CN213934024U - 基于无线数据传输技术的非接触式接地电阻测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于无线数据传输技术的非接触式接地电阻测试装置，包括数据采集处理中心，数据采集处理中心的输入端连接电流数据处理模块，电流数据处理模块同时还与电流钳口连接后最终连接接地回路，数据采集处理中心的输出端还分别连接有激励电压产生模块、无线数据传输模块和RS485有线数据传输模块，激励电压产生模块与电压钳口连接后最终连接接地回路，无线数据传输模块依次又与LORA转GPRS无线网关模块、远程数据服务器连接，远程数据服务器又与PC端或移动终端连接。本实用新型解决了现有技术中存在的接地电阻装置操作复杂，无法定时监测及因成本导致不能大面积推广使用的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于电子产品技术领域，具体涉及一种基于无线数据传输技术的非接触式接地电阻测试装置。
背景技术
接地装置是电力系统中的重要设备，保障了电力系统的正常运行，只有当电气设备的接地电阻符合标准时，电力系统才能安全可靠地运行。传统的管理方法是依靠人工方式进行测量，测量需要人工计算打桩地点打两个或两个以上的辅助地极且电力设备需要停电，智能化管理程度低，测量方式和操作存在诸多不便，无法实时监测。目前最新的接地电阻测试装置可实现非接触测量，提高了测量效率。但是，在实际使用中这些设备还存在如下问题：
接地电阻装置测量数据仍需要人工方式测量。
接地电阻测试装置无法实现远程监测数据。
另一方面，当前数据的无线传输已经很成熟，比如wifi、蓝牙、GPRS、 3G及4G已经成熟应用于很多领域，但是仍然不适用于接地电阻管理系统，原因有两个：1)WiFi很难实现全覆盖，蓝牙传输距离受限制；2)GPRS、 3G及4G传输相对接地电阻设备管理而言存在资费相对较高的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于无线数据传输技术的非接触式接地电阻测试装置，解决了现有技术中存在的接地电阻装置操作复杂，无法定时监测及因成本导致不能大面积推广使用的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，无线数据传输技术的非接触式接地电阻测试装置，包括数据采集处理中心，数据采集处理中心的输入端连接电流数据处理模块，电流数据处理模块同时还与电流钳口连接后最终连接接地回路，数据采集处理中心的输出端还分别连接有激励电压产生模块、无线数据传输模块和RS485有线数据传输模块，激励电压产生模块与电压钳口连接后最终连接接地回路，无线数据传输模块依次又与LORA转GPRS无线网关模块、远程数据服务器连接，远程数据服务器又与PC端或移动终端连接。
本实用新型的特点还在于，
数据采集处理中心还分别与电池电压检测及控制模块、报警输出控制模块、开关开合输出控制模块连接。
数据采集处理中心为STM32F105芯片，电池电压检测及控制模块采用 STM32F105主控芯片，报警输出控制模块采用STM32F105主控芯片，开关开合输出控制模块采用STM32F105主控芯片。
无线数据传输模块为LORA无线数据传输模块，内置芯片型号为 SX1278。
无线数据传输模块为NB-IOT无线数据传输模块，型号为WH-NB73。
激励电压产生模块采用STM32F105主控芯片。
电流数据处理模块采用MAX2602芯片。
RS485有线数据传输模块的型号为SP485EEN。
本实用新型的有益效果是，一种基于无线数据传输技术的非接触式接地电阻测试装置，不需要人工现场测量，无线模块效率高且成本低。使用LORA 无线模块代替RS485有线传输，数据传输稳定、不易遭受破坏、可操作性强且成本低。基于无线数据传输技术的接地电阻测试装置，无需断开接地体与电气设备的连接。本实用新型能够在不断电的情况下自动检测接地回路电阻，不仅节省人力物力，且具有较大的实用价值。预留RS485接口，可以直接与老式系统集成的接地电阻检测装置进行数据交互，解决了新旧设备更换成本高的问题。
附图说明
图1是本实用新型无线数据传输技术的非接触式接地电阻测试装置的结构示意图；
图2是本实用新型无线数据传输技术的非接触式接地电阻测试装置激励电压产生和电流数据处理的结构框图；
图3是本实用新型无线数据传输技术的非接触式接地电阻测试装置工作过程流程图。
图中，1.激励电压产生模块，2.电流数据处理模块，3.数据采集处理中心，4.无线数据传输模块，5.电池电压检测及控制模块，6.报警输出控制模块，7.开关开合输出控制模块，8.远程数据服务器，9.RS485有线数据传输模块，10.PC端，11.移动终端，12.LORA转GPRS无线网关模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
无线数据传输技术的非接触式接地电阻测试装置，如图1所示，包括数据采集处理中心3，数据采集处理中心3的输入端连接电流数据处理模块2，电流数据处理模块2同时还与电流钳口连接后最终连接接地回路，数据采集处理中心3的输出端还分别连接有激励电压产生模块1、无线数据传输模块 4和RS485有线数据传输模块9，激励电压产生模块1与电压钳口连接后最终连接接地回路，无线数据传输模块4依次又与LORA转GPRS无线网关模块12、远程数据服务器8连接，远程数据服务器8又与PC端10或移动终端11连接。
数据采集处理中心3还分别与电池电压检测及控制模块5、报警输出控制模块6、开关开合输出控制模块7连接。数据采集处理中心3为STM32F105 芯片。
电池电压检测及控制模块5采用STM32F105主控芯片，此模块作用为检测电池的电压，并设置安全值保证CPU芯片和GPRS芯片能正常工作，报警输出控制模块6采用STM32F105主控芯片，作用：当接地电阻数据出现异常时，及时通知电工及安全管理人员。开关开合输出控制模块7采用 STM32F105主控芯片，作用为远程打开/关闭开关。
无线数据传输模块4为LORA无线数据传输模块，内置芯片为SX1278，是一款体积小、微功率、低功耗、高性能、远距离的无线数据传输模块，无线数据传输模块4与远程数据服务器8之间还连接有LORA转GPRS无线网关模块12，LORA转GPRS无线网关模块12，其中GPRS模块为内嵌 GSM/GPRS核心单元的无线Modem，具有完备的电源管理系统，标准的串行数据接口。
无线数据传输模块4为NB-IOT无线数据传输模块，型号为WH-NB73，是一款使用移动NB-IOT网络进行无线数据传输的嵌入式终端，体积小、接口简单，用户能方便的集成到自己的主板设备上去。
激励电压产生模块采用STM32F105主控芯片。
电流数据处理模块采用MAX2602芯片。
数据采集处理中心3的输出端还连接有RS485有线数据传输模块9，RS485有线数据传输模块9型号为SP485EEN。
本实用新型无线数据传输技术的非接触式接地电阻测试装置，数据处理端由基于ARM Cortex-M3技术平台的处理器形成数据采集处理中心3，主要是对采集的数据进行滤波及加工处理，核心目的是计算出及时、可靠的检测结果。输出控制端由两部分组成：报警输出控制模块6主要用于当出现接地电阻数据异常时提示报警；开关开合输出控制模块7的作用是设备出现故障时能切断对应的可控开关，切断电源以保安全，或者接收来自远程的开关开合控制命令进行对应的可控开关控制。数据传输端主要通过LORA技术将各个LORA子节点的数据集中发送无线数据传输模块4再发送至LORA转 GPRS无线网关模块12，GPRS再通过公共网络将数据传输至服务器端8，以便于管理者可以通过移动终端11或者PC端10随时查看接地电阻阻值和测试仪状态；数据接收端：主设备接地电阻测试仪(接收节点)和远程平台或手机端APP，同时，数据接口预留支持modbus的RS485有线通信，以支持其他智能电表、电气火灾探测器等传统智能用电管理设备的数据对接。本实用新型解决了现有技术中存在的数据无法定时监测，开关状态无法远程控制，人力物力消耗较大和数据传输资费较高且距离受限制的问题。
本实用新型无线数据传输技术的非接触式接地电阻测试装置的工作原理如下，流程图如图3所示：
首先通过激励电压产生模块1发出激励脉冲信号，如图2所示，其中单片机系统先通过激励电压发生器产生激励电压，再通过电压偏移电路将单极性的输出电压加一级电压放大器变成双极性的交流电压，并对信号进行放大后通过电压钳口接入接地回路，然后再通过电流钳口测量出接地连接线上与电压频率相同的电流值经电流数据处理模块2得到电流数据，如图2所示，其中电流钳口先感应出与电压相同频率的电流值再通过前置放大，多级放大后得到放大后的信号，并对信号进行模拟硬件滤波得到电流数据，最后通过数据采集处理中心3(STM32F105芯片)自带的SPI接口输入数据，数据中心通过电压及连续多次采集的电流数据计算出接地电阻，根据《民用建筑电器设计规范》中接地电阻的标准数据与当前数据的变化幅度作对比，如果数据变化幅度过大，数据采集处理中心3将对当前数据进行软件滤波得出真实有效的滤波数据，因为变化过大的数据可能为电磁干扰等因素导致的干扰数据。如果数据依然异常，立即报警并将异常数据上传至远程平台PC10端或移动端11。根据系统状态及采集的电池数据进行判断，如果系统正常但电池电压不正常，数据采集处理中心将立即向远程平台上传电池故障信息。重新更新数据发送时间点的间隔信息，便于调整计时。判断是否有接收来自远程平台PC10端或移动端11的控制命令，如果有则解析命令并通过开关开合输出控制模块7对装置的的开合状态进行控制达到重启保护或升级的功能。
本实用新型无线数据传输技术的非接触式接地电阻测试装置，其采用非接触的钳表法，钳表通过电压钳口在接地连接线上产生特定频率的感应电压，电流钳口通过电磁感应测量出接地连接线上与电压相同频率的电流值，根据欧姆定律，装置自动计算被测接地回路的电阻值，并实现了对检测数据的实时传输、监控、分析及处理；大大提高了接地电阻检测的自动化程序，同时低成本的LORA无线数据传输技术解决了布线困难及因成本导致不能大面积推广使用的问题。
Claims (1)
1.无线数据传输技术的非接触式接地电阻测试装置，其特征在于，包括数据采集处理中心(3)，数据采集处理中心(3)的输入端连接电流数据处理模块(2)，电流数据处理模块(2)同时还与电流钳口连接后最终连接接地回路，数据采集处理中心(3)的输出端还分别连接有激励电压产生模块(1)、无线数据传输模块(4)和RS485有线数据传输模块(9)，激励电压产生模块(1)与电压钳口连接后最终连接接地回路，所述无线数据传输模块(4)依次又与LORA转GPRS无线网关模块(12)、远程数据服务器(8)连接，远程数据服务器(8)又与PC端(10)或移动终端(11)连接，所述数据采集处理中心(3)还分别与电池电压检测及控制模块(5)、报警输出控制模块(6)、开关开合输出控制模块(7)连接，所述数据采集处理中心(3)为STM32F105芯片，电池电压检测及控制模块(5)采用STM32F105主控芯片，报警输出控制模块(6)采用STM32F105主控芯片，开关开合输出控制模块(7)采用STM32F105主控芯片，所述无线数据传输模块(4)为LORA无线数据传输模块，内置芯片型号为SX1278，或者所述无线数据传输模块(4)为NB-IOT无线数据传输模块，型号为WH-NB73，所述激励电压产生模块(1)采用STM32F105主控芯片，所述电流数据处理模块(2)采用MAX2602芯片，所述RS485有线数据传输模块(9)的型号为SP485EEN。
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2020
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