确定所述接地电阻出现故障。

9.如权利要求8所述的接地电阻的确定方法，其特征在于，所述接地电阻的确定装置还包括三位置继电器、第一可控开关及第二可控开关；

所述三位置继电器的第一线圈的第一端及第二线圈的第一端均与电源连接，所述第一线圈的第二端与所述第一可控开关的第一端连接，所述第二线圈的第二端与所述第二可控开关的第一端连接，所述第一可控开关的控制端及所述第二可控开关的控制端均与所述控制器连接，所述第一可控开关的第二端及所述第二可控开关的第二端均接地，所述三位置继电器的固定触点与所述脉冲信号发生器的输出端连接，所述三位置继电器的第一动触点与所述接地电阻测试回路连接，所述第二动触点悬空，所述第三动触点与所述土壤导电率测试回路连接；

控制所述脉冲信号发生器发送脉冲信号至所述接地电阻测试回路，包括：

控制所述第一可控开关导通，所述第二可控开关关断；

在所述风电机组的接地电阻大于预设电阻阈值时，控制所述脉冲信号发生器发送脉冲信号至所述土壤导电率测试回路，包括：

控制所述第二可控开关导通，所述第一可控开关关断。

10.如权利要求9所述的接地电阻的确定方法，其特征在于，根据所述接地电阻测试回路返回的脉冲信号的电压确定所述接地电阻之后，还包括：

在所述接地电阻不大于预设安全电阻时，控制所述第一可控开关及所述第二可控开关均关断；

根据所述土壤的导电率确定所述接地电阻是否出现故障之后，还包括：

在所述土壤导电率异常时，控制所述第一可控开关及所述第二可控开关均关断。