CN204495912U - 配网接地电阻监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种配网接地电阻监控系统，包括：单片机、电压激发模块、电压线圈、电流线圈、I/U转换模块、电压放大模块，A/D转换器、通信模块、终端机；所述电压线圈和所述电流线圈串联在配网现场设备的接地回路中；所述单片机、电压激发模块、电压线圈依次连接，所述电流线圈、I/U转换模块、电压放大模块、A/D转换器、单片机依次连接，所述单片机将接地电阻阻值通过所述通信模块发送至所述终端机。本实用新型能实时、准确地测量出接地电阻并传输到终端机，减轻配电运行人员的日常工作量，提高工作效率，节省资源，在发现接地电阻异常时可以自动报警，提醒维护人员及时处理，避免供电异常事故发生。

Description

配网接地电阻监控系统

【技术领域】

本实用新型涉及配网技术领域，特别涉及一种配网接地电阻监控系统。

【背景技术】

接地电阻是指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，它包括接地线和接地体本身的电阻、接地体与大地的电阻之间的接触电阻以及两接地体之间大地的电阻或接地体到无限远处的大地电阻。接地电阻大小直接体现了电气装置与“地”接触的良好程度，也反映了接地网的规模。

户外配电变压器的接地线往往会因为被撞断裂、被盗缺失、化学腐蚀或接触不良导致接地电阻过大等现象。配电变压器接地电阻阻值的大小直接影响供电质量，如果接地电阻阻值过大，将会由于供电异常造成设备烧毁，甚至会对人身安全造成危险。

目前接地电阻是靠配网人员用钳形电阻表定期去现场进行测量的，这种方式具有很大局限性，首先，工作人员不能实时知道现场接地线的接地电阻是否正常，当接地电阻已出现异常而工作人员未能及时处理时，将会引发重大事故；其次，经常性安排专业工作人员去现场测量接地电阻，人力物力消耗大，而且效率低。

【实用新型内容】

基于此，本实用新型提供一种配网接地电阻监控系统，实时监控配网设备接地线的接地电阻，及时发现接地电阻过大等异常情况，避免供电异常事故发生。

本实用新型实施例的具体内容如下：

一种配网接地电阻监控系统，包括：单片机、电压激发模块、电压线圈、电流线圈、I/U转换模块(电压/电流转换模块)、电压放大模块，A/D转换器(模数转换器)、通信模块、终端机；

所述电压线圈和所述电流线圈串联在配网现场设备的接地回路中；

所述单片机、电压激发模块、电压线圈依次连接，所述电流线圈、I/U转换模块、电压放大模块、A/D转换器、单片机依次连接，所述单片机将接地电阻阻值通过所述通信模块发送至所述终端机。

本实用新型的配网接地电阻监控系统通过安装在现场的测量装置实时检测设备的接地电阻，并能将接地电阻通过通信模块发送至终端机，供配网工作人员观察，大大减轻配网工作人员的日常工作量，提高工作效率，节省资源，而且通过本实用新型提供的配网接地电阻监控系统能及时发现接地电阻异常，避免由于供电异常带来的设备烧毁、人身安全危害等风险。

【附图说明】

图1为本实用新型实施例中一种配网接地电阻监控系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中电压激发模块的电路原理图；

图3为本实用新型实施例中电压放大模块的电路原理图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型的具体内容作进一步描述。

如图1所示，在本实施例中，提供一种配网接地电阻监控系统，包括单片机1、电压激发模块2、电压线圈3、电流线圈4、I/U转换模块5、电压放大模块6，A/D转换器7、通信模块8、终端机9。其中，电压线圈3和电流线圈4串联在配网现场设备的接地回路中。

单片机1、电压激发模块2、电压线圈3依次连接，单片机1给电压激发模块2一个控制信号后，电压激发模块2激发产生交流电压，并输送至电压线圈3，电流线圈4、I/U转换模块5、电压放大模块6、A/D转换器7、单片机1依次连接，单片机1将接地电阻阻值通过通信模块8发送至终端机9。

本实施例中的配网接地电阻监控系统具体工作原理如下：

首先，系统工作过程主要分成三个部分：测量部分、通讯部分、监控终端部分。如图1所示，测量部分包括单片机1、电压激发模块2、电压线圈3、电流线圈4、I/U转换模块5、电压放大模块6，A/D转换器7，装设在现场的台变、配电站、架空导线等设备的接地线处，其中电压线圈3、电流线圈4串联在接地回路中。单片机1发送控制信号到电压激发模块2激发产生交流电压，将该交流电压输送到电压线圈3，由于电压线圈3磁通量发生变化，接地回路便产生了电动势E。在电动势E的作用下，接地回路产生电流I，然后通过电流线圈测量出电流I的值。

在电压线圈3的作用下，接地回路产生的电流I较小，必须经过放大才能被读取。因此，可将电流线圈4产生的电流信号通过I/U转换模块5转换为电压信号，然后通过电压放大模块6对该电压信号进行放大，放大为可读取的电压信号，接着通过A/D转换器7将模拟电压信号转化为数字电压信号，然后经由单片机1根据该数字电压信号以及电路结构计算出相应的电流值I。单片机1根据欧姆定律，将电动势E除以接地回路电流I，便可得到接地电阻的阻值。

较佳的，本实施例中的测量部分还包括滤波电路，滤波电路连接在电流线圈4与I/U转换模块5之间，对电流线圈4产生的电流信号进行滤波，使电流信号波形变得平滑。

通过上述过程，本实施例中配网接地电阻监控系统的测量部分便完成了配网设备接地电阻的测量，然后再通过通讯部分发送测量结果。本实施例中的通讯部分包括单片机1和通信模块8，单片机1在计算出接地电阻阻值后，将数据发送至通信模块8，再由通信模块8向外发送。较佳的，本实施例中的通信模块8可采用GSM模块，GSM模块是一种提供标准接口的功能模块，其将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统以及GSM射频处理、基带处理功能，目前GSM模块已广泛应用在各工业领域，在本实施例中通过GSM模块可将单片机生成的接地电阻阻值发送至终端机9。

本实施例中的监控终端部分为终端机9，终端机9接收通讯部分发送的数据，通过软件处理后，获得配网接地电阻的阻值，实时呈现接地电阻信息，方便用户的查询，还可以设置报警功能，当某设备接地电阻的阻值过大，超过阈值时，发出报警信息，通知专业维护人员及时处理，避免供电异常事故发生。

在一种具体实施方式中，本实用新型还提供了一种电压激发模块2的具体结构。如图2所示，该电压激发模块2包括555定时器、反相器以及H桥逆变电路，555定时器的外接电源端与单片机1连接，555定时器的输出端与反相器的输入端连接，反相器的输出端与555定时器的输出端均连接至所述H桥逆变电路的输入端，H桥逆变电路的输出端与电压线圈3连接。下面结合具体例子说明该电压激发模块2的工作过程。

如图2所示，首先在单片机1的控制下，555定时器来产生1kHz的脉冲A，然后通过反相器产生反向的脉冲B，此处反相器选用74hc74芯片。脉冲A和脉冲B控制由两个三极管S8050和两个三极管S8550搭建成的H桥逆变电路，把直流5V电压逆变成频率为1kHz的交流5V电压，H桥逆变电路的输出端与电压线圈3连接，由此频率为1kHz的交流5V电压通入电压线圈，即可在接地回路中激发产生电动势E。

在该电压激发模块2中，555定时器的作用是产生脉冲信号，因此也可用单片机替代。

在一种具体实施方式中，本实用新型还提供了一种电压放大模块6的具体结构。如图3所示，电压放大模块6包括电流检测放大器以及差分放大电路，电流检测放大器的输入端与I/U转换模块连接，输出端与差分放大电路的输入端连接，差分放大电路的另一输入端连接稳压源，差分放大电路的输出端与A/D转换器连接。下面结合具体例子说明该电压放大模块6的工作过程。

在上述电压线圈3的作用下，接地回路产生电流较小，其数量级为毫安级，要读取这一数量级的电流值，首先必须通过放大电路进行放大。如图3所示(图3中未画出上述的滤波电路)，在本实施方式中，I/U转换模块为与电流线圈4串联的50mΩ的精确电阻，通过该精确电阻，直接把电流信号转换为电压信号。电压放大模块6采用二级放大结构，首先采用电流检测放大器MAX4173芯片，线性放大上述精确电阻的端电压，即可得到数量级为伏级的电压U。较佳的，设置调压电阻R7、R9、RV4，可按一定比例对U进行合理调节。再把TL062芯片接成差分放大电路，该差分放大电路的一个输入端接电压U，另一个输入端接5V的稳压源作为基准电压，其中稳压源由TL431提供，TL062芯片的工作负电压由TPS60400芯片提供。由TL062芯片组成的差分放大电路即可对5V基准电压与电压U进行比较及二次放大，并把输出信号接入A/D转换器。由于以上转换过程均为线性放大，经过A/D转换器将模拟电压信号转换为数字电压信号后，单片机获取该数字电压信号即可根据电路结构计算出电流线圈中的电流值。

综上所述，本实用新型提供的配网接地电阻监控系统，能实时地、准确地测量出接地电阻并传输到终端机，减轻配电运行人员的日常工作量，提高工作效率，节省资源，在发现接地电阻异常时可以自动报警，提醒维护人员及时处理，避免供电异常事故发生。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种配网接地电阻监控系统，其特征在于，包括：单片机、电压激发模块、电压线圈、电流线圈、I/U转换模块、电压放大模块，A/D转换器、通信模块、终端机；

所述电压线圈和所述电流线圈串联在配网现场设备的接地回路中；

所述单片机、电压激发模块、电压线圈依次连接，所述电流线圈、I/U转换模块、电压放大模块、A/D转换器、单片机依次连接，所述单片机将接地电阻阻值通过所述通信模块发送至所述终端机。

2.根据权利要求1所述的配网接地电阻监控系统，其特征在于，所述电压激发模块包括555定时器、反相器以及H桥逆变电路，所述555定时器的外接电源端与所述单片机连接，所述555定时器的输出端与所述反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与所述555定时器的输出端均连接至所述H桥逆变电路的输入端，所述H桥逆变电路的输出端与所述电压线圈连接。

3.根据权利要求1所述的配网接地电阻监控系统，其特征在于，还包括滤波电路，所述滤波电路连接在所述电流线圈与所述I/U转换模块之间。

4.根据权利要求1或2或3所述的配网接地电阻监控系统，其特征在于，所述电压放大模块包括电流检测放大器以及差分放大电路，所述电流检测放大器的输入端与所述I/U转换模块连接，输出端与所述差分放大电路的输入端连接，所述差分放大电路的另一输入端连接稳压源，所述差分放大电路的输出端与所述A/D转换器连接。

5.根据权利要求4所述的配网接地电阻监控系统，其特征在于，所述电流检测放大器的输出端与所述差分放大电路的输入端之间连接有调压电阻。

6.根据权利要求1所述的配网接地电阻监控系统，其特征在于，所述通信模块为GSM模块。

7.根据权利要求2所述的配网接地电阻监控系统，其特征在于，所述反相器为74HC74芯片。

8.根据权利要求4所述的配网接地电阻监控系统，其特征在于，所述差分放大电路包括TL062芯片。