大型地網(wǎng)接地電阻實時監(jiān)測儀的制作方法
【專利摘要】一種大型地網(wǎng)接地電阻實時監(jiān)測儀，包括接地樁、測試終端和后臺服務系統(tǒng)，所述接地樁有8組，每組接地樁包括電位探測接地樁和電流探測接地樁，所述測試終端包括8組地阻測試模塊、變頻信號源和控制器，所述的8組地阻測試模塊分別與控制器連接，所述變頻信號源分別通過變頻電源線與電位探測接地樁和電流探測接地樁連接，變頻信號源的控制端與控制器連接；它采用變頻電流法進行測量接地電阻，通過在現(xiàn)有的變電站接地網(wǎng)周圍設置8組接地樁進行地網(wǎng)電阻實時監(jiān)測，可隨時對變電站接地網(wǎng)上的電阻值進行測量監(jiān)測，預防變電站接地網(wǎng)因電阻的變化而帶來的意想不到的事故，同時也可對變電站接地電阻的后續(xù)發(fā)展帶來更全面的資料。
【專利說明】大型地網(wǎng)接地電阻實時監(jiān)測儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變電站接地網(wǎng)檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種大型地網(wǎng)接地電阻實時監(jiān)測儀。
【背景技術(shù)】
[0002]目前變電站、電廠接地網(wǎng)接地電阻測試方式主要分為兩類:
[0003]第一類:工頻大電流法。
[0004]為了消除地網(wǎng)中存在工頻電流對測試結(jié)果的影響，注入地網(wǎng)的電流必須足夠大，(國家規(guī)程規(guī)定電流必須大于30A)。30A的電流需要的電源功率非常大，也就是升壓變壓器和控制器的功率非常大，一般情況需要30kw以上。
[0005]同時，因為電流大，電流線也要足夠粗，對變電站來說，電流線的長度也很長，一般來說，最短也需要400-500米，這樣來說，布線的勞動量就非常大。
[0006]第二類:變頻電流法。
[0007]采用變頻電流法可以使用小電流測試(國家規(guī)程規(guī)定電流必須大于3A)，因為從變頻測試的原理可以知道，變頻方法能夠有效的消除干擾。采用變頻方式已經(jīng)大大減低了電源的功率，一般情況下2kW的功率級可以準確測試。
[0008]而且，因為電流小了，所以電流線也就比較細了，布線的勞動量就大大減低了。
[0009]雖然變頻電流法已經(jīng)大大降低了測試勞動強度，但是還存在布線問題。因為現(xiàn)在變電站都是建在郊外，變電站周圍有農(nóng)田、河流、道路、山川，甚至沙漠，變電站試驗人員每年都需要對地網(wǎng)進行檢測，據(jù)實際測量時間來算，測量一座IlOkv變電站接地網(wǎng)需要5位測試人員，大約需要6-8小時的操作時間，勞動強度大，人力資源浪費。同時在測量過程中會產(chǎn)生很多意想不到的情況，踩踏農(nóng)田、意外危險等等。
[0010]實驗人員一般一年檢測一次或半年檢測一次。間隔時間非常長，不能夠保證在間隔時間內(nèi)地網(wǎng)出現(xiàn)故障。因為地網(wǎng)掩埋于地下，時刻在受到以下自然或人力等外力的破壞:
[0011]1、接地電阻在干燥和濕潤情況下變化非常大。在干燥天氣下，電阻會升高，以至于使接地網(wǎng)作用減小或無作用，從而造成不可預料的損失。
[0012]2、地網(wǎng)由于隱蔽于地下，容易受到外力不經(jīng)意的破壞，導致接地網(wǎng)斷裂，使接地網(wǎng)失去作用，如果不能夠及時發(fā)現(xiàn)，及時改造，就會造成嚴重后果。
[0013]3、地網(wǎng)隨時在受到土壤的腐蝕，腐蝕速度更是無法預料的，這也非常影響地網(wǎng)的
完整度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]針對上述不足，本發(fā)明提供了一種大型地網(wǎng)接地電阻實時監(jiān)測儀，它采用變頻電流法進行測量接地電阻，可隨時對變電站接地網(wǎng)上的電阻值進行測量監(jiān)測，預防變電站接地網(wǎng)因電阻的變化而帶來的意想不到的事故。[0015]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:大型地網(wǎng)接地電阻實時監(jiān)測儀，包括接地樁、測試終端和后臺服務系統(tǒng)，所述測試終端與接地樁連接并通過通信網(wǎng)絡與后臺服務系統(tǒng)相連，其特征是:
[0016]所述接地樁有8組，每組接地樁包括電位探測接地樁和電流探測接地樁，所述電位探測接地樁和電流探測接地樁分別通過測試電纜與測試終端連接，在所述電位探測接地樁和電流探測接地樁上與測試線纜連接處纏繞有鋁包帶；
[0017]所述測試終端包括8組地阻測試模塊、變頻信號源和控制器，所述的8組地阻測試模塊分別與控制器連接，所述變頻信號源分別通過變頻電源線與電位探測接地樁和電流探測接地樁連接，變頻信號源的控制端與控制器連接；
[0018]所述地阻測試模塊包括電壓傳感器、電流傳感器、AD轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字隔離器、掃頻器和單片機，所述電壓傳感器和電流傳感器分別與電位探測接地樁和電流探測接地樁連接，且它們分別經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字隔離器與單片機連接，所述掃頻器的輸入端與電位探測接地樁或電流探測接地樁連接，輸出端與單片機連接；
[0019]所述控制器包括中央處理器以及分別與中央處理器連接的模擬量輸出控制電路、電壓轉(zhuǎn)換控制電路、顯示屏、鍵盤、開關(guān)電源模塊和通信電路，所述模擬量輸出控制電路和電壓轉(zhuǎn)換控制電路分別與變頻信號源連接，所述通信電路通過通信網(wǎng)絡與后臺服務系統(tǒng)相連。
[0020]所述后臺服務系統(tǒng)包括裝載有應用軟件的計算機、打印機和報警器，所述打印機和報警器分別與計算機連接。
[0021]所述應用軟件包括定時軟件、存儲軟件、繪圖軟件、分析軟件、報警軟件和打印軟件。
[0022]所述的8組接地樁均勻分布且對稱設置在地網(wǎng)周圍。
[0023]所述測試終端的后面板設置有與8組接地樁對應的八個出線孔，前面板設置有顯示屏、鍵盤、開關(guān)電源的控制開關(guān)和通信電路接口。
[0024]本發(fā)明的積極效果是:它采用變頻電流法進行測量接地電阻，通過在現(xiàn)有的變電站接地網(wǎng)周圍設置8組接地樁，通過8組電阻測量模塊分別與8組接地樁連接，進行地網(wǎng)電阻實時監(jiān)測，這樣在使用過程中可隨時對變電站接地網(wǎng)上的電阻值進行測量監(jiān)測，并通過對變電站接地網(wǎng)進行全方位測量，測量數(shù)據(jù)準確率高，能夠有效預防變電站接地網(wǎng)因電阻的變化而帶來的意想不到的事故，同時也可對變電站接地電阻的后續(xù)發(fā)展帶來更全面的資料。
[0025]本發(fā)明通過將測試線纜纏繞在電位探測接地樁和電流探測接地樁上后再用鋁包帶進行捆綁固定，摒棄了直接將帶有測試線纜的線夾直接夾在接地樁上的傳統(tǒng)方法，減小了測試線纜與探測接地樁之間的接觸電阻，提高了接地電阻的測試準確率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的原理框圖；
[0027]圖2是本發(fā)明所述接地樁的分布示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明所述測試終端的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4是本發(fā)明所述后臺服務系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；[0030]圖2中的1-8代表8組接地樁。
【具體實施方式】
[0031]下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復參考數(shù)字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關(guān)系。應當注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本發(fā)明省略了對公知組件和處理技術(shù)及工藝的描述以避免不必要地限制本發(fā)明。
[0032]如圖1所示，本發(fā)明的一種大型地網(wǎng)接地電阻實時監(jiān)測儀，包括接地樁、測試終端和后臺服務系統(tǒng)，所述測試終端與接地樁連接并通過通信網(wǎng)絡與后臺服務系統(tǒng)相連。
[0033]如圖2所示，所述接地樁有8組，所述的8組接地樁均勻分布且對稱設置在地網(wǎng)周圍，每組接地樁包括分別通過測試電纜與測試終端連接的電位探測接地樁和電流探測接地樁,所述的電位探測接地樁和電流探測接地樁位于地網(wǎng)中心向外的射線上，電流探測接地樁位于電位探測接地樁的外側(cè)，通過對變電站接地網(wǎng)進行全方位測量，測量數(shù)據(jù)準確率高率。在所述電位探測接地樁和電流探測接地樁上與測試線纜連接處纏繞有鋁包帶，這樣減小了測試線纜與電位探測接地樁或電流探測接地樁之間的接觸電阻，提高了接地電阻的測試準確率。
[0034]如圖3所示，所述測試終端包括8組地阻測試模塊、變頻信號源和控制器，所述的8組地阻測試模塊分別與控制器連接，所述變頻信號源分別通過變頻電源線與電位探測接地樁和電流探測接地樁連接，變頻信號源的控制端與控制器連接；所述地阻測試模塊包括電壓傳感器、電流傳感器、AD轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字隔離器、掃頻器和單片機，所述電壓傳感器和電流傳感器分別與電位探測接地樁和電流探測接地樁連接，且它們分別經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字隔離器與單片機連接，所述掃頻器的輸入端與電位探測接地樁或電流探測接地樁連接，輸出端與單片機連接；所述控制器包括中央處理器以及分別與中央處理器連接的模擬量輸出控制電路、電壓轉(zhuǎn)換控制電路、顯示屏、鍵盤、開關(guān)電源模塊和通信電路，所述模擬量輸出控制電路和電壓轉(zhuǎn)換控制電路分別與變頻信號源連接，所述通信電路通過通信網(wǎng)絡與后臺服務系統(tǒng)相連。所述測試終端采用標準機箱，后面板設置有與8組接地樁對應的八個出線孔，前面板設置有顯示屏、鍵盤、開關(guān)電源的控制開關(guān)和通信電路接口，便于安裝。
[0035]如圖4所示，所述后臺服務系統(tǒng)包括裝載有應用軟件的計算機、打印機和報警器，所述打印機和報警器分別與計算機連接。所述應用軟件包括定時軟件、存儲軟件、繪圖軟件、分析軟件、報警軟件和打印軟件。后臺服務系統(tǒng)采用工業(yè)控制用計算機，操作系統(tǒng)采用window操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫采用SQLServer，保證數(shù)據(jù)的安全可靠。后臺服務系統(tǒng)上的應用程序要保證開機自動運行，成型的數(shù)據(jù)可通過打印機進行打印，測試電阻值若大于要求電阻，則報警器進行報警。
[0036]本發(fā)明包含測試終端和后臺服務系統(tǒng)各一套，測試終端的作用為具體測量地網(wǎng)接地電阻數(shù)據(jù)，后臺服務系統(tǒng)包含了控制測試終端測試，接收測試的地網(wǎng)接地電阻數(shù)據(jù)，編排處理地網(wǎng)接地電阻數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)處理，繪制曲線圖等工作。后臺服務系統(tǒng)可以和測試終端安裝在一起，也可以獨立安裝在監(jiān)控室。
[0037]本發(fā)明所述測試終端采用頻譜細化傅立葉變化法(STFT)[0038]1、STFT的基本原理
[0039]STFT方法是1946年Gabor提出的一種“時域局域化方法”，其基本思想是:傅立葉分析是頻域分析的基本工具，為了達到時域上的局域化，在信號傅立葉變換前乘上一個時間有限的窗函數(shù)，并假定非平穩(wěn)信號在分析窗的短時間隔內(nèi)是平穩(wěn)的，通過窗在時間軸上的移動從而使信號逐點段進入被分析狀態(tài)，這樣就可以得到信號的一組“局域”頻譜，從不同時刻“局部”頻譜的差異上，獲得信號的時變特性。
[0040]傳統(tǒng)的STFT定義為
[0041]
【權(quán)利要求】
1.大型地網(wǎng)接地電阻實時監(jiān)測儀，包括接地樁、測試終端和后臺服務系統(tǒng)，所述測試終端與接地樁連接并通過通信網(wǎng)絡與后臺服務系統(tǒng)相連，其特征是: 所述接地樁有8組，每組接地樁包括電位探測接地樁和電流探測接地樁，所述電位探測接地樁和電流探測接地樁分別通過測試電纜與測試終端連接，在所述電位探測接地樁和電流探測接地樁上與測試線纜連接處纏繞有鋁包帶； 所述測試終端包括8組地阻測試模塊、變頻信號源和控制器，所述的8組地阻測試模塊分別與控制器連接，所述變頻信號源分別通過變頻電源線與電位探測接地樁和電流探測接地樁連接，變頻信號源的控制端與控制器連接； 所述地阻測試模塊包括電壓傳感器、電流傳感器、AD轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字隔離器、掃頻器和單片機，所述電壓傳感器和電流傳感器分別與電位探測接地樁和電流探測接地樁連接，且它們分別經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字隔離器與單片機連接，所述掃頻器的輸入端與電位探測接地樁或電流探測接地樁連接，輸出端與單片機連接； 所述控制器包括中央處理器以及分別與中央處理器連接的模擬量輸出控制電路、電壓轉(zhuǎn)換控制電路、顯示屏、鍵盤、開關(guān)電源模塊和通信電路，所述模擬量輸出控制電路和電壓轉(zhuǎn)換控制電路分別與變頻信號源連接，所述通信電路通過通信網(wǎng)絡與后臺服務系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型地網(wǎng)接地電阻實時監(jiān)測儀，其特征是:所述后臺服務系統(tǒng)包括裝載有應用軟件的計算機、打印機和報警器，所述打印機和報警器分別與計算機連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型地網(wǎng)接地電阻實時監(jiān)測儀，其特征是:所述應用軟件包括定時軟件、存儲軟件、繪圖軟件、分析軟件、報警軟件和打印軟件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的大型地網(wǎng)接地電阻實時監(jiān)測儀，其特征是:所述的8組接地樁均勻分布且對稱設置在地網(wǎng)周圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的大型地網(wǎng)接地電阻實時監(jiān)測儀，其特征是:所述測試終端的后面板設置有與8組接地樁對應的八個出線孔，前面板設置有顯示屏、鍵盤、開關(guān)電源的控制開關(guān)和通信電路接口。
【文檔編號】G01R27/20GK103941097SQ201410178684
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】李雪亮, 韓麗雅, 于昉, 李琨, 劉海濤, 侯源紅, 李越, 張景翯, 蘭峰, 郭宜果, 于文星, 邢念新 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院