CN213544681U - 接地电阻在线监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种接地电阻在线监测仪，包括：霍尔组件、电源管理电路、异常处理电路、低功耗管理电路、按键输入电路、液晶显示电路、声光报警电路、实时时钟电路、核心处理电路、激励信号电路、接地电阻回路、信号处理电路、信号采样电路、电平转换电路、短信管理电路和RS485通讯电路。本实用新型的接地电阻在线监测仪，通过霍尔组件的特性，能够实现防雷接地网的接地阻抗阻值、防雷接地网的连接状况及金属回路的联结电阻等接地网性能参数的非接触时时在线侦测。

Description

接地电阻在线监测仪

技术领域

本实用新型涉及电涌保护技术领域，尤其涉及一种接地电阻在线监测仪。

背景技术

随着智能技术的兴起，雷电防护由防直击雷向系统防雷新阶段迈进。系统防雷，主要利用直击雷防护、等电位连接网络、共用接地系统、安装信号/电源防雷箱、综合布线及屏蔽等措施和手段，进行全方位防护、综合治理的一项严密的系统工程。

接地是防雷的基础，防雷接地系统由雷电接受装置、接地引下线、接地体、接地网组成。传统防雷接地网检测，只通过接地电阻阻值进行衡量。然而防雷接地网中不仅存在阻性特征，还受到感性分量的影响，简单地通过接地电阻例行检测并不能准确反应防雷接地网的安全状况；同时，接地网的现场测量通常都是带电操作，容易受电流干扰及电压、电流测试线之间的互感影响，导致对接地网接地阻抗的测量不准确。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种接地电阻在线监测仪，通过霍尔组件的特性，能够实现防雷接地网的接地阻抗阻值、防雷接地网的连接状况及金属回路的联结电阻等接地网性能参数的非接触时时在线侦测。

为达上述目的，本实用新型提出了一种接地电阻在线监测仪，包括：霍尔组件、电源管理电路、异常处理电路、低功耗管理电路、按键输入电路、液晶显示电路、声光报警电路、实时时钟电路、核心处理电路、激励信号电路、接地电阻回路、信号处理电路、信号采样电路、电平转换电路、短信管理电路和RS485通讯电路；其中，所述电源管理电路输出端与所述核心处理电路电源端连接；所述异常处理电路输出端与所述核心处理电路复位脚连接；所述低功耗管理的输出端与所述核心处理电路电源回路连接；所述按键输入电路与所述核心处理电路GPI0口连接；所述液晶显示电路与所述核心处理电路SPI口连接；所述声光报警电路与所述核心处理电路GPI0口连接；所述实时时钟电路与所述核心处理电路连接；所述核心处理电路输出端与所述激励信号电路输入端连接；所述激励信号电路输出端与所述霍尔组件输入端连接；所述接地电阻回路穿心通过所述霍尔组件；所述霍尔组件的输出端与所述信号处理电路输入端连接；所述信号处理电路输出端与所述信号采样电路输入端连接；所述信号采样电路输出端与所述核心处理电路输入端连接；所述核心处理电路串口输出与所述电平转换电路输入端连接；所述电平转换电路输出端与所述短信管理电路输入端连接；所述核心处理电路串口输出与所述RS485通讯电路输入端连接。

根据本实用新型的接地电阻在线监测仪，通过霍尔组件的特性，能够实现防雷接地网的接地阻抗阻值、防雷接地网的连接状况及金属回路的联结电阻等接地网性能参数的非接触时时在线侦测。

另外，根据本实用新型上述提出的接地电阻在线监测仪还可以具有如下附加的技术特征：

具体地，所述接地电阻回路包括：接地电阻；接地线，所述接地线的一端与所述接地电阻相连，所述接地线的另一端与所述霍尔组件连接。

具体地，所述霍尔组件采用穿孔式安装，所述接地线置于所述霍尔组件的内孔中心。

具体地，电平转换电路为TTL电平转RS232电平电路。

具体地，所述霍尔组件为霍尔传感器。

具体地，当所述霍尔组件检测出故障信号时，通过所述声光报警电路进行报警。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的接地电阻在线监测仪的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的霍尔电流传感器的工作原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述本实用新型实施例的接地电阻在线监测仪。

图1是根据本实用新型实施例的接地电阻在线监测仪的结构示意图。

如图1所示，本实用新型的接地电阻在线监测仪可包括：霍尔组件20、电源管理电路110、异常处理电路120、低功耗管理电路130、按键输入电路140、液晶显示电路150、声光报警电路160、实时时钟电路90、核心处理电路100、激励信号电路50、接地电阻回路10、信号处理电路30、信号采样电路60、电平转换电路70、短信管理电路40和RS485通讯电路80。

其中，电源管理电路110输出端与核心处理电路100电源端连接。异常处理电路120输出端与核心处理电路100复位脚连接，负责监控核心处理电路的运行异常情况。低功耗管理130的输出端与核心处理电路100电源回路连接，负责监控核心处理电路的运行功耗情况，在适当时候切断相关部分电路以实现低功耗运行。按键输入电路140与核心处理电路100的GPI0口连接，便于设置报警临界值。液晶显示电路150与核心处理电路100的SPI口连接，便于显示接地电阻测量值以及设置操作时相关信息的显示。

声光报警电路160与核心处理电路GPI0口连接，当接地电阻测量值高于报警临界值或者接地断开时，声光报警电路160通过发光和发声两种方式报警。实时时钟电路90与核心处理电路100连接，用于记录每次测量的准确时间，其中，实时时钟电路90自带纽扣电池，在锂电池亏电的情况下，依然能够在一定时间内保证实时时钟电路的正常运行。

核心处理电路100输出端与激励信号电路50输入端连接；激励信号电路50输出端与霍尔组件20输入端连接；接地电阻回路10穿心通过霍尔组件20；霍尔组件20的输出端与信号处理电路30输入端连接；信号处理电路30输出端与信号采样电路60输入端连接；信号采样电路60输出端与核心处理电路100输入端连接。具体地，核心处理电路100通过模数转换接口与激励信号50电路相连，激励信号电路50产生特定电流信号并输出到霍尔组件20，待测电阻回路穿心通过霍尔组件20，霍尔组件20将电流信号转换为电压信号，并输出到信号处理电路30，经信号处理电路30滤波放大后输出到信号采集电路60，信号采集电路60通过数模转换接口与核心处理电路100相连，核心处理电路100根据这一组输出和输入信号计算出接地电阻的数值。

核心处理电路100串口输出与电平转换电路70输入端连接；电平转换电路70输出端与短信管理电路40输入端连接；核心处理电路100串口输出与RS485通讯电路80输入端连接。具体地，核心处理电路100通过电平转换电路70与短信管理电路40相连，短信管理电路40收发短信，实现无线方式的在线监测；短信管理电路40可以定时发送短信息，短信内容包含接地电阻值和报警状态；短信管理电路40可以接收短信息，发起全新的一次接地电阻值测量，并回发短信息，短信内容包含当前接地电阻值和报警状态。在本实用新型的一个实施例中，电平转换电路70可以为TTL电平转RS232电平电路。

根据本实用新型的一个实施例，接地电阻回路10包括：接地电阻；接地线，接地线的一端与接地电阻相连，接地线的另一端与霍尔组件10连接。

其中，霍尔组件20采用穿孔式安装，接地线置于霍尔组件20的内孔中心。霍尔组件20可以为霍尔传感器。即，接地引下线直接穿过监测仪穿孔，安装简易，且采用非接触测量技术，实现了电气隔离检测。

可以理解的是，霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，广泛应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等领域。由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器。霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件，高精度线性霍尔电流传感器大多属于闭环式(基于磁平衡式霍尔原理)，即闭环原理。如图2所示，磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，即原边电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈电流所产生的磁场进行补偿，其补偿电流Is精确的反映原边电流Ip，从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。

具体工作过程为：原边电流Ip会产生磁力线，原边此原边磁力线集中在磁芯气隙周围，内置在磁芯气隙中的霍尔电片可产生和原边磁力线成正比的，大小仅为几毫伏的感应电压，通过后续电子电路可把这个微小的信号转变成副边电流Is，并存在以下关系式：Is*Ns＝Ip*Np。

其中，IS—副边电流；

IP—原边电流；

NP—原边线圈匝数；

NS—副边线圈匝数；

NP/NS—匝数比，一般取NP＝1。

霍尔电流传感器由结构和电路紧密配合，霍尔元器件的高度、位置，铁芯的材料、长度、横截面积共同决定着霍尔电力传感器的性能。霍尔效应传感器，可以测量任意波形的电流和电压；输出端能真实地反映输入端电流或电压的波形参数；针对霍尔效应传感器普遍存在温度漂移大的缺点，采用补偿电路进行控制，有效地减少了温度对测量精度的影响，确保测量准确；具有精度高、安装方便等特点。

本申请采用高性能霍尔传感器技术测量回路电阻，为提高测量精度，采用穿孔式安装模式，接地导线置于霍尔传感器内孔中心，其副边电路可以精准地反映被测回路的电流波形；将流过霍尔传感器线圈内的电路的电流转换为电压输出，通过其输出值进行采集；根据欧姆定律转换公式R＝U/I，监测仪内置微机即可得到被测接地回路电阻值。通过高性能线性霍尔传感器技术，实现非接触时在线侦测防雷接地网的接地阻抗阻值、防雷接地网的连接状况及金属回路的联接电阻等接地网的性能参数，精确实时地在线准确测量、数据秒级上传，便于防雷管理人员及时掌握接地系统安全性能，有效解决传统防雷接地系统在线检测精度不高及隔离问题。

综上，本申请的接地电阻在线监测仪，以霍尔效应为工作原理，实现高性能电器隔离检测技术，实现侦测防雷接地网的接地阻抗阻值、防雷接地网的连接状况及金属回路的联接电阻等接地网的性能参数及变化趋势，在线侦测、非接触测量、地线穿心通过、不影响防雷接地效果及设施的正常运行，实时进行侦测、自动采集数据、智能分析、综合判定，并当防雷接地网某一回路产生接地故障时，霍尔传感器可检测出故障信号，以声光报警，抗干扰能力强、安装简易，确保防雷接地网的安全运行。

综上所述，根据本实用新型的接地电阻在线监测仪，通过霍尔组件的特性，能够实现防雷接地网的接地阻抗阻值、防雷接地网的连接状况及金属回路的联结电阻等接地网性能参数的非接触时时在线侦测。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种接地电阻在线监测仪，其特征在于，包括：

霍尔组件、电源管理电路、异常处理电路、低功耗管理电路、按键输入电路、液晶显示电路、声光报警电路、实时时钟电路、核心处理电路、激励信号电路、接地电阻回路、信号处理电路、信号采样电路、电平转换电路、短信管理电路和RS485通讯电路；

其中，所述电源管理电路输出端与所述核心处理电路电源端连接；所述异常处理电路输出端与所述核心处理电路复位脚连接；所述低功耗管理的输出端与所述核心处理电路电源回路连接；所述按键输入电路与所述核心处理电路GPI0口连接；所述液晶显示电路与所述核心处理电路SPI口连接；所述声光报警电路与所述核心处理电路GPI0口连接；所述实时时钟电路与所述核心处理电路连接；所述核心处理电路输出端与所述激励信号电路输入端连接；所述激励信号电路输出端与所述霍尔组件输入端连接；所述接地电阻回路穿心通过所述霍尔组件；所述霍尔组件的输出端与所述信号处理电路输入端连接；所述信号处理电路输出端与所述信号采样电路输入端连接；所述信号采样电路输出端与所述核心处理电路输入端连接；所述核心处理电路串口输出与所述电平转换电路输入端连接；所述电平转换电路输出端与所述短信管理电路输入端连接；所述核心处理电路串口输出与所述RS485通讯电路输入端连接。

2.根据权利要求1所述的接地电阻在线监测仪，其特征在于，所述接地电阻回路包括：

接地电阻；

接地线，所述接地线的一端与所述接地电阻相连，所述接地线的另一端与所述霍尔组件连接。

3.根据权利要求2所述的接地电阻在线监测仪，其特征在于，所述霍尔组件采用穿孔式安装，所述接地线置于所述霍尔组件的内孔中心。

4.根据权利要求1所述的接地电阻在线监测仪，其特征在于，电平转换电路为TTL电平转RS232电平电路。

5.根据权利要求1所述的接地电阻在线监测仪，其特征在于，所述霍尔组件为霍尔传感器。

6.根据权利要求1所述的接地电阻在线监测仪，其特征在于，当所述霍尔组件检测出故障信号时，通过所述声光报警电路进行报警。

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