CN211236033U - 一种接地电阻检测仪及电气系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种接地电阻检测仪及电气系统。其中，该接地电阻检测仪包括：正弦波发生器，用于产生预设频率的正弦波电压；第一线圈，与正弦波发生器的输出端电连接；第二线圈；第一带通滤波器，第一带通滤波器的输入端与第第二线圈电连接，预设频率在第一带通滤波器通过的频率范围内；第一检测器，第一检测器的检测端与第一带通滤波器的输出端电连接；处理器，处理器与第一检测器的输出端电连接，处理器用于根据第一检测器的输出端输出的信号，计算接地电阻。本实用新型实施例提供的技术方案可以提高接地电阻检测的准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及检测技术领域，尤其涉及一种接地电阻检测仪及电气系统。
背景技术
接地是为保证电工设备正常工作和人身安全而采取的一种用电安全措施，通过金属导线与接地装置连接来实现，常用的有保护接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防静电接地等。接地装置将电工设备和其他生产设备上可能产生的漏电流、静电荷以及雷电电流等引入地下，从而避免人身触电和可能发生的火灾、爆炸等事故。
接地电阻指的就是接地装置的电阻。接地电阻的变化直接影响到电气设备的接地效果。故准确接地电阻的大小很重要。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种接地电阻检测仪及电气系统，以提高接地电阻检测的准确性。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种接地电阻检测仪，包括：
正弦波发生器，用于产生预设频率的正弦波电压；
第一线圈，与正弦波发生器的输出端电连接；
第二线圈；
第一带通滤波器，第一带通滤波器的输入端与第二线圈电连接，预设频率在第一带通滤波器通过的频率范围内；
第一检测器，第一检测器的检测端与第一带通滤波器的输出端电连接；
处理器，处理器与第一检测器的输出端电连接，处理器用于根据第一检测器的输出端输出的信号，计算接地电阻。
进一步地，第一带通滤波器包括一个有源模拟带通滤波器，或，第一带通滤波器包括多个级联的有源模拟带通滤波器。
进一步地，接地电阻检测仪还包括：
第二带通滤波器，第二带通滤波器的输入端与第一线圈电连接；
电压检测器，电压检测器的检测端与第二带通滤波器的输出端电连接；
处理器与电压检测器的输出端电连接；处理器具体用于根据第一检测器的输出端输出的信号和电压检测器的输出端输出的信号，计算接地电阻。
进一步地，第二带通滤波器包括一个有源模拟带通滤波器，或，第二带通滤波器包括多个级联的有源模拟带通滤波器。
进一步地，有源模拟带通滤波器包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和第一运算放大器，
其中，第一电阻的第一端与有源模拟带通滤波器的输入端电连接；第一电阻的第二端、第二电阻的第一端，以及第一电容的第一端，均与第二电容的第一端电连接；第二电阻的第二端接地；第一电容的第二端，以及第三电阻的第一端，均与第一运算放大器的反相输入端电连接；第一运算放大器的同相输入端接地；第二电容的第二端，第三电阻的第二端，以及第一运算放大器的输出端，均与有源模拟带通滤波器的输出端电连接。
进一步地，处理器与正弦波发生器的触发端电连接，处理器还用于控制正弦波发生器的工作状态。
进一步地，接地电阻检测仪还包括放大器，放大器的输入端与正弦波发生器的输出端电连接，放大器的输出端与第一线圈电连接。
第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电气系统，包括：电气设备和本实用新型任意实施例提供的接地电阻检测仪，
其中，电气设备的外壳经接地引下线连接大地，接地引下线穿过第一线圈与第二线圈。
进一步地，电气系统还包括：工频交流电源，工频交流电源的输出端与电气设备的供电端电连接，预设频率大于工频。
进一步地，电气系统还包括开关，工频交流电源的输出端与开关的第一端电连接，开关的第二端与电气设备的供电端电连接，处理器与开关的控制端电连接，处理器还用于在监测到接地电阻大于预设阈值时，控制开关断开。
本实用新型实施例的技术方案中的接地电阻检测仪包括：正弦波发生器、第一线圈、第二线圈、第一检测器、第一带通滤波器和处理器，正弦波发生器用于产生预设频率的正弦波电压；第一线圈与正弦波发生器的输出端电连接；第一带通滤波器的输入端与第一线圈电连接，预设频率在第一带通滤波器通过的频率范围内；第一检测器的检测端与第一带通滤波器的输出端电连接；处理器与第一检测器的输出端电连接，处理器用于根据第一检测器器的输出端输出的信号，计算接地电阻，通过第一带通滤波器将第二线圈感应的信号中的与漏电流和其他信号干扰对应的信号分量滤除，仅使与预设频率的正弦波电压对应的信号分量通过，从而提高接地电阻检测的准确性，避免漏电流和其他设备的电磁干扰影响检测。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种接地电阻检测仪的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种电气系统的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的一种有源模拟带通滤波器的结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的一种第一带通滤波器的结构示意图；
图5为本实用新型实施例提供的又一种接地电阻检测仪的结构示意图；
图6为本实用新型实施例提供的又一种接地电阻检测仪的结构示意图；
图7为本实用新型实施例提供的又一种电气系统的结构示意图；
图8为本实用新型实施例提供的又一种电气系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
本实用新型实施例提供一种接地电阻检测仪。图1为本实用新型实施例提供的一种接地电阻检测仪的结构示意图。该接地电阻检测仪1包括：正弦波发生器10、第一线圈20、第二线圈30、第一检测器50、第一带通滤波器40和处理器60。
其中，正弦波发生器10用于产生预设频率的正弦波电压；第一线圈20与正弦波发生器10的输出端Out1电连接；第一带通滤波器40的输入端In1与第二线圈30电连接；第一检测器50的检测端In2与第一带通滤波器40的输出端Out2电连接，预设频率在第一带通滤波器40通过的频率范围内；处理器60与第一检测器50的输出端Out3电连接，处理器60用于根据第一检测器50的输出端Out3输出的信号，计算接地电阻。
其中，该预设频率f可以是1.34kHz。第一带通滤波器40可以使其输入端In1输入的信号中的预设频率范围的信号分量通过，例如预设频率范围可以是f±ΔkHz，Δ可以是0.6，其余频率的信号分量衰减很快，即其余频率的信号分量会被滤除。第一带通滤波器40可以包括有源带模拟通滤波器和/或无源模拟带通滤波器。第一检测器50可以是电流检测器或电压检测器。处理器60可以包括：微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)或现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)等。
图2为本实用新型实施例提供的一种电气系统的结构示意图。图2示例性的画出接地电阻检测装置的一种应用场景。其中，电气设备2的外壳3经接地引下线4连接大地，接地引下线4穿过第一线圈20与第二线圈30。正常状态下，正弦波发生器10向第一线圈20施加的正弦波电压，使得第一线圈20周围产生第一磁场，接地引下线4会在该第一磁场的作用下，感生出第一电动势和第一感应电流，进而使得接地引下线4的第一感应电流产生第二磁场，第二线圈30在第二磁场的作用下，感生出第二电动势和第二感应电流。接地电阻R＝E1/I1，其中，E1为第一电动势，I1为第一感应电流，而第一电动势E1与正弦波电压U有关，第一感应电流I1与第二电动势E2(或第二感应电流I2)有关，进而可以根据接地电阻与正弦波电压U和第二电动势E2(或第二感应电流I2)的关系，计算接地电阻。可选的，通过第一检测器50检测第二电动势(或第二感应电流)，根据正弦波电压U和第二电动势E2(或第二感应电流I2)，计算接地电阻。
若电气设备2发生漏电，电气设备2与外壳3误接通，导致接地引下线4上流过工频漏电流，该工频漏电流会产生第三磁场，第二线圈30在第三磁场的作用下，会产生第三电动势和第三感应电流，第二线圈30感生出的电动势为第二电动势和第三电动势的合电动势，第二线圈30感生出的第二感应电流和第三感应电流会叠加。可通过第一带通滤波器40将检测到的信号中的与第三电动势对应的信号分量滤除，仅使与第二电动势对应的信号分量通过，从而提高接地电阻的准确性，避免工频漏电流干扰检测。第一带通滤波器40还可以滤除其他设备产生的电磁干扰产生的信号分量，仅使预设频率的信号分量通过，以计算接地电阻。
本实施例的技术方案中的接地电阻检测仪包括：正弦波发生器、第一线圈、第二线圈、第一检测器、第一带通滤波器和处理器，正弦波发生器用于产生预设频率的正弦波电压；第一线圈与正弦波发生器的输出端电连接；第一带通滤波器的输入端与第二线圈电连接，预设频率在第一带通滤波器通过的频率范围内；第一检测器的检测端与第一带通滤波器的输出端电连接；处理器与第一检测器的输出端电连接，处理器用于根据第一检测器的输出端输出的信号，计算接地电阻，通过第一带通滤波器将检测到的信号中的与漏电流和其他信号干扰对应的信号分量滤除，仅使与预设频率的正弦波电压对应的信号分量通过，从而提高接地电阻的准确性，避免漏电流和其他设备的电磁干扰影响检测。
可选的，第一带通滤波器40包括一个有源模拟带通滤波器110。
其中，有源模拟带通滤波器110可包括电阻、电容和运算放大器，相比于无源滤波电路，不用使用电感，可以减小体积和重量，且集成运算放大器的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出阻抗又低，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。
可选的，图3为本实用新型实施例提供一种有源模拟带通滤波器的结构示意图，在上述实施例的基础上，有源模拟带通滤波器110包括：第一电阻R1、
第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2和第一运算放大器Op。
其中，第一电阻R1的第一端与有源模拟带通滤波器110的输入端In0电连接；第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第一端，以及第一电容C1的第一端，均与第二电容C2的第一端电连接；第二电阻R2的第二端接地；第一电容C1的第二端，以及第三电阻R3的第一端，均与第一运算放大器Op的反相输入端电连接；第一运算放大器Op的同相输入端接地；第二电容C2的第二端，第三电阻R3的第二端，以及第一运算放大器Op的输出端，均与有源模拟带通滤波器110的输出端Out0电连接。
其中，若第一带通滤波器40包括一个有源模拟带通滤波器110，则第一带通滤波器40的输入端In1与有源模拟带通滤波器110的输入端In0电连接，第一带通滤波器40的输出端Out2与有源模拟带通滤波器110的输出端Out0电连接。其中，第一电容C1的容值为C1，第二电容C2的容值为C2，第一电阻R1的阻值为R1，第二电阻R2的阻值为R2，Req等于第一电阻R1和第二电阻R2并联后的阻值，第三电阻R3的阻值为R3，品质因数Q等于中心频率除以带宽，即品质因数
可选的，C1＝C2＝C＝10nf，R1＝107KΩ，R2＝680Ω，Req＝R1//R2＝675.7Ω，R3＝215KΩ。
第三电阻R3的阻值R3远大于Req，以获得大的品质因数Q值，使有源带通滤波器的上限截止频率和下限截止频率可以非常接近，具有很强的频率选择性。Q值越大，频率选择性越好，带宽越小，其中带宽等于2Δ。反之则反。中心频率
中心频率大约为1340hz，正是需要的频率，而不需要的50Hz则被过滤掉了。
可选的，图4为本实用新型实施例提供的一种第一带通滤波器的结构示意图，在上述实施例的基础上，第一带通滤波器40包括多个级联的有源模拟带通滤波器110。
其中，第一个有源模拟带通滤波器110的输入端与第一带通滤波器40的输入端电连接。前一个有源模拟带通滤波器110的输出端与后一个有源模拟带通滤波器110的输入端电连接。最后一个有源模拟带通滤波器110的输出端与第一带通滤波器40的输出端电连接。不同的有源模拟带通滤波器110中对应的各电阻的阻值可以相同或不同，各电容的容值可以相同。示例性的，第一带通滤波器40包括三个级联的有源模拟带通滤波器110，其中，各有源模拟带通滤波器110中的对应的各阻值不同。第一带通滤波器40包括多个级联的有源模拟带通滤波器110，可以使与工频漏电流对应的信号分量衰减更快。可根据需要设置第一带通滤波器40中有源模拟带通滤波器110的个数，本实用新型实施例对此不作限定。
可选的，图5为本实用新型实施例提供的又一种接地电阻检测仪的结构示意图，在上述实施例的基础上，接地电阻检测仪1还包括：电压检测器80和第二带通滤波器70。
其中，第二带通滤波器70的输入端In3与第一线圈20电连接；电压检测器80的检测端In4与第二带通滤波器70的输出端Out4电连接；处理器60与电压检测器80的输出端Out5电连接；处理器60具体用于根据第一检测器50的输出端Out3输出的信号和电压检测器80的输出端Out5输出的信号，计算接地电阻。通过设置电压检测器80检测施加到第一线圈20上的实际电压，可以提高接地电阻检测的准确性，避免正弦波发生器输出的正弦波电压不稳定，导致直接用恒定电压值作为正弦波发生器输出的正弦波电压的幅值，计算接地电阻时造成计算偏差较大。
其中，第二带通滤波器70和第一带通滤波器40的结构和功能相同或类似，此处不再赘述。
可选的，第二带通滤波器70包括一个有源模拟带通滤波器110。
可选的，第二带通滤波器70包括多个级联的有源模拟带通滤波器110。
可选的，图6为本实用新型实施例提供的又一种接地电阻检测仪的结构示意图，在上述实施例的基础上，处理器60与正弦波发生器的触发端T1电连接，处理器60还用于控制正弦波发生器10的工作状态，从而控制正弦波发生器10输出正弦波电压与否。
可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图6，接地电阻检测仪1还包括放大器90，放大器90的输入端In5与正弦波发生器10的输出端Out1电连接，放大器90的输出端Out6与第一线圈20电连接。放大器90用于将正弦波发生器10的输出端Out1输出的正弦波电压进行放大，以避免正弦波发生器输出的正弦波电压幅值过小。
可选的，接地电阻检测仪还包括通讯电路、显示电路和按键等。
本实用新型实施例提供一种电气系统。继续参见图2，该电气系统包括：电气设备2和本实用新型任意实施例提供的接地电阻检测仪1。
其中，电气设备2的外壳3经接地引下线4连接大地，接地引下线4穿过第一线圈20与第二线圈30。
其中，该电气设备2可以是加油机或潜油泵等。本实用新型实施例提供的电气系统包括上述实施例中的接地电阻检测仪，因此本实用新型实施例提供的电气系统也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。
可选的，图7为本实用新型实施例提供的又一种电气系统的结构示意图，在上述实施例的基础上，电气系统还包括：工频交流电源5，其中，工频交流电源5的输出端Out7与电气设备2的供电端In6电连接，预设频率大于工频。其中，工频交流电源5可以是市电等。
可选的，图8为本实用新型实施例提供的又一种电气系统的结构示意图，在上述实施例的基础上，电气系统还包括开关6，其中，工频交流电源5的输出端Out7与开关6的第一端N1电连接，开关6的第二端N2与电气设备2的供电端In6电连接，处理器60与开关6的控制端Ctr1电连接，处理器60还用于在监测到接地电阻大于预设阈值时，控制开关6断开，以断开工频交流电源5与电气设备2的连接，避免接地不良而发生事故。其中，开关6可以包括继电器或断路器等。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种接地电阻检测仪，其特征在于，包括：
正弦波发生器，用于产生预设频率的正弦波电压；
第一线圈，与所述正弦波发生器的输出端电连接；
第二线圈；
第一带通滤波器，所述第一带通滤波器的输入端与所述第二线圈电连接，所述预设频率在所述第一带通滤波器通过的频率范围内；
第一检测器，所述第一检测器的检测端与所述第一带通滤波器的输出端电连接；
处理器，所述处理器与所述第一检测器的输出端电连接，所述处理器用于根据所述第一检测器的输出端输出的信号，计算接地电阻。
2.根据权利要求1所述的接地电阻检测仪，其特征在于，所述第一带通滤波器包括一个有源模拟带通滤波器，或，所述第一带通滤波器包括多个级联的有源模拟带通滤波器。
3.根据权利要求1所述的接地电阻检测仪，其特征在于，还包括：
第二带通滤波器，所述第二带通滤波器的输入端与所述第一线圈电连接；
电压检测器，所述电压检测器的检测端与所述第二带通滤波器的输出端电连接；
所述处理器与所述电压检测器的输出端电连接；所述处理器具体用于根据所述第一检测器的输出端输出的信号和所述电压检测器的输出端输出的信号，计算接地电阻。
4.根据权利要求3所述的接地电阻检测仪，其特征在于，所述第二带通滤波器包括一个有源模拟带通滤波器，或，所述第二带通滤波器包括多个级联的有源模拟带通滤波器。
5.根据权利要求2或4所述的接地电阻检测仪，其特征在于，所述有源模拟带通滤波器包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和第一运算放大器，
其中，所述第一电阻的第一端与所述有源模拟带通滤波器的输入端电连接；所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端，以及第一电容的第一端，均与所述第二电容的第一端电连接；所述第二电阻的第二端接地；所述第一电容的第二端，以及所述第三电阻的第一端，均与所述第一运算放大器的反相输入端电连接；所述第一运算放大器的同相输入端接地；所述第二电容的第二端，所述第三电阻的第二端，以及所述第一运算放大器的输出端，均与所述有源模拟带通滤波器的输出端电连接。
6.根据权利要求1所述的接地电阻检测仪，其特征在于，所述处理器与所述正弦波发生器的触发端电连接，所述处理器还用于控制所述正弦波发生器的工作状态。
7.根据权利要求1所述的接地电阻检测仪，其特征在于，还包括放大器，所述放大器的输入端与所述正弦波发生器的输出端电连接，所述放大器的输出端与所述第一线圈电连接。
8.一种电气系统，其特征在于，包括：电气设备和如权利要求1-7任一所述的接地电阻检测仪，
其中，所述电气设备的外壳经接地引下线连接大地，所述接地引下线穿过所述第一线圈与所述第二线圈。
9.根据权利要求8所述的电气系统，其特征在于，还包括：工频交流电源，所述工频交流电源的输出端与所述电气设备的供电端电连接，所述预设频率大于工频。
10.根据权利要求9所述的电气系统，其特征在于，还包括开关，所述工频交流电源的输出端与所述开关的第一端电连接，所述开关的第二端与所述电气设备的供电端电连接，所述处理器与所述开关的控制端电连接，所述处理器还用于在监测到所述接地电阻大于预设阈值时，控制所述开关断开。
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