CN206281902U - 一种接地电阻的自动检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种接地电阻的自动检测设备，其特征在于，包括1.34KH正方波发生器、方波幅值调整电路、方波正弦波转换电路、正弦波功率放大电路、电压电流互感器、信号初级处理放大器、后级信号调理处理电路、包络线检波电路和信号采样处理电路。本实用新型提供了一种自动检测接地电阻技术的检测设备，实现了接地线的接地电阻的实时检测，接地失效时能及时报警。

Description

一种接地电阻的自动检测设备

技术领域

本实用新型涉及一种自动检测接地电阻设备，属于雷电防护工程技术领域。

背景技术

近些年来，国内多处变电站因雷击形成扩大事故，多数与地网接地电阻不合格有关，接地网起着工作接地和保护接地的作用。当接地电阻过大则：发生接地故障时，使中性点电压偏移增大，可能使健全相和中性点电压过高，超过绝缘要求的水平而造成设备损坏。在雷击或雷电波袭击时，由于电流很大，会产生很高的残压，使附近的设备遭受到反击的威胁，并降低接地网本身保护设备（架空输电线路及变电站电气设备）带电导体的耐雷水平，达不到设计的要求而损坏设备。同时接地系统的接地电阻是否合格直接关系到变电站运行人员、变电检修人员人身安全。但由于土壤对接地装置具有腐蚀作用，随着运行时间的加长，接地装置已有腐蚀，影响变电站的安全运行。因此，必须大力加强对地网接地电阻的定期监测。运行中变电站地网接地电阻的测量，由于受系统流入地网电流的干扰以及试验引线线间的干扰，使测试结果产生较大的误差。特别是大型接地网接地电阻很小（一般在0.5Ω以下），即使细微的干扰也会对测试结果产生很大的影响。如果对地网接地电阻测试不准确，不仅损坏设备，而且会造成诸如地网误改造等不必要的损失，实时自动检测接地电阻是防止接地失效，保护设备不受雷击破坏的重要技术。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：实现自动检测接地电阻。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种接地电阻的自动检测设备，其特征在于，包括1.34kHz正方波发生器、方波幅值调整电路、方波正弦波转换电路、正弦波功率放大电路、电压电流互感器、信号初级处理放大器、后级信号调理处理电路、包络线检波电路和信号采样处理电路，1.34kHz正方波发生器的输出端与方波幅值调整电路相连，方波幅值调整电路输出的方波输入方波正弦波转换电路后形成正弦波，方波正弦波转换电路的输出端连接正弦波功率放大电路，经放大后的正弦波由电压电流互感器耦合被测电阻产生电流信号，由信号初级处理放大器捕捉该电流信号后将其放大后输出，信号初级处理放大器的输出端连接后级信号调理处理电路的输入端，后级信号调理处理电路的输出端与包络线检波电路的输入端相连，由包络线检波电路将电流信号转换为直流电平后输入信号采样处理电路。

优选地，所述方波幅值调整电路包括比例跟随电路以及反馈放大电路，所述1.34kHz正方波发生器的输出接比例跟随电路的输入，比例跟随电路的输出接反馈放大电路的输入，反馈放大电路的输出接所述方波正弦波转换电路的输入。

优选地，所述方波正弦波转换电路采用窄带带通滤波器。

优选地，所述正弦波功率放大电路采用推挽放大电路。

优选地，所述推挽放大电路包括放大器一，方波正弦波转换电路的输出信号由电容C10耦合输出接放大器一的第3引脚正端输入，放大器一的第四引脚接-5V电源并接电容C1，电容C1的另一端接地，放大器一的第八引脚接+5V电源并接电容C2，电容C2的另一端接地，放大器一的第二引脚负端输入接电阻R4和反馈电阻R3，电阻R4的另一端接地，放大器一的第一引脚输出端接二极管D2的正端和二极管D1的负端，二极管D2的负端接三极管Q2的基极和电阻R2，电阻R2的另一端和三极管Q2的集电极接-5V电源，二极管D1的正端接三极管Q1的基极和电阻R1，电阻R1的另一端和三极管Q1的集电极接+5V电源，三极管Q1与三极管Q2的射极接在一起与反馈电阻R3的另一端相连作为输出。

优选地，所述信号初级处理放大器采用二级信号放大电路。

优选地，所述后级信号调理处理电路包括窄带带通滤波电路和后级放大电路，所述信号初级处理放大器的输出接窄带带通滤波电路的输入，窄带带通滤波电路的输出接后级放大电路的输入，后级放大电路的输出接所述包络线检波电路。

本实用新型提供了一种自动检测接地电阻技术的检测设备，实现了接地线的接地电阻的实时检测，接地失效时能及时报警。

附图说明

图1为本实用新型方波幅值调整电路原理图；

图2为本实用新型方波正弦波转换电路原理图；

图3为本实用新型正弦波功率放大电路原理图；

图4为本实用新型信号初级处理放大器原理图；

图5为本实用新型后级信号调理处理原理图；

图6为本实用新型包络线检波电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本实用新型提供的一种接地电阻的自动检测设备包括1.34kHz正方波发生器、方波幅值调整电路、方波正弦波转换电路、正弦波功率放大电路、电压电流互感器、信号初级处理放大器、后级信号调理处理、包络线检波电路和信号采样处理。

1.39kHz正方波发生器由单片机ATMEGA64内部定时器中断产生1.39kHz正方波，此波形高为+5V，低为0V。

结合图1，本实用新型的方波幅值调整电路由LM258双运算放大器中的放大器U2A和电阻R5、R6、R7、R8组成的比例跟随电路以及由放大器U2B和电阻R9、R10、R11组成的反馈放大电路组成。比例跟随电路输出方波此波形高为+2.5V，低为-2.5V，经由反馈放大电路反馈放大一倍后方波输出幅值高为+5V，低为-5V。

由CPU产生1.34kHz方波送电阻R8，电阻R8的另一端接LM258双运算放大器的3脚，电阻R6一端接-5V电源，另一端接电阻R5，电阻R5的另一端接地AGND，电阻R6、R5连接端产生-2.5V的分压电压，此端接电阻R7，电阻R5的另一端也接入LM258双运算放大器的3脚，与1.34kHz正方波叠加作为放大器U2A的正端输入，放大器U2A的负端输入2脚接输出1脚，放大器U2A作为跟随器用。放大器U2A的输出1脚接电阻R9，电阻R9的另一端接放大器U2B的负端输入6脚，放大器U2B的正端输入5脚接电阻R11，电阻R11的另一端接地，放大器U2B的负端输入6脚同时接反馈电阻R10，电阻R10的另一端接放大器U2B的输出7脚，放大器U2B的输出7脚接电容C5耦合输出。

结合图2，方波正弦波转换电路采用由LM158双运算放大器中的放大器U3A和电阻R12、R13、R14，电容C6、C7、C8、C9组成的窄带带通滤波器。方波信号经窄带带通滤波器，滤掉其它频率信号，保留1.39KH单频信号正弦波。

滤波的中心频率 f0=1/(2*3.14*（R13*R14*C6*C7）½ ) =1.39kHz；

通频带宽度 B= f0/（R13/(4*R14) ）½ =390Hz。

前级信号由电容C5耦合输出接电阻R12输入，电阻R12的另一端接电阻R13，电容C6、C7，电阻R13另一端接地，电容C6、C7另一端跨接电阻R14，电容C7与电阻R14连接端接放大器U3A负端输入2脚, 电容C6与电阻R14连接端接放大器U3A输出端1脚，放大器U3A正端输入3脚接地AGND，放大器U3A输出端1脚另接C10信号耦合输出。

结合图3，正弦波功率放大电路采用由TL064放大器U1A和NPN三极管Q1，PNP三极管Q2，二极管D1、D2，电阻R1、R2、R3、R4组成的推挽放大电路。方波正弦波转换电路输出的电压信号经放大后由电压电流互感器耦合被测电阻产生电流信号。

前级信号由电容C10耦合输出接放大器U1A3脚正端输入，放大器U1A4脚接-5V电源并接电容C1，电容C1的另一端接地AGND。放大器U1A 8脚接+5V电源并接电容C2，电容C2的另一端接地。放大器U1A 2脚负端输入接电阻R4和反馈电阻R3，电阻R4的另一端接地。放大器U1A 1脚输出端接二极管D2的正端和二极管D1的负端，二极管D2的负端接PNP三极管Q2（S8550）的基极和电阻R2，电阻R2的另一端和三极管Q2的集电极接-5V电源，二极管D1的正端接NPN三极管Q1（S8050）的基极和电阻R1。电阻R1的另一端和三极管Q1的集电极接+5V电源。三极管Q1与三极管Q2的射极接在一起与反馈电阻R3的另一端相连作为输出。

结合图4，信号初级处理放大器由两级AD620仪表放大器组成，第一级放大器由第一级仪表放大器U4和电阻R15、R16组成，信号放大11.5倍，第二级放大器由第二级仪表放大器U5和电阻R17、R18组成，信号放大50.4倍。

电流互感器输出经电阻R15电流采样为电压信号输入到第一级仪表放大器U4的负端输入2脚和正端输入3脚，第一级仪表放大器U4的1脚、8脚跨接电阻R16控制第一级放大倍数11.5，第一级仪表放大器U4的4脚接-5V电源并接电容C11，电容C11的另一端接地AGND。第一级仪表放大器U4的7脚接+5V并接电容C12，电容C12的另一端接地AGND，第一级仪表放大器U4输出6脚接耦合电容C13，耦合电容C13的另一端信号输入到第二级仪表放大器U5的正端输入3脚。第二级仪表放大器U5的负端输入2脚接地，第二级仪表放大器U5的1脚、8脚跨接电阻R18控制第二级放大倍数50.4，第二级仪表放大器U5的4脚接-5V并接电容C14，电容C14的另一端接地AGND。第二级仪表放大器U5的7脚接+5V并接电容C16，电容C16的另一端接地，第二级仪表放大器U5输出6脚接耦合电容C15信号输出到后级信号调理处理。

结合图5，后级信号调理处理由窄带带通滤波器和后级放大器两部分组成，窄带带通滤波电路由LM158双运算放大器中的放大器U6A和电阻R19、R20、R21，电容C17、C18、C19、C20组成。窄带带通滤波器滤掉其它频率干扰信号，保留1.39KH单频信号正弦波。后级放大器由AD620仪表放大器U7和电阻R22、R23组成，信号放大50.4倍。

由前级初次放大的信号经耦合电容C15加到电阻R19，电阻R19的另一端接电阻R20以及电容C17、C18，电阻R20另一端接地AGND。电容C17、C18另一端跨接电阻R21，电容C18与电阻R21连接端接放大器U6A负端输入2脚, 电容C17与电阻R21连接端接放大器U6A输出端1脚，放大器U6A正端输入3脚接地AGND，放大器U6A输出端1脚接耦合电容C22信号输出，耦合电容C22的另一端信号输入到AD620仪表放大器U7的正端输入3脚，AD620仪表放大器U7的负端输入2脚接地，AD620仪表放大器U7的1脚、8脚跨接电阻R23控制后级放大倍数50.4。AD620仪表放大器U7的4脚接-5V并接电容C21，电容C21的另一端接地AGND。AD620仪表放大器U7的7脚接+5V并接电容C23，电容C23的另一端接地AGND。仪表放大器U7输出6脚接耦合电容C24信号输出到包络线检波处理。

结合图6，包络线检波电路将正弦波交流信号转换成直流电平的处理电路，包络线检波电路由LM358双运算放大器U8A、9013三极管D8、D9，和电阻R24、R25、R26、R27、R28，R29、R30、R31，R32，电容C25、C26、C27、C28、C29组成。由后级信号调理处理的信号经耦合电容C24加到电阻R24、R25，电阻R25的另一端接电阻R26、三极管D9的射极、LM358双运算放大器U8A的2脚负端输入，电阻R26的另一端接三极管D8的基极、集电极以及电阻R28，三极管D8的射极接三极管D9的基极、集电极以及LM358双运算放大器U8A的1脚输出端，LM358双运算放大器U8A的3脚接电阻R27，电阻R26的另一端接地，LM358双运算放大器U8A的4脚接-5V，LM358双运算放大器U8A的8脚接+5V。电阻R24的另一端接电阻R28、电阻R29、电容C26、LM358双运算放大器U8A的6脚负端输入。LM358双运算放大器U8A的5脚正端输入接电阻R30，电阻R30的另一端接地AGND。电阻R29、电容C26的另一端接LM358双运算放大器U8A的7脚输出、电阻R31、电容C27，电容C27的另一端接地，电阻R31的另一端接电阻R32、电容C28，电容C28的另一端接地，电阻R32接电容C29和送CPU作A/D输入，电容C29的另一端接地。

信号采样处理由单片机ATMEGA64进行A/D转换，计算处理出被测电阻值，根据电阻值作报警处理。

Claims (7)

1.一种接地电阻的自动检测设备，其特征在于，包括1.34kHz正方波发生器、方波幅值调整电路、方波正弦波转换电路、正弦波功率放大电路、电压电流互感器、信号初级处理放大器、后级信号调理处理电路、包络线检波电路和信号采样处理电路，1.34kHz正方波发生器的输出端与方波幅值调整电路相连，方波幅值调整电路输出的方波输入方波正弦波转换电路后形成正弦波，方波正弦波转换电路的输出端连接正弦波功率放大电路，经放大后的正弦波由电压电流互感器耦合被测电阻产生电流信号，由信号初级处理放大器捕捉该电流信号后将其放大后输出，信号初级处理放大器的输出端连接后级信号调理处理电路的输入端，后级信号调理处理电路的输出端与包络线检波电路的输入端相连，由包络线检波电路将电流信号转换为直流电平后输入信号采样处理电路。

2.如权利要求1所述的一种接地电阻的自动检测设备，其特征在于，所述方波幅值调整电路包括比例跟随电路以及反馈放大电路，所述1.34kHz正方波发生器的输出接比例跟随电路的输入，比例跟随电路的输出接反馈放大电路的输入，反馈放大电路的输出接所述方波正弦波转换电路的输入。

3.如权利要求1所述的一种接地电阻的自动检测设备，其特征在于，所述方波正弦波转换电路采用窄带带通滤波器。

4.如权利要求1所述的一种接地电阻的自动检测设备，其特征在于，所述正弦波功率放大电路采用推挽放大电路。

5.如权利要求4所述的一种接地电阻的自动检测设备，其特征在于，所述推挽放大电路包括放大器一（U1A），方波正弦波转换电路的输出信号由电容C10耦合输出接放大器一（U1A）的第3引脚正端输入，放大器一（U1A）的第四引脚接-5V电源并接电容C1，电容C1的另一端接地，放大器一（U1A）的第八引脚接+5V电源并接电容C2，电容C2的另一端接地，放大器一（U1A）的第二引脚负端输入接电阻R4和反馈电阻R3，电阻R4的另一端接地，放大器一（U1A）的第一引脚输出端接二极管D2的正端和二极管D1的负端，二极管D2的负端接三极管Q2的基极和电阻R2，电阻R2的另一端和三极管Q2的集电极接-5V电源，二极管D1的正端接三极管Q1的基极和电阻R1，电阻R1的另一端和三极管Q1的集电极接+5V电源，三极管Q1与三极管Q2的射极接在一起与反馈电阻R3的另一端相连作为输出。

6.如权利要求1所述的一种接地电阻的自动检测设备，其特征在于，所述信号初级处理放大器采用二级信号放大电路。

7.如权利要求1所述的一种接地电阻的自动检测设备，其特征在于，所述后级信号调理处理电路包括窄带带通滤波电路和后级放大电路，所述信号初级处理放大器的输出接窄带带通滤波电路的输入，窄带带通滤波电路的输出接后级放大电路的输入，后级放大电路的输出接所述包络线检波电路。