CN102967767B - 一种高精度低功耗接地电阻测试装置 - Google Patents

Abstract

一种高精度低功耗接地电阻测试装置，包括车架和测量仪箱体，测量仪箱体固定在车架中部，车架上安装车座和车把，车架前端安装前轮,车架后端安装同轴的后轮和第一飞轮链轮，车架中间安装同轴的第一主动链轮和第二主动链轮，第一主动链轮和第一飞轮链轮通过第一链条连接；测量仪箱体内安装接地电阻测量仪，测量仪箱体侧壁上开设链条口，接地电阻测量仪的发电机转轴上安装第二飞轮链轮，第二主动链轮和第二飞轮链轮通过第二链条连接，第二链条通过链条口；第一主动链轮和第二主动链轮的轴上安装脚蹬，脚蹬上安装束带。本发明适合短距离之间的测量点之间的行走，适用复杂地形的野外环境，方便测量人员在野外作业；测量时体力消耗减少，适用方便快捷。

Description

一种高精度低功耗接地电阻测试装置

技术领域

 本发明涉及电力***测量装置，具体的说是一种高精度低功耗接地电阻测试装置。

背景技术

接地电阻测试仪是检验测量接地电阻的常用仪表，也是电气安全检查与接地工程竣工验收不可缺少的工具。由于接地电阻测试仪使用地点多在野外，各个测量点之间的距离较远，测量人员需要携带仪器在各个测量点之间奔波，野外地段复杂，不适宜汽车等交通工具使用；测量时，需要手动快速摇动接地电阻测试仪的发电机转轴，体力消耗较大，使用不方便。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种高精度低功耗接地电阻测试装置。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种高精度低功耗接地电阻测试装置，包括车架和测量仪箱体，测量仪箱体固定在车架中部，车架上安装车座和车把，车架前端安装前轮,车架后端安装同轴的后轮和第一飞轮链轮，车架中间安装同轴的第一主动链轮和第二主动链轮，第一主动链轮和第一飞轮链轮通过第一链条连接；测量仪箱体内安装接地电阻测量仪，测量仪箱体侧壁上开设链条口，接地电阻测量仪的发电机转轴上安装第二飞轮链轮，第二主动链轮和第二飞轮链轮通过第二链条连接，第二链条通过链条口；第一主动链轮和第二主动链轮的轴上安装脚蹬，脚蹬上安装束带。

为了进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案：所述的测量仪箱体顶部的车架上安装支撑套，支撑套上端设置操作台，支撑套内设置旋钮杆，旋钮杆下端与接地电阻测量仪的下旋钮连接，旋钮杆上端设置上旋钮，操作台上安装显示屏，测量仪箱体内安装带照明灯的摄像头，摄像头的镜头与接地电阻测量仪仪表盘对齐，摄像头与显示屏通过导线连接。

本发明的优点在于：在各个测量点之间行走时，直接正向蹬车，即可行走，本发明特别适合短距离之间的测量点之间的行走，同时，能够适用于复杂地形的野外环境，方便测量人员在野外作业；测量时，倒蹬脚蹬，可快速摇动接地电阻测试仪的发电机转轴，体力消耗减少，适用方便快捷，测量时间降低，每天的测量了能够增加50%。本发明还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和使用简便等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；图2是图1的右视结构示意图；图3是图1的左视结构示意图；图4是图1的A向视结构示意图；图5是控制***MCU控制电路图；图6是信号发生器模块电路图；图7是A/D转化模块电路图；图8是电压电路模块中的多路开关选择模块具体电路图；图9是电流电路模块中多路开关选择模块电路图；图10控制***控制图。

附图标记：1接地电阻测量仪 2下旋钮 3前轮 4显示屏 5车把 6操作台 7上旋钮 8支撑套 9储物盒 10车座 11车架 12第一主动链轮 13第一链条 14后轮 15脚蹬 16束带 17第二链条 18链条口 19第二飞轮链轮 20旋钮杆 21摄像头 22测量仪箱体 23接线口 24第一飞轮链轮 25第二主动链轮。 

具体实施方式

一种高精度低功耗接地电阻测试装置，如图1、图2和图3所示，包括车架11和测量仪箱体22，测量仪箱体22固定在车架11中部，车架11上安装车座10和车把5，车架11前端安装前轮3,车架11后端安装同轴的后轮14和第一飞轮链轮24，车架11中间安装同轴的第一主动链轮12和第二主动链轮25，第一主动链轮12和第一飞轮链轮24通过第一链条13连接；测量仪箱体22内安装接地电阻测量仪1，测量仪箱体22侧壁上开设链条口18，接地电阻测量仪1的发电机转轴上安装第二飞轮链轮19，第二主动链轮25和第二飞轮链轮19通过第二链条17连接，第二链条17通过链条口18；第一飞轮链轮24和第二飞轮链轮19的结构与自行车飞轮相同，第一主动链轮12和第二主动链轮25的轴上安装脚蹬15，脚蹬15上安装束带16。在各个测量点之间行走时，与骑自行车相同，只需向前蹬车，如图1所示方向，本发明向右侧移动，第二飞轮链轮19逆时针旋转时可带动接地电阻测试仪1的发电机转轴转动，此时接地电阻测试仪1处于不工作状态；到达测量点后，接好线路，将脚***束带16内，倒蹬脚蹬15，第二主动链轮25转动，第二飞轮链轮19在第二链条17的带动下转动，接地电阻测试仪1工作，此时，方便快捷的完成测量，体力消耗低。

为了测量过程中方便调节和记录数据，如图1所示，所述的测量仪箱体22顶部的车架11上安装支撑套8，支撑套8上端设置操作台6，支撑套8内设置旋钮杆20，旋钮杆20下端与接地电阻测量仪1的下旋钮2连接，如图4所示，旋钮杆20上端设置上旋钮7，操作台6上安装显示屏4，测量仪箱体22内安装带照明灯的摄像头21，摄像头21的镜头与接地电阻测量仪1仪表盘对齐，摄像头21与显示屏4通过导线连接。通过转动上旋钮7带动旋钮杆20，旋钮杆20带动下旋钮2转动，实现对接地电阻测量仪1的调节，通过显示屏4中现实的摄像头21收集的信息，对数据进行记录。测量时，测量人员保持身体竖直，工作姿势舒适，延缓疲劳，增加工作效率。所述的车架11上安装储物盒9。

为了方便其他测量工具的携带，如图1所示，所述的车架11上安装储物盒9。可将测量用导线、钢钎、锤子等工具放在储物盒9内，携带方便。

所述的接地电阻测量仪1可拆卸后单独使用，具体结构为：包括电源电路、电压发生电路、电流回读电路、控制***MCU控制电路、开机自检电路、测量模块，无线传输模块和电源供电装置。控制***MCU控制电路具体电路图如图5所示，电压电路模块由信号发生器模块、放大电路模块、多路开关选择模块、输出功率驱动模块组成。信号发生器模块具体电路图如图6所示，电压电路模块中的多路开关选择模块具体电路如图8所示。电流电路模块由多路开关选择模块、功率运算放大模块、滤波电路模块、包络线检波电路、A/D转化模块组成。A/D转化模块具体电路图如图7所示。电流电路模块中多路开关选择模块电路图如图9所示。控制***MCU采用的是超低功耗的16位单片机MSP430。

当单片机MSP430进入低功耗模式时，仅仅有1μA；A/D转换芯片我们采用的是12位高精度低功耗的ADS7822，掉电模式仅仅为3μA；可实现接地电阻的低功耗测量。信号发生模块采用芯片AD9850，该芯片输出信号为正弦波电流信号，经外接电阻将电流信号转换为电压信号。多路开关选择模块通过控制***MCU的控制改变AD9850的外接电阻阻值来调整信号发生模块的输出电压，可实现0.4V，0.8V，1.6V三种电压输出。电流模块中的多路开关选择模块也可以通过控制***MCU的控制来选择不同放大倍数，可实现4.4、13.2、33、66四种放大倍数的放大，对于大小不同的回读电流信号，通过调整电路的放大倍数，使得AD模块的输入信号为较合适的值，从而提高测量精度。测量模块包括钳形电压互感器(简称PT)和钳形电流互感器(简称CT)，钳形电压互感器PT接电压电路输出的正弦信号，并将正弦电压感应至被测电阻，钳形电流互感器CT输出信号到电流电路。无线传输模块可实现数据的远程无线发送与命令接收，实现接地电阻的远程测量。

如图10所示，接地电阻测量仪1电路的工作步骤为：首先，AD9850信号发生模块发出正弦电压信号，通过钳形电压互感器PT将正弦电压感应至被测电阻，被测电阻上将产生电流信号，通过钳形电流互感器CT，将电流值测量出来，并通过放大环节将信号放大、通过滤波环节滤除杂波，通过包络线检波电路将交流电转换为直流电，并通过AD转换模块将信号送至MCU单元，实现电流测量，再计算电压与电流的比值，得出接地电阻阻值。接地电阻阻值数据可通过GPRS无线发送模块远程发送至中心计算机，同时中心计算机也可以通过GPRS模块向接地电阻测试仪远程发送测量命令，实现接地电阻的远程测量。

接地电阻测量仪1电路的高精度测量方案为：首先通过多路开关选择模块调整其输出电压为最小输出电压0.4V，通过钳形电压互感器PT将正弦电压感应至被测电阻，再电流回读电路回读电流，并判断电流值是否大于5mA，并小于100mA，以保证互感器的输出线性度。若大于100mA，则可判断电阻为0，若小于5mA，则调整多路开关选择模块，并重新判断电流值是否大于5mA，并小于100mA。当被测电阻中出现大于5mA并小于100mA的电流时，通过钳形电流互感器CT将电流值测量出来，并通过多路开关选择模块控制放大倍数可调放大环节将信号放大、通过滤波环节滤除杂波，通过包络线检波电路将交流电转换为直流电，并通过AD转换模块将信号送至MCU单元。判断AD值是否在500至2000之间，若低于500，则调高电流放大倍数，若高于2000，则调低电流放大倍数，从而提高测量精度。

为保证监测仪发送给监测中心的接地电阻数据真实、可靠，消除电路的温漂及环境变化对测量结果精度的影响，需要在监测仪中加入自检模块，在PT和CT中串入的阻值已知的电阻。测试仪每次开机时，首先测量已知电阻，则可以用这个值作为基准，被电阻所检测出来的电流值与基准值比较，这样就消除电路的温漂及环境变化的影响。具体做法是：用4个阻值的电阻做自检，形成3个线性段，在正常测量时可以用线性差值法计算A/D转换出来的数值，从而得到准确的电流值。

所述的接地电阻测量仪1的优点为：1、测量精度高；2、采用无线传输模块，提供了高可靠、低成本的数据传输，可以不定时的获得侧接杆塔区域接地电阻的变化；3、整个***低功耗、体积小、重量轻、可靠性高、故障率低；4、整个装置的自动化程度高，无需人工维护，极大的提高了工程维护以及测量的效率。

本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (3)

1.一种高精度低功耗接地电阻测试装置，其特征在于：包括车架（11）和测量仪箱体（22），测量仪箱体（22）固定在车架（11）中部，车架（11）上安装车座（10）和车把（5），车架（11）前端安装前轮（3），车架（11）后端安装同轴的后轮（14）和第一飞轮链轮（24），车架（11）中间安装同轴的第一主动链轮（12）和第二主动链轮（25），第一主动链轮（12）和第一飞轮链轮（24）通过第一链条（13）连接；测量仪箱体（22）内安装接地电阻测量仪（1），测量仪箱体（22）侧壁上开设链条口（18），接地电阻测量仪（1）的发电机转轴上安装第二飞轮链轮（19），第二主动链轮（25）和第二飞轮链轮（19）通过第二链条（17）连接，第二链条（17）通过链条口（18）；第一主动链轮（12）和第二主动链轮（25）的轴上安装脚蹬（15），脚蹬（15）上安装束带（16）；接地电阻测量仪包括电源电路、电压发生电路、电流回读电路、控制*** MCU 、开机自检电路、测量模块，无线传输模块和电源供电装置；还包括电压电路模块和电流电路模块，其中，电压电路模块由信号发生器模块、放大电路模块、多路开关选择模块、输出功率驱动模块组成；电流电路模块由多路开关选择模块、功率运算放大模块、滤波电路模块、包络线检波电路、 A/D 转化模块组成；所述测量模块还包括钳形电压互感器和钳形电流互感器，钳形电压互感器接电压电路模块输出的正弦信号，并将正弦电压感应至被测电阻，钳形电流互感器输出信号到电流电路模块；控制*** MCU 采用超低功耗的 16 位单片机 MSP430 ； A/D 转换芯片采用 12 位高精度低功耗的 ADS7822 ，实现接地电阻的低功耗测量；信号发生器模块采用芯片 AD9850 ，该芯片 AD9850 输出信号为正弦波电流信号，经外接电阻将电流信号转换为电压信号；电压电路模块的多路开关选择模块通过控制*** MCU 的控制改变芯片 AD9850 的外接电阻阻值来调整信号发生器模块的输出电压，实现 0.4V ， 0.8V ， 1.6V 三种电压输出；电流电路模块中的多路开关选择模块通过控制*** MCU 的控制来选择不同放大倍数，实现 4.4 、 13.2 、 33 、 66 四种放大倍数的放大。

2.根据权利要求1所述的一种高精度低功耗接地电阻测试装置，其特征在于：所述的测量仪箱体（22）顶部的车架（11）上安装支撑套（8），支撑套（8）上端设置操作台（6），支撑套（8）内设置旋钮杆（20），旋钮杆（20）下端与接地电阻测量仪（1）的下旋钮（2）连接，旋钮杆（20）上端设置上旋钮（7），操作台（6）上安装显示屏（4），测量仪箱体（22）内安装带照明灯的摄像头（21），摄像头（21）的镜头与接地电阻测量仪（1）仪表盘对齐，摄像头（21）与显示屏（4）通过导线连接。

3.根据权利要求1所述的一种高精度低功耗接地电阻测试装置，其特征在于：所述的车架（11）上安装储物盒（9）。