CN212229042U - 一种接地导通电阻测试仪多通道自动切换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及变电站接地网状态检测技术领域，具体涉及一种接地导通电阻测试仪多通道自动切换装置，包括电流切换矩阵模块、电压取样信号切换矩阵模块、通道切换控制模块和电压电流测量线；所述电流切换矩阵模块和电压取样信号切换矩阵模块的输入接口与接地导通电阻测试仪相连接，所述电流切换矩阵模块和电压取样信号切换矩阵模块均具有n个输出接口，所述输出接口通过电压电流测量线与接地网的可及节点连接；所述通道切换控制模块分别与电流切换矩阵模块和电压取样信号切换矩阵模块相连接。本实用新型在不改变接地导通电阻测试仪结构的情况下实现接地网多个端口电阻的连续测量，提升系统的检测效率，减少现场检测工作量。
Description
技术领域
本实用新型涉及变电站接地网状态检测技术领域，具体涉及一种接地导通电阻测试仪多通道自动切换装置。
背景技术
变电站接地网对变电站的安全和稳定运行起着重要作用。接地网一般由扁钢焊接而成，长时间埋于地下会发生腐蚀现象。严重时发生腐蚀断裂，严重影响接地网的性能。当前常用接地导通电阻测试仪对接地网腐蚀状况进行检测，通过测量接地网任意两个可及节点间的电阻进行整体接地网腐蚀状况进行评估。现有接地导通电阻测试仪的检测方法为四极法，即两个电极作为电流输出端连接在在被测端口电阻两端并注入电流，另外两个电极作为电压测量端口，连接在被测端口电阻两端实时测量端口电压值，如图1所示。图1中的源HI和源LO用于输出较大测量电流，另外两根线（图1中的取样HI和取样LO）用于测量被测点之间的电压。
最后利用欧姆定律计算被测电阻的阻值，即接地网的端口电阻。现有的接地导通电阻测试仪具备四个测量电极，即仅有一个测量端口。实际变电站接地网的可及节点少则几十个，多则数百个，使用接地导通电阻测试仪完成任意两个可及节点间端口电阻的测量，接线工作量巨大。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种接地导通电阻测试仪多通道自动切换装置，该切换装置与现有的接地导通电阻测试仪联合使用，在不改变接地导通电阻测试仪结构的情况下实现接地网多个端口电阻的连续测量，提升系统的检测效率，减少现场检测工作量。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：
本实用新型提供了一种接地导通电阻测试仪多通道自动切换装置，包括：电流切换矩阵模块、电压取样信号切换矩阵模块、通道切换控制模块和电压电流测量线；
所述电流切换矩阵模块的输入接口与接地导通电阻测试仪的源HI和源LO相连接，所述电流切换矩阵模块具有n个输出接口；所述电压取样信号切换矩阵模块的输入接口与接地导通电阻测试仪的取样HI和取样LO相连接，所述电压取样信号切换矩阵模块也具有n个输出接口，其中n为大于2的自然数，所述输出接口通过电压电流测量线与接地网的可及节点连接；所述通道切换控制模块分别与电流切换矩阵模块和电压取样信号切换矩阵模块相连接。
进一步地，所述电流切换矩阵模块包括采用2n个继电器构成的继电器阵列一和继电器阵列二，所述继电器阵列一和继电器阵列二均包含n个继电器，继电器阵列一的n个继电器用于将源HI扩展至n个接口，继电器阵列二的n个继电器用于将源LO扩展至n个接口；n个扩展源HI接口与n个扩展源LO接口按顺序对应连接，与电流切换矩阵模块的n个输出接口相连接。
进一步地，所述电压取样信号切换矩阵模块包括采用2n路模拟开关构成的开关阵列一和开关阵列二，所述开关阵列一和开关阵列二均包含n路模拟开关，开关阵列一用于将取样HI扩展至n个接口，开关阵列二用于将取样LO扩展至n个接口；n个扩展取样HI接口与n个扩展取样LO接口按顺序对应连接，与电压取样信号切换矩阵模块的n个输出接口相连接。
进一步地，所述电流切换矩阵模块的n个输出接口与电压取样信号切换矩阵模块的n个输出接口按照顺序依次连接在n个两芯接线端子的每一芯上。
进一步地，所述通道切换控制模块包括单片机及外围电路，所述单片机控制电流切换矩阵模块和电压取样信号切换矩阵模块的切换时序；所述通道切换控制模块通过电流切换矩阵控制总线与电流切换矩阵模块连接，所述道切换控制模块通过电压取样信号切换矩阵控制总线与电压取样信号切换矩阵模块连接。
进一步地，所述电压电流测量线的数量为n条，每条电压电流测量线包括两芯屏蔽线、两芯接线端子和电力测试钳。
进一步地，所述两芯屏蔽线的其中一条芯线通过两芯接线端子与电流切换矩阵模块的一个输出接口连接，另一条芯线通过两芯接线端子与电压取样信号切换矩阵模块的一个输出接口连接。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型的接地导通电阻测试仪多通道自动切换装置与当前的接地导通电阻测试仪联合使用，能够将现有的单通道测量转化为多通道的连续测量，每次接线完成后实现接地网多个端口的电阻的测量，极大减少了变电站现场检测过程中的接线工作量，有效提升系统的检测效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中接地导通电阻测试仪的测量原理图；
图2是本实用新型实施例的接地导通电阻测试仪多通道自动切换装置的原理框图；
图3是本实用新型实施例的电流切换矩阵模块和电压取样信号切换矩阵模块的架构图；
图4是本实用新型实施例的电流切换矩阵模块中继电器阵列一的驱动信号处理电路图；
图5是本实用新型实施例的电流切换矩阵模块中继电器阵列一的电路图；
图6是本实用新型实施例的继电器阵列一的指示灯电路图；
图7是本实用新型实施例的电流切换矩阵模块中继电器阵列二的驱动信号处理电路图；
图8是本实用新型实施例的电流切换矩阵模块中继电器阵列二的电路图；
图9是本实用新型实施例的继电器阵列二的指示灯电路图；
图10是本实用新型实施例的电压取样信号切换矩阵模块的电路图；
图11是本实用新型实施例的通道切换控制模块的电路图；
图12是本实用新型实施例的电压电流测量线的连接示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图2所示，本实施例的接地导通电阻测试仪多通道自动切换装置，包括电流切换矩阵模块、电压取样信号切换矩阵模块、通道切换控制模块和电压电流测量线。该切换装置包含4个输入接口和16个输出通道，4个输入接口分别与接地导通电阻测试仪的4个接口连接，16个输出通道为两芯接线端子，其中一芯与电流切换矩阵模块的输出接口连接，另一芯与电压取样信号切换矩阵模块的输出接口连接。16个输出通道通过电压电流测量线与接地网的可及节点连接。通道切换控制模块通过电流切换矩阵控制总线与电流切换矩阵模块连接，道切换控制模块通过电压取样信号切换矩阵控制总线与电压取样信号切换矩阵模块连接。
如图3所示，图中源HI、源LO为接地导通电阻测试仪的电流输出，取样HI和取样LO为接地导通电阻测试仪的电压信号输入。源HI经继电器阵列一将其切换至16个可及节点中的任意一个；同理，源LO经继电器阵列二将其切换至另外15个可及节点中的任意一个，实现对任意两个可及节点之间施加测量电流。两片ADGS1208构成的开关阵列一，将继电器阵列一施加电流的可及节点的电压切换后输出至取样HI，两片ADGS1208构成的开关阵列二，将继电器阵列二施加电流的可及节点的电压切换后输出至取样LO。
在本实施例中，如图5和图8所示，电流切换矩阵模块包括采用32个继电器构成的继电器阵列一和继电器阵列二，继电器阵列一和继电器阵列二均包含16个继电器，继电器阵列一的16个继电器用于将源HI扩展至16个接口，继电器阵列二的16个继电器用于将源LO扩展至16个接口。如图4所示，通道切换控制模块输出的信号驱动74HC595实现串行数据到并行数据的转换，每片74HC595驱动8个输出，因此需要两片595级联，实现16个继电器的控制。74HC595的输出经过ULN2803放大后驱动16个继电器。继电器将交流测量信号ACP分配至P00～P15，共计16个输出端子，输出的信号为ACX01～ACX16。如图6所示，LED100～LED115作为继电器动作指示灯用。如图7～9所示，继电器阵列二的电路与继电器阵列一的基本相同，但是继电器阵列一和继电器阵列二的输出对应连接后共用16个输出端子，这样16个输出端子中的任意一个都可以连接至源HO或者源LO，实现将测试电流施加到16个输出端子中的任意两个。
电压取样信号切换矩阵模块包括采用32路模拟开关构成的开关阵列一和开关阵列二，所述开关阵列一和开关阵列二均包含16路模拟开关，开关阵列一用于将取样HI扩展至16个接口，开关阵列二用于将取样LO扩展至16个接口。如图10所示，图中DRXEN1、DRXEN2、DRXA0、DRXA1、DRXA2为开关阵列一驱动信号，DRYEN1、DRYEN2、DRYA0、DRYA1、DRYA2为开关阵列二驱动信号。驱动信号经ISO7240隔离后驱动四片ADG5208。ADG5208是精密模拟开关阵列，可将16个被测可及节点的电压VS11~VS28中的任意两个切换成VSP和VSN，提供给接地导通电阻测试仪的电压测试端口。
通道切换控制模块包括单片机及外围电路，电流切换矩阵模块和电压取样信号切换矩阵模块的控制信号来自单片机STM8S208R8，实现接地网任意两个可及节点的组合，进行组合后端口电阻的测量，如图11所示，图中，IC1 的48、47、46、45、44、43、42、41、38、33脚经过电阻RP1、RP2、RP3阻抗匹配后分别输出DRXEN1、DRXEN2、DRYEN1、DRYEN2、DRYA0、DRYA1、DRYA2、DRXA0、DRXA1、DRXA2共计10个信号用于控制开关阵列一和开关阵列二的动作。IC1的37、36、35、34四个脚经过RP4输出STORE、SRCLR、CLK、DAT四个信号，用于控制继电器阵列一和继电器阵列二的动作。
为了进行测量数据的汇总，该装备配置了两个485通道，如图11所示，图中单片机IC1的串行信号UART1_RX、UART1_TX、485_EN1三个信号，经过ISO1隔离后经485接口芯片IC2，构成485通道1，用于控制接地导通电阻测试仪动作并读取接地导通电阻测试仪数据。UART3_RX、UART3_TX、485_EN3三个信号，经过ISO2隔离后经485接口芯片IC3，构成485通道2，用于和PC机通信，将测试的数据传输至PC机，便于数据分析、存储和打印。
电压电流测量线的数量为16条，每条电压电流测量线包括两芯屏蔽线、两芯接线端子和电力测试钳。两芯屏蔽线的其中一条芯线通过两芯接线端子与电流切换矩阵模块的一个输出接口连接，另一条芯线通过两芯接线端子与电压取样信号切换矩阵模块的一个输出接口连接。
如图12所示，16个电流输出端子和16个电压测量端子一对一组合，比如电流切换矩阵模块输出接口T1和电压取样信号切换矩阵模块输出接口S1组合，分别连接在两芯接线端子的两个芯线上，通过一条电缆连接到电力测试钳。本装置共计需要16条测试电缆和电力测试钳，提供同时16个接地引下线之间电阻的测试能力。
本实用新型能够将现有的单通道测量转化为16通道的连续测量，每次接线完成后实现120个端口的电阻的测量，极大的减少了变电站现场检测过程中接线工作量，有效提升检测效率。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非现定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
最后需要说明的是：以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，仅用于说明本实用新型的技术方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (7)
1.一种接地导通电阻测试仪多通道自动切换装置，其特征在于，包括：电流切换矩阵模块、电压取样信号切换矩阵模块、通道切换控制模块和电压电流测量线；
所述电流切换矩阵模块的输入接口与接地导通电阻测试仪的源HI和源LO相连接，所述电流切换矩阵模块具有n个输出接口；所述电压取样信号切换矩阵模块的输入接口与接地导通电阻测试仪的取样HI和取样LO相连接，所述电压取样信号切换矩阵模块也具有n个输出接口，其中n为大于2的自然数，所述输出接口通过电压电流测量线与接地网的可及节点连接；所述通道切换控制模块分别与电流切换矩阵模块和电压取样信号切换矩阵模块相连接。
2.根据权利要求1所述的接地导通电阻测试仪多通道自动切换装置，其特征在于，所述电流切换矩阵模块包括采用2n个继电器构成的继电器阵列一和继电器阵列二，所述继电器阵列一和继电器阵列二均包含n个继电器，继电器阵列一的n个继电器用于将源HI扩展至n个接口，继电器阵列二的n个继电器用于将源LO扩展至n个接口；n个扩展源HI接口与n个扩展源LO接口按顺序对应连接，与电流切换矩阵模块的n个输出接口相连接。
3.根据权利要求1所述的接地导通电阻测试仪多通道自动切换装置，其特征在于，所述电压取样信号切换矩阵模块包括采用2n路模拟开关构成的开关阵列一和开关阵列二，所述开关阵列一和开关阵列二均包含n路模拟开关，开关阵列一用于将取样HI扩展至n个接口，开关阵列二用于将取样LO扩展至n个接口；n个扩展取样HI接口与n个扩展取样LO接口按顺序对应连接，与电压取样信号切换矩阵模块的n个输出接口相连接。
4.根据权利要求1所述的接地导通电阻测试仪多通道自动切换装置，其特征在于，所述电流切换矩阵模块的n个输出接口与电压取样信号切换矩阵模块的n个输出接口按照顺序依次连接在n个两芯接线端子的每一芯上。
5.根据权利要求1所述的接地导通电阻测试仪多通道自动切换装置，其特征在于，所述通道切换控制模块包括单片机及外围电路，所述单片机控制电流切换矩阵模块和电压取样信号切换矩阵模块的切换时序；所述通道切换控制模块通过电流切换矩阵控制总线与电流切换矩阵模块连接，所述道切换控制模块通过电压取样信号切换矩阵控制总线与电压取样信号切换矩阵模块连接。
6.根据权利要求1所述的接地导通电阻测试仪多通道自动切换装置，其特征在于，所述电压电流测量线的数量为n条，每条电压电流测量线包括两芯屏蔽线、两芯接线端子和电力测试钳。
7.根据权利要求6所述的接地导通电阻测试仪多通道自动切换装置，其特征在于，所述两芯屏蔽线的其中一条芯线通过两芯接线端子与电流切换矩阵模块的一个输出接口连接，另一条芯线通过两芯接线端子与电压取样信号切换矩阵模块的一个输出接口连接。
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| CN113110405A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-07-13 | 湖南汽车工程职业学院 | 一种用于自动驾驶的底盘嵌入式控制板多通道测试系统 |
| WO2023207763A1 (zh) * | 2022-04-28 | 2023-11-02 | 北京芯格诺微电子有限公司 | 可切换档位的配置电阻检测方法及电路 |
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