TW201619617A - 接地阻抗量測裝置及其操作方法 - Google Patents

接地阻抗量測裝置及其操作方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201619617A
TW201619617A TW103139913A TW103139913A TW201619617A TW 201619617 A TW201619617 A TW 201619617A TW 103139913 A TW103139913 A TW 103139913A TW 103139913 A TW103139913 A TW 103139913A TW 201619617 A TW201619617 A TW 201619617A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
impedance
ground
grounding
measuring device
Prior art date
Application number
TW103139913A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI553318B (zh
Inventor
吳宗原
Original Assignee
台達電子工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 台達電子工業股份有限公司 filed Critical 台達電子工業股份有限公司
Priority to TW103139913A priority Critical patent/TWI553318B/zh
Priority to US14/920,138 priority patent/US9910079B2/en
Priority to EP15191498.3A priority patent/EP3023800B1/en
Priority to JP2015214201A priority patent/JP2016099344A/ja
Publication of TW201619617A publication Critical patent/TW201619617A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI553318B publication Critical patent/TWI553318B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/16—Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
    • G01R27/18—Measuring resistance to earth, i.e. line to ground

Abstract

一種接地阻抗量測裝置量測一交流電源端之一接地阻抗，電性連接於提供一交流電源之一設備輸入端。該接地阻抗量測裝置包括一直流電源產生電路與一直流電壓偵測電路。該直流電源產生電路接收該交流電源，並轉換為一直流電源。該直流電源使該接地阻抗兩端產生一直流阻抗電壓。利用交流電源迴路之直流成份總和為零的特性，該直流電壓偵測電路量測該設備輸入端與一設備接地點之間的直流電壓差值，即等於該直流阻抗電壓，藉此計算並偵測出該接地阻抗大小。

Description

接地阻抗量測裝置及其操作方法
本發明係有關一種接地阻抗量測裝置及其操作方法，尤指一種應用於交流電源端之接地阻抗量測裝置及其操作方法。
現行電動車，包括其充電站的相關國際法規或標準中，UL 2231-1標準主要在於人員保護的相關規範。其適用範圍在於符合NEC規定防範人員受電擊危害所需電動車充電線路的一般規範。
再者，若擴大應用範圍而論，在配電系統的應用中，通常是透過PE保護線將用電設備的所有外露和可導電部分進行連接，以形成完整的等電位連接系統。並且，由於絕緣損壞所造成的故障電流大小，和接地阻抗值的大小有絕對的相關，換言之，有良好的接地保護，才能保障人員用電安全。因此，能夠準確地檢測出電源端的接地阻抗，對於接地故障偵測與接地保護方案的實現，將有很大的裨益。
請參閱圖1A、圖1B與圖1C係為現有常見接地阻抗檢測技術之電路圖。對於圖1A與圖1B所示之交流電源端的接地阻抗檢測方式，現行做法係透過光耦元件Op(如圖1A所示)或電晶體開關Q1與電阻R1,R2的搭配(如圖1B所示)，用以檢測交流電源端的接地阻抗Rg狀況。更具體而言，當該接地阻抗Rg為短路時，在輸出端點Pa將會產生責任週期(duty cycle)一致的方波信號，如圖2A所示。反之，當該接地阻抗Rg為高阻抗狀態 (MΩ等級)時，在輸出端點Pa所量測到的該方波信號的責任週期將會改變。因此，可透過該方波信號的責任週期是否一致或發生改變，即可得知該接地阻抗Rg的接地狀況。此外，圖1C所示該習知作法係利用檢測整流後在輸出端點Pa的電壓振幅大小(非方波信號，如圖2B所示)來判斷接地阻抗Rg是否改變，如此，根據檢測該輸出端點Pa的輸出波形，即可粗略地判斷該交流電源端的接地阻抗Rg狀況。然而，上述該些現有的檢測方法，存在有以下的缺陷：
1、無法精確地偵測出該接地阻抗Rg的大小：由於現有的方法係利用檢測該輸出端點Pa的波形，對該交流電源端的接地阻抗Rg狀況加以判斷，因此，對於責任週期一致的方波信號可判斷出該接地阻抗Rg為短路，然而，對於輸出振幅大小不規則的波形，就無法精確地判斷出該接地阻抗Rg的程度；
2、無法偵測出小阻抗值的該接地阻抗Rg：由於現有的方法大多僅能檢測出50KΩ或200KΩ以上的接地阻抗Rg，因此，一旦該接地阻抗Rg的阻抗值較低，將會造成檢測上嚴重的錯誤；及
3、流回地線的漏電流較大，容易造成人體觸電以及電氣設備損壞。
因此，如何設計出一種接地阻抗量測裝置及其操作方法，利用交流電源迴路之直流成份總和為零的特性，並且透過量測設備輸入端與設備接地點之間直流電壓差值等於該直流阻抗電壓，配合產生的已知電壓源或電流源，即可透過精確地計算出設備接地點與遠端供電接地點之間接地阻抗的大小，乃為本案創作人所欲行克服並加以解決的一大課題。
為了解決上述問題，本發明係提供一種接地阻抗量測裝置，以克服習知技術的問題。因此，本發明該接地阻抗量測裝置係電性連接於提供一交流電源之一設備輸入端與一設備接地點之間，以量測該交流電源端之一接地阻抗的大小。該接地阻抗量測裝置係包括一直流電源產生電路與一直流電壓偵測電路。該直流電源產生電路係電性連接該設備輸入端與該設備接地點，以接收該交流電源，並轉換該交流電源為一直流電源。該直流電源使該接地阻抗兩端產生一直流阻抗電壓。該直流電壓偵測電路係電性連接該設備輸入端與該設備接地點以量測該設備輸入端與該設備接地點之間一直流電壓差值。其中，利用交流電源迴路之直流成份總和為零的特性，該直流電壓差值即等於該接地阻抗之該直流阻抗電壓，以計算並偵測出該接地阻抗大小。
為了解決上述問題，本發明係提供一種接地阻抗量測裝置其操作方法，以克服習知技術的問題。因此，本發明該接地阻抗量測裝置操作方法，係應用於量測一交流電源端之一接地阻抗的大小，並電性連接於提供一交流電源之一設備輸入端與一設備接地點之間。該操作方法之步驟係包括：(a)提供一直流電源產生電路，係電性連接該設備輸入端與該設備接地點，以接收該交流電源；(b)轉換該交流電源為一直流電源，該直流電源使該接地阻抗兩端產生一直流阻抗電壓；(c)提供一直流電壓偵測電路以量測該設備輸入端與該設備接地點之間一直流電壓差值；及(d)利用交流電源迴路之直流成份總和為零的特性，該直流電壓差值即等於該接地阻抗之該直流阻抗電壓，以偵測該接地阻抗大小。
為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：
請參閱圖3係為本發明接地阻抗量測裝置之電路方塊示意圖。該接地阻抗量測裝置係應用於量測一設備接地點PE與一供電接地點PEs之間一接地阻抗Rg的大小。該接地阻抗量測裝置係電性連接與該交流電源端Ss對應相序之一設備輸入端Sc。換言之，當該交流電源為一三相四線系統時，該交流電源端Ss係具有三條火線Ls1~Ls3與一條中性線Ns，該設備輸入端Sc亦對應設置有三條火線Lc1~Lc3與一條中性線Nc。同理，當該交流電源為一三相三線系統時，該交流電源端Ss係具有三條火線Ls1~Ls3，該設備輸入端Sc亦對應設置有三條火線Lc1~Lc3。值得一提，本案該接地阻抗量測裝置係可應用於n相電力系統。再者，由於該交流電源端Ss與該設備輸入端Sc通常相隔很遠的距離，少者數百公尺，多者數十公里不等，因此，圖3以雙波浪符號(≈)示意該交流電源端Ss與該設備輸入端Sc非為相鄰設置。同理，以雙波浪符號(≈)示意該設備接地點PE與該供電接地點PEs之間非為相鄰設置。
該接地阻抗量測裝置係主要包括一直流電源產生電路10與一直流電壓偵測電路20。該直流電源產生電路10係電性連接該設備輸入端Sc與該設備接地點PE之間。更具體而言，該直流電源產生電路10的一側係電性連接該設備輸入端Sc每一相序的線路，並且另一側係電性連接該設備接地點PE。以圖3為例，該直流電源產生電路10的一側係電性連接該些火線Lc1~Lc3與該中性線Nc，並且另一側係電性連接該設備接地點PE。該直流電壓偵測電路20係電性連接該設備輸入端Sc與該設備接地點PE，換言之，該直流電壓偵測電路20的一側係電性連接該設備輸入端Sc任一相序的線路，並且另一側係電性連接該設備接地點PE。以圖3為例，該直流電壓偵測電路20的一側係電性連接該些火線Lc1~Lc3與該中性線Nc的其中一條。在本實施例中，該直流電壓偵測電路20的一側係電性連接該火線Lc2，因此，連接其餘該些火線與該中性線Nc係以虛線表現，並且另一側係電性連接該設備接地點PE。值得一提，本發明中該直流電壓偵測電路20只需連接任何一相序火線或該中性線Nc即可。
該直流電源產生電路10係可為一直流電壓產生電路或一直流電流產生電路，以產生直流成份的電壓或電流。該直流電源產生電路10係產生直流成份的電源，該直流電源會在該接地阻抗Rg兩端產生一直流阻抗電壓Vdc_Rg 以及流經該接地阻抗Rg一直流阻抗電流Idc_Rg 。若該直流電源為一直流電流源，則注入該接地阻抗Rg的該直流阻抗電流Idc_Rg 為已知，再者，由於整個交流電源迴路中直流成份(DC components)總和為零，該直流阻抗電壓Vdc_Rg 的大小係等於該設備輸入端Sc的該火線Lc1~Lc3其中一相或該中性線Nc與該設備接地點PE之間的直流電壓差，因此，可透過在該設備輸入端Sc處量測出該火線Lc1~Lc3其中一相或該中性線Nc與該設備接地點PE之間的直流電壓差，即可得出在該接地阻抗Rg兩端的該直流阻抗電壓Vdc_Rg ，而不需要直接量測該供電接地端PEs與該設備接地端PE之直流電壓差。故此，透過計算該直流阻抗電壓Vdc_Rg 與該直流阻抗電流Idc_Rg 的比值，即可得到該設備接地點PE(用戶端)與遠端該供電接地點PEs之間該接地阻抗Rg的大小。若該直流電源產生電路10係產生一直流電壓源，則利用簡單分壓定理可以計算出該接地阻抗Rg的大小。
若以該直流電源產生電路10為該直流電流產生電路為例，該直流電源產生電路10係以產生一直流電流Idc，並且該直流電流Idc注入該接地阻抗Rg成為該直流阻抗電流Idc_Rg ，並且在該接地阻抗Rg兩端產生該直流阻抗電壓Vdc_Rg 。
值得一提，實際的電路應用上並不以上述實施態樣為限制，換言之，該直流電源產生電路10的輸入側與輸出側也可以電性連接於該些火線Lc1~Lc3與該中性線Nc當中的任兩者之間，再配合將輸出側連接至該設備接地點PE，透過所產生的該直流成份的電壓或電流，也同樣可以實現精確計算出該設備接地點PE與遠端該供電接地點PEs之間該接地阻抗Rg的大小。
至於該直流電源產生電路10與該直流電壓偵測電路20的詳細電路及其操作方式，將於後文有進一步說明。
在本發明中，該直流電源產生電路10係可為一直流電流源或一直流電壓源。請參閱圖4A，係為本發明直流電源產生電路為該直流電流源實施例之電路圖。承上所述，該直流電源產生電路10係電性連接該設備輸入端Sc與一設備接地點PE之間，以直接接收該設備輸入端Sc的交流電壓。因此，透過該直流電源產生電路10轉換該設備輸入端Sc的交流電壓，能夠輸出一直流電流Idc。此外，請參閱圖4B係為本發明直流電源產生電路為一直流電壓源實施例之電路圖。如上所述，該直流電源產生電路10係直接接收該設備輸入端Sc的交流電壓，並且轉換該設備輸入端Sc的交流電壓而輸出一直流電壓Vdc。其中，該直流電壓Vdc不限定為一純直流電壓，亦可為一經整流和/或濾波後所得之一直流電壓。請參閱圖4C係為本發明該直流電源產生電路第一實施例之電路圖。該直流電源產生電路10係包括複數個二極體D1~Dn+1與一電阻Rdc。該些二極體D1~Dn+1係對應電性連接該設備輸入端Sc的該些三條火線Lc1~Lc3與該中性線Nc。以圖4C為例，該些二極體D1~Dn+1的陽極端係對應電性連接該設備輸入端Sc的該些三條火線Lc1~Lc3與該中性線Nc。該電阻Rdc的一端係電性連接該些二極體D1~Dn+1的陰極端。由於該些二極體D1~Dn+1與該電阻Rdc的連接架構，因此，當該設備輸入端Sc的交流電壓經過該些二極體D1~Dn+1後，將會被整流成一直流電壓源，並且經過該電阻Rdc連接至該設備接地點PE。因此，透過該些二極體D1~Dn+1與該電阻Rdc可實現直流電源產生電路。值得一提，上述實施例亦可只需使用單個二極體，對應地連接該設備輸入端Sc的其中一相，以產生一直流成份電源即可。在本實施例中，由於該二極體D2係以對應連接該火線Lc2，因此，在圖4C中係以實線表達；反之，其餘該些二極體則以虛線表達可選擇性地連接該些火線與該中性線Nc。
請參閱圖4D係為本發明該直流電源產生電路第二實施例之電路圖。圖4D與圖4C最大的差異在於該些二極體D1~Dn+1的陰極端係對應電性連接該設備輸入端Sc的該些三條火線Lc1~Lc3與該中性線Nc。該電阻Rdc的一端係電性連接該些二極體D1~Dn+1的陽極端。由於該些二極體D1~Dn+1的極性改變，因此，當該設備輸入端Sc的交流電壓經過該些二極體D1~Dn+1後，將會被整流成直流電壓源，並且經過該電阻Rdc與該設備接地點連接。該第二實施例與前述該第一實施例之差異，僅在於該直流電流Idc的方向與圖4C該直流電流Idc的方向相反。換言之，圖4C與圖4D這些二極體D1~Dn+1係對應整流該設備輸入端Sc的正、負半週交流電壓，再經過該電阻Rdc產生該直流電源。故此，透過該些二極體D1~Dn+1與該電阻Rdc同樣可實現直流電源產生電路。
值得一提，在本發明中，雖然僅提供圖4C與圖4D兩種實施態樣，然而，在實際應用中，該直流電源產生電路10可採用能夠轉換交流電壓為直流電流或直流電壓的電路所實現，例如電流鏡電路(current mirror circuit)或其他自兜電路，因此，不以圖4C與圖4D電路為限制。
請參閱圖5係為本發明該直流電壓偵測電路較佳實施例之電路圖。該直流電壓偵測電路20係主要包括一差分放大電路202與一低通濾波電路204。該差分放大電路202係由一差分運算放大器Op_dif、複數個電阻以及複數個電容所組成。更具體而言，該差分運算放大器Op_dif具有一反相輸入端與一非反相輸入端，該非反相輸入端係電性連接該設備接地點PE；該反相輸入端係電性連接該設備輸入端Sc的該些火線Lc1~Lc3或該中性線Nc其中一條。該差分放大電路202係以擷取該火線Lc1~Lc3其中一相或該中性線Nc與該設備接地點PE的電壓差，以輸出一差分電壓Vdif。該低通濾波電路204係電性連接該差分放大電路202。該低通濾波電路204係由一運算放大器Op_fit、複數個電阻以及複數個電容所組成。更具體而言，該運算放大器Op_fit具有一反相輸入端與一非反相輸入端，該非反相輸入端係電性連接該差分運算放大器Op_dif，以接收該差分電壓Vdif。該運算放大器Op_fit係以擷取出該差分電壓Vdif的直流成份，換言之，該運算放大器Op_fit所輸出該直流成份電壓即為該直流阻抗電壓Vdc_Rg 。
因此，當該直流電壓偵測電路20獲得該直流阻抗電壓Vdc_Rg 後，可輸出至一微處理器30進行運算，即可精準地計算出該接地阻抗Rg的大小。
此外，該直流電壓偵測電路20更包括一增益調整電路206，並且該增益調整電路206係電性連接該低通濾波電路204與該微處理器30之間。該增益調整電路206係由一運算放大器Op_gain與複數個電阻所組成。更具體而言，該運算放大器Op_gain具有一反相輸入端與一非反相輸入端，該非反相輸入端係電性連接該運算放大器Op_fit，以接收該直流阻抗電壓Vdc_Rg 。該增益調整電路206係以調整該直流阻抗電壓Vdc_Rg 的增益為一直流阻抗電壓V*dc_Rg ，使得調整後的該直流阻抗電壓V*dc_Rg 適用於後端該微處理器30所處理的電壓信號大小或信號解析度(resolution)。
請參閱圖6係為本發明微處理器應用於接地阻抗量測裝置之電路方塊圖。由於該交流電源大小為變動狀態，因此該微處理器30係接收該設備輸入端Sc的交流電壓資訊，並且根據該交流電壓變動，對應輸出該直流阻抗電壓Vdc_Rg 或該直流阻抗電壓V*dc_Rg ，使得計算出來的該接地阻抗Rg大小維持定值，不受該交流電壓變動的影響。
請參閱圖7係為本發明該接地阻抗量測裝置應用於交流電源端之詳細電路圖。在本圖中，主要是將圖4C的該直流電源產生電路10與圖5的該直流電壓偵測電路20具體地在圖3中揭露，本案該接地阻抗量測裝置之一較佳實施例。然，承上所述，該直流電源產生電路10可有不同之實施態樣，又或該直流電壓偵測電路20亦能夠以等效之電路加以實施。值得一提，在該較佳實施例中，該直流電壓偵測電路20之該差分放大電路202所提供的該非反相輸入端係連接該設備接地點PE；另外，該差分放大電路202所提供的該反相輸入端係可連接該火線Lc1~Lc3其中一相的電壓或該中性線Nc。在圖7中，係以該差分放大電路202之該反相輸入端連接該火線Lc2為例。換言之，該差分放大電路202係以擷取該火線Lc1~Lc3其中一相的電壓或該中性線Nc與該設備接地點PE的電壓差，並透過該直流電壓偵測電路20的處理，獲得該直流阻抗電壓Vdc_Rg 或該調整直流阻抗電壓V*dc_Rg 。
故此，本案的主要技術精神著重於設計該接地阻抗量測裝置，並透過該接地阻抗量測裝置之該直流電源產生電路10將該設備輸入端Sc的交流電壓轉換為一直流電壓，使得在該接地阻抗Rg兩端產生該直流阻抗電壓Vdc_Rg 。再利用交流電源迴路之直流成份總和為零的特性，使得該直流電壓偵測電路20所量測出該設備輸入端與該設備接地點之間一直流電壓差值即等於該直流阻抗電壓Vdc_Rg 大小，如此即可透過該微處理器精確地計算出該設備接地點PE(用戶端)與遠端該供電接地點PEs之間該接地阻抗Rg的大小。
最後，請參閱圖8係為本發明接地阻抗量測裝置操作方法之流程圖。該接地阻抗量測裝置操作方法，係應用於量測一交流電源端之一接地阻抗的大小，並電性連接與該交流電源端對應相序之一設備輸入端與一設備接地點。該操作方法之步驟係包括：首先，提供一直流電源產生電路，係電性連接該設備輸入端與該設備接地點，以接收該設備輸入端之一交流電源(S10)。當該交流電源為一三相四線系統時，該交流電源端係具有三條火線與一條中性線，該設備輸入端亦對應設置有三條火線與一條中性線。當該交流電源為一三相三線系統時，該交流電源端係具有三條火線，該設備輸入端亦對應設置有三條火線。
然後，轉換該交流電源為一直流電源，該直流電源使該接地阻抗兩端產生一直流阻抗電壓(S20)。在本發明中，該直流電源產生電路係可為一直流電流源或一直流電壓源。該直流電源產生電路係電性連接該設備輸入端與一設備接地點之間，以直接接收該設備輸入端的交流電壓。因此，透過該直流電源產生電路轉換該設備輸入端的交流電壓，能夠輸出一直流電流又或者該直流電源產生電路係直接接收該設備輸入端的交流電壓，並且轉換該設備輸入端的交流電壓而輸出一直流電壓。其中，該直流電壓Vdc不限定為一純直流電壓，亦可為一經整流和/或濾波後所得之一直流電壓。
提供一直流電壓偵測電路，以量測該設備輸入端與該設備接地點之間一直流電壓差值(S30)。該直流電壓偵測電路係主要包括一差分放大電路與一低通濾波電路。該差分放大電路係由一差分運算放大器、複數個電阻以及複數個電容所組成。更具體而言，該差分運算放大器具有一反相輸入端與一非反相輸入端，該非反相輸入端係電性連接該設備接地點；該反相輸入端係電性連接該設備輸入端的該些火線其中一條。該差分放大電路係以擷取該火線其中一相的電壓與該設備接地點的電壓差，以輸出一差分電壓。該低通濾波電路係電性連接該差分放大電路。該低通濾波電路係由一運算放大器、複數個電阻以及複數個電容所組成。更具體而言，該運算放大器具有一反相輸入端與一非反相輸入端，該非反相輸入端係電性連接該差分運算放大器，以接收該差分電壓。該運算放大器係以擷取出該差分電壓的直流成份，換言之，該運算放大器所輸出該直流成份電壓即為該直流阻抗電壓。
最後，利用交流電源迴路之直流成份總和為零的特性，該直流電壓差值即等於該接地阻抗之該直流阻抗電壓，以計算並偵測出該接地阻抗大小(S40)。當該直流電壓偵測電路獲得該直流阻抗電壓後，可輸出至一微處理器進行運算。更具體而言，該微處理器係計算該直流阻抗電壓與流經該接地阻抗的一直流阻抗電流，亦即該直流電流，即可精準地計算出該接地阻抗的大小。
此外，該直流電壓偵測電路更包括一增益調整電路，並且該增益調整電路係電性連接該低通濾波電路與該微處理器之間。該增益調整電路係由一運算放大器與複數個電阻所組成。更具體而言，該運算放大器具有一反相輸入端與一非反相輸入端，該非反相輸入端係電性連接該運算放大器，以接收該直流阻抗電壓。該增益調整電路係以調整該直流阻抗電壓的增益為一直流阻抗電壓，使得調整後的該直流阻抗電壓適用於後端該微處理器所處理的電壓信號大小或信號解析度(resolution)。
綜上所述，本發明係具有以下之優點：
1、由於該接地阻抗量測裝置可應用於多相電力系統，因此，可提高該接地阻抗量測裝置應用的適應性與強韌性；
2、利用被動電子元件設計該直流電源產生電路10，能夠降低電路開發成本以及簡化控制電路的設計；
3、利用交流電源迴路之直流成份總和為零的特性，並且透過量測該設備輸入端Sc與該設備接地點PE之間一直流電壓差值等於該直流阻抗電壓Vdc_Rg ，配合該直流電源產生電路10產生的已知電壓源或電流源，即可透過該微處理器精確地計算出該設備接地點PE(用戶端)與遠端該供電接地點PEs之間該接地阻抗Rg的大小，並且能夠精確地檢測出小阻抗值的該接地阻抗Rg；及
4、流回地線的漏電流小，能夠提供人體以及電氣設備的保護。
惟，以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包括於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
﹝習知技術﹞
Rg‧‧‧接地阻抗
Op‧‧‧光耦元件
Q1‧‧‧電晶體開關
R1‧‧‧電阻
R2‧‧‧電阻
Pa‧‧‧輸出端點
﹝本發明﹞
10‧‧‧直流電源產生電路
20‧‧‧直流電壓偵測電路
202‧‧‧差分放大電路
204‧‧‧低通濾波電路
206‧‧‧增益調整電路
30‧‧‧微處理器
Ss‧‧‧交流電源端
Sc‧‧‧設備輸入端
Ls1~Lsn‧‧‧交流電源端火線
Ns‧‧‧交流電源端中性線
Lc1~Lcn‧‧‧設備輸入端火線
Nc‧‧‧設備輸入端中性線
Vdc_Rg‧‧‧直流阻抗電壓
Idc_Rg‧‧‧直流阻抗電流
Rg‧‧‧接地阻抗
PE‧‧‧設備接地點
PEs‧‧‧供電接地點
D1~Dn+1‧‧‧二極體
Rdc‧‧‧電阻
Idc‧‧‧直流電流
Op_dif‧‧‧差分運算放大器
Op_fit‧‧‧運算放大器
Op_gain‧‧‧運算放大器
Vdif‧‧‧差分電壓
V*dc_Rg‧‧‧調整直流阻抗電壓
S10~S40‧‧‧步驟
圖1A係為現有接地阻抗檢測技術之電路圖；
圖1B係為另一現有接地阻抗檢測技術之電路圖；
圖1C係為再另一現有接地阻抗檢測技術之電路圖；
圖2A係為對應圖1A與圖1B之接地阻抗檢測輸出信號之波形圖；
圖2B係為對應圖1C接地阻抗檢測輸出信號之波形圖；
圖3係為本發明接地阻抗量測裝置之電路方塊示意圖；
圖4A係為本發明直流電源產生電路為一直流電流源實施例之電路圖；
圖4B係為本發明直流電源產生電路為一直流電壓源實施例之電路圖；
圖4C係為本發明直流電源產生電路第一實施例之電路圖；
圖4D係為本發明直流電源產生電路第二實施例之電路圖；
圖5係為本發明直流電壓偵測電路較佳實施例之電路圖；
圖6係為本發明微處理器應用於接地阻抗量測裝置之電路方塊圖；
圖7係為本發明接地阻抗量測裝置應用於交流電源端之詳細電路圖；及
圖8係為本發明接地阻抗量測裝置操作方法之流程圖。
10‧‧‧直流電源產生電路
20‧‧‧直流電壓偵測電路
Ss‧‧‧交流電源端
Sc‧‧‧設備輸入端
Ls1~Lsn‧‧‧交流電源端火線
Ns‧‧‧交流電源端中性線
Lc1~Lcn‧‧‧設備輸入端火線
Nc‧‧‧設備輸入端中性線
Vdc_Rg‧‧‧直流阻抗電壓
Idc_Rg‧‧‧直流阻抗電流
Rg‧‧‧接地阻抗
PE‧‧‧設備接地點
PEs‧‧‧供電接地點

Claims (22)

  1. 一種接地阻抗量測裝置，係電性連接於提供一交流電源之一設備輸入端與一設備接地點之間，以量測該交流電源端之一接地阻抗的大小，該接地阻抗量測裝置係包括： 一直流電源產生電路，係電性連接該設備輸入端與該設備接地點，以接收該交流電源，並轉換為一直流電源；該直流電源使該接地阻抗兩端產生一直流阻抗電壓；及 一直流電壓偵測電路，係電性連接該設備輸入端與該設備接地點，以量測該設備輸入端與該設備接地點之間的一直流電壓差值； 其中，利用交流電源迴路之直流成份總和為零的特性，該直流電壓差值即等於該接地阻抗之該直流阻抗電壓，以計算並偵測該接地阻抗大小。
  2. 如申請專利範圍第1項所述接地阻抗量測裝置，其中該直流電源產生電路係包括： 至少一二極體，係電性連接該設備輸入端；及 一電阻，係電性連接該些二極體。
  3. 如申請專利範圍第2項所述接地阻抗量測裝置，其中該些二極體之陰極端係彼此電性連接，再連接該電阻的一端；該些二極體之陽極端係對應電性連接該設備輸入端。
  4. 如申請專利範圍第2項所述接地阻抗量測裝置，其中該些二極體之陽極端係彼此電性連接，再連接該電阻的一端；該些二極體之陰極端係對應電性連接該設備輸入端。
  5. 如申請專利範圍第1項所述接地阻抗量測裝置，其中該直流電源產生電路係產生一直流電壓源。
  6. 如申請專利範圍第5項所述接地阻抗量測裝置，更包含： 一微處理器，係接收該直流阻抗電壓，並根據該直流電壓源與該直流阻抗電壓計算出該接地阻抗大小。
  7. 如申請專利範圍第1項所述接地阻抗量測裝置，其中該直流電源產生電路係產生一直流電流源。
  8. 如申請專利範圍第7項所述接地阻抗量測裝置，更包含： 一微處理器，係接收該直流阻抗電壓，並計算該直流阻抗電壓與該直流電流源的比值，以計算出該接地阻抗大小。
  9. 如申請專利範圍第1項所述接地阻抗量測裝置，其中該直流電壓偵測電路係包括： 一差分放大電路，係包括一差分運算放大器、複數個電阻以及複數個電容；該差分運算放大器的兩輸入端係對應電性連接該設備接地點與該設備輸入端的其中一火線或中性線，以擷取該火線的電壓與該設備接地點的電壓差，進而輸出一差分電壓；及 一低通濾波電路，係包括一運算放大器、複數個電阻以及複數個電容；該低通濾波電路係接收該差分電壓並且濾波該差分電壓，以得到該直流阻抗電壓。
  10. 如申請專利範圍第9項所述接地阻抗量測裝置，其中該直流電壓偵測電路更包括： 一增益調整電路，係包括一運算放大器與複數個電阻；該增益調整電路係接收該直流阻抗電壓，以調整該直流阻抗電壓的增益為一調整直流阻抗電壓。
  11. 如申請專利範圍第6項或第8項所述接地阻抗量測裝置，其中該微處理器係根據該交流電源變動狀況，對應接收的該直流阻抗電壓，使得計算出來的該接地阻抗大小維持定值。
  12. 一種接地阻抗量測裝置操作方法，係應用於量測一交流電源端之一接地阻抗的大小，並電性連接於提供一交流電源之一設備輸入端與一設備接地點之間，該操作方法之步驟係包括： (a)提供一直流電源產生電路，係電性連接該設備輸入端與該設備接地點，以接收該交流電源； (b)轉換該交流電源為一直流電源，該直流電源使該接地阻抗兩端產生一直流阻抗電壓； (c)提供一直流電壓偵測電路，以量測該設備輸入端與該設備接地點之間一直流電壓差值；及 (d)利用交流電源迴路之直流成份總和為零的特性，該直流電壓差值即等於該直流阻抗電壓，以計算並偵測出該接地阻抗大小。
  13. 如申請專利範圍第12項所述接地阻抗量測裝置操作方法，其中該直流電源產生電路係包括： 至少一二極體，係電性連接該設備輸入端；及 一電阻，係電性連接該些二極體。
  14. 如申請專利範圍第13項所述接地阻抗量測裝置操作方法，其中該些二極體之陰極端係彼此電性連接，再連接該電阻的一端；該些二極體之陽極端係對應電性連接該設備輸入端。
  15. 如申請專利範圍第13項所述接地阻抗量測裝置操作方法，其中該些二極體之陽極端係彼此電性連接，再連接該電阻的一端；該些二極體之陰極端係對應電性連接該設備輸入端。
  16. 如申請專利範圍第12項所述接地阻抗量測裝置操作方法，其中該直流電源產生電路係產生一直流電壓源。
  17. 如申請專利範圍第16項所接地阻抗量測裝置操作方法，更包含： 提供一微處理器，係接收該直流阻抗電壓，並根據該直流電壓源與該直流阻抗電壓計算出該接地阻抗大小。
  18. 如申請專利範圍第12項所述接地阻抗量測裝置操作方法，其中該直流電源產生電路係產生一直流電流源。
  19. 如申請專利範圍第18項所述接地阻抗量測裝置操作方法，更包含： 提供一微處理器，係接收該直流阻抗電壓，並計算該直流阻抗電壓與該直流電流源的比值，以計算出該接地阻抗大小。
  20. 如申請專利範圍第12項所述接地阻抗量測裝置操作方法，其中該直流電壓偵測電路係包括： 一差分放大電路，係包括一差分運算放大器、複數個電阻以及複數個電容；該差分運算放大器的兩輸入端係對應電性連接該設備接地點與該設備輸入端的其中一火線或中性線，以擷取該火線的電壓與該設備接地點的電壓差，進而輸出一差分電壓；及 一低通濾波電路，係包括一運算放大器、複數個電阻以及複數個電容；該低通濾波電路係接收該差分電壓並且濾波該差分電壓，以得到該直流阻抗電壓。
  21. 如申請專利範圍第20項所述接地阻抗量測裝置操作方法，其中該直流電壓偵測電路更包括： 一增益調整電路，係包括一運算放大器與複數個電阻；該增益調整電路係接收該直流阻抗電壓，以調整該直流阻抗電壓的增益為一調整直流阻抗電壓。
  22. 如申請專利範圍第17項或第19項所述接地阻抗量測裝置操作方法，其中該微處理器係根據該交流電源變動狀況，對應接收的該直流阻抗電壓，使得計算出來的該接地阻抗大小維持定值。
TW103139913A 2014-11-18 2014-11-18 接地阻抗量測裝置及其操作方法 TWI553318B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW103139913A TWI553318B (zh) 2014-11-18 2014-11-18 接地阻抗量測裝置及其操作方法
US14/920,138 US9910079B2 (en) 2014-11-18 2015-10-22 Grounding resistance measurement apparatus and method of operating the same
EP15191498.3A EP3023800B1 (en) 2014-11-18 2015-10-26 Grounding resistance measurement apparatus and method of operating the same
JP2015214201A JP2016099344A (ja) 2014-11-18 2015-10-30 接地抵抗測定装置及びその操作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW103139913A TWI553318B (zh) 2014-11-18 2014-11-18 接地阻抗量測裝置及其操作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201619617A true TW201619617A (zh) 2016-06-01
TWI553318B TWI553318B (zh) 2016-10-11

Family

ID=54360914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103139913A TWI553318B (zh) 2014-11-18 2014-11-18 接地阻抗量測裝置及其操作方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9910079B2 (zh)
EP (1) EP3023800B1 (zh)
JP (1) JP2016099344A (zh)
TW (1) TWI553318B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105974241A (zh) * 2016-06-24 2016-09-28 中国神华能源股份有限公司 检测大轴接地碳刷接触不良的方法及设备
TWI689733B (zh) * 2017-11-26 2020-04-01 台達電子工業股份有限公司 車載充電裝置及其操作方法
US11318844B2 (en) 2017-11-26 2022-05-03 Delta Electronics, Inc. On-board charging device and operating method thereof

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106407518B (zh) * 2016-08-31 2018-04-17 中国科学院地质与地球物理研究所 电极接地电阻、电极间距的计算方法及野外电极布设方法
CN109752596A (zh) * 2017-11-08 2019-05-14 中国石油化工股份有限公司 一种新型回路电阻测量设备

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5576960A (en) 1978-12-06 1980-06-10 Masami Fujii Method of measuring low grounding resistance
JPS5826523A (ja) * 1981-08-07 1983-02-17 三菱電機株式会社 交流発電機の接地検出装置
US4398188A (en) * 1981-10-07 1983-08-09 Feigal Donn L Ground circuit voltage detector
FR2655156B1 (fr) 1989-11-24 1992-01-10 Merlin Gerin Systeme de controle permanent de la conduction electrique d'un reseau.
US6281664B1 (en) * 1999-01-13 2001-08-28 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Generator and generator apparatus
CN101682185B (zh) * 2007-05-08 2014-03-19 西门子公司 测量装置以及用于确定给出接地阻抗的设定值的方法
JP5640255B2 (ja) 2008-03-04 2014-12-17 テンパール工業株式会社 接地系統接続状態確認システム
FR2975498B1 (fr) * 2011-05-19 2014-02-14 Renault Sa Dispositif et procede d'estimation de la resistance du raccordement a la terre d'un appareil electrique
US8493114B2 (en) 2011-07-06 2013-07-23 Mediatek Inc. Temperature compensation circuit and synthesizer using the temperature compensation circuit
CN103376365A (zh) * 2012-04-28 2013-10-30 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 接地阻抗测试装置及具有其的探棒
US9046560B2 (en) * 2012-06-04 2015-06-02 Eaton Corporation System and method for high resistance ground fault detection and protection in power distribution systems
JP6126930B2 (ja) * 2013-07-19 2017-05-10 矢崎総業株式会社 絶縁状態検出装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105974241A (zh) * 2016-06-24 2016-09-28 中国神华能源股份有限公司 检测大轴接地碳刷接触不良的方法及设备
TWI689733B (zh) * 2017-11-26 2020-04-01 台達電子工業股份有限公司 車載充電裝置及其操作方法
US11318844B2 (en) 2017-11-26 2022-05-03 Delta Electronics, Inc. On-board charging device and operating method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016099344A (ja) 2016-05-30
US9910079B2 (en) 2018-03-06
TWI553318B (zh) 2016-10-11
EP3023800A1 (en) 2016-05-25
EP3023800B1 (en) 2020-01-22
US20160139193A1 (en) 2016-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI553318B (zh) 接地阻抗量測裝置及其操作方法
KR100896091B1 (ko) 대지저항성 누전전류 측정기
CN103529342A (zh) 线路检测装置
US8952825B2 (en) Monitoring device for an ungrounded power network of a photovoltaic system
CN203287421U (zh) 三相交流电压、电流测量电路
CN105675998B (zh) 接地阻抗测量装置及其操作方法
CN107765084B (zh) 一种通用电压输入的工频信号频率测量系统
JP2014044140A (ja) 絶縁抵抗測定方法および装置
CN105403808B (zh) 一种直流线路接地故障点的定位方法及装置
RU140217U1 (ru) Устройство для измерения сопротивления заземления
CN103852614A (zh) 一种检测母线漏电流的电路
CN104375031A (zh) 一种供电系统电涌保护器绝缘电阻的在线测量装置
CN205646778U (zh) 变频器输出电流检测电路
CN110261668A (zh) 电流检测电路及检测方法
CN103743942A (zh) 一种含固体继电器的配电模件的火工品漏电流检测方法
CN204188724U (zh) 一种供电系统电涌保护器绝缘电阻的在线测量装置
JP2018096804A (ja) 直流電源供給回路の絶縁抵抗測定方法
JP5750313B2 (ja) 接地極付きコンセントの配線確認試験器及び方法
CA2981040C (en) Virtual ground sensing circuit for high impedance voltage sensors
KR20050048407A (ko) 접지저항 측정장치
CN209928003U (zh) 用于检测交流线路中保护地线的检测电路以及供电装置
CN103472293A (zh) 检测交流电串入直流系统的装置
MD351Y (en) Admittance meter
JP3424374B2 (ja) 避雷器漏れ電流センサ
CN211014474U (zh) 一种三相偏流检测电路