CN104749476A - 接地检测设备及接地检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种接地检测设备及接地检测方法。所述接地检测设备包括：依次连接的信号预处理单元、箝位控制单元、转换单元及接地检测单元；其中，所述信号预处理单元，用于对接收到的交流电信号进行预处理，以消除所述交流电信号中的干扰信号；所述箝位控制单元，用于对预处理后的所述交流电信号进行箝位控制，以将所述交流电信号的电压箝位到第一设定电压；所述转换单元，用于将电压为所述第一设定电压的所述交流电信号转换为直流电信号；所述接地检测单元，用于根据接收到的所述直流电信号，采用预设的判定规则判定被测线路是否存在接地。本发明提供的技术方案可有效的保护接地检测设备免受瞬态干扰电压的冲击而损坏。

Description

接地检测设备及接地检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测技术，特别是涉及一种接地检测设备及接地检测方法。

背景技术

架空线路为用绝缘子将输电导线固定在直立于地面的杆塔上以传输电能的输电线路。架空线路在新建或检修完成后，工作人员都需检查人工接地的拆除情况，如果有未拆除人工接地点，在线路参数测试或线路启动时，便会出现异常。现有接地检测设备的检测基本原理是通过测量架空线路与大地之间的阻抗来判断是否存在接地。如果没有接地情况，阻抗会很大；如果有接地情况，阻抗会很低。

实际上，架空线路上会产生瞬态电压的干扰。这些干扰通常来自于架空线路上的感应电，静电放电等。瞬态干扰电压最高可能会达到几十千伏，几十千伏的干扰电压足以损坏常用电子器件。若不对瞬态干扰电压进行处理，工作人员直接使用现有接地检测设备进行检测，接地检测设备极易受到架空线路上产生的瞬态干扰电压的冲击而损坏。

发明内容

本发明提供一种接地检测设备及接地检测方法，以保护设备免受瞬态干扰电压的冲击而损坏。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明第一个方面提出了一种接地检测设备，包括：依次连接的信号预处理单元、箝位控制单元、转换单元及接地检测单元；其中，

所述信号预处理单元，用于对接收到的交流电信号进行预处理，以消除所述交流电信号中的干扰信号；

所述箝位控制单元，用于对预处理后的所述交流电信号进行箝位控制，以将所述交流电信号的电压箝位到第一设定电压；

所述转换单元，用于将电压为所述第一设定电压的所述交流电信号转换为直流电信号；

所述接地检测单元，用于根据接收到的所述直流电信号，采用预设的判定规则判定被测线路是否存在接地。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的接地检测设备，其中所述的信号预处理单元为RC滤波电路，所述RC滤波电路包括：第一电阻及第一电容，其中，

所述第一电阻的一端与所述被测线路的高压线端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一电容的一端连接；

所述第一电容的另一端与所述被测线路的接地端连接。

优选的，前述的接地检测设备，其中所述的箝位控制单元包括：依次连接的第一箝位控制电路和第二箝位控制电路，其中，

所述第一箝位控制电路，用于对预处理后的所述交流电信号进行箝位控制，以将所述交流电信号的电压箝位到第二设定电压；

所述第二箝位控制电路，用于对电压为所述第二设定电压的交流电信号进行箝位控制，以将所述交流电信号的电压箝位到所述第一设定电压；

其中，所述第一设定电压小于所述第二设定电压。

优选的，前述的接地检测设备，其中，所述第一箝位控制电路包括：第一压敏电阻和第二压敏电阻；其中，

所述第一压敏电阻一端与所述被测线路的高压线端连接，所述第一压敏电阻的另一端与所述第二压敏电阻的一端连接；

所述第二压敏电阻的另一端与所述被测线路的接地端连接。

优选的，前述的接地检测设备，其中，所述第二箝位控制电路包括：第一单向瞬态抑制二极管TVS管和第二单向TVS管；其中，

所述第一单向TVS管的正极与所述被测线路的高压线端连接，所述第一单向TVS管的负极与所述第二单向TVS管的负极连接；

所述第二单向TVS管的正极与所述被测线路的接地端连接。

优选的，前述的接地检测设备，其中，所述转换单元包括：第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管以及第二电容，其中，

所述第二电阻的一端与所述被测线路的高压线端连接，所述第二电阻的另一端与所述接地检测单元的直流电信号输入端连接；

第一二极管的阴极与所述接地检测单元的直流电信号输入端连接，所述第一二极管的阳极与预设高电平连接；

所述第二二极管的阴极与所述接地检测单元的直流电信号输入端连接，所述第二二极管的阳极接地；

第二电容的一端与所述接地检测单元的直流电信号输入端连接，所述第二电容的另一端接地；

第三电阻的一端与所述接地检测单元的直流电信号输入端连接，所述第三电阻的另一端与所述预设高电平连接。

优选的，前述的接地检测设备，其中，所述接地检测单元包括：电源电路、模数转换器和处理器；其中，

所述电源电路，用于为所述模数转换器和所述处理器提供工作电源；

所述模数转换器，用于将接收到的所述直流电信号转换为数字信号，并将所述数字信号输出至所述处理器；

所述处理器，用于根据所述数字信号，采用预设的判定规则判定被测线路是否存在接地，并生成相应的控制信号。

优选的，前述的接地检测设备，还包括：报警单元；

所述接地检测单元，还用于当判定所述被测线路存在接地时，生成报警控制指令；

所述报警单元，用于接收所述接地检测单元输出的所述报警控制指令，并根据所述报警控制指令，执行相应的报警响应。

其中，所述报警单元为蜂鸣器或报警灯。

本发明第二个方面提出了一种接地检测方法，包括：

对接收到的交流电信号进行预处理，以消除所述交流电信号中的干扰信号；

对预处理后的所述交流电信号进行箝位控制，以将所述交流电信号的电压箝位到第一设定电压；

将电压为所述第一设定电压的所述交流电信号转换为直流电信号；

根据接收到的所述直流电信号，采用预设的判定规则判定被测线路是否存在接地。

优选地，前述的接地检测方法，其中，所述根据接收到的所述直流电信号，采用预设的判定规则判定被测线路是否存在接地，并生成相应的控制信号，包括：

将接收到的所述直流电信号转换为数字信号；

根据所述数字信号，计算所述被测线路与地之间的阻抗；

判断所述阻抗是否大于设定值，若大于，则判定所述被测线路不存在接地；否则，判定所述被测线路存在接地。

借由上述技术方案，本发明提供的接地检测设备至少具有下列优点：

本发明提供的技术方案，通过设置信号预处理单元可消除接收到的交流电信号中的干扰信号，通过设置箝位控制单元可在被测线路上出现能量较大的瞬态干扰电压时，将交流电电压箝位到设定的电压等级，为后续接地检测单元提供可靠的保护，进而有效的保护接地检测设备免受瞬态干扰电压的冲击而损坏。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的接地检测设备的一种实现的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的接地检测设备中信号预处理单元、箝位控制单元及转换单元的电路实现原理图；

图3为本发明实施例一提供的接地检测设备中信号预处理单元及转换单元采用冗余设计的电路实现原理图；

图4为本发明实施例一提供的接地检测设备中接地检测单元的结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的接地检测设备的另一种实现的结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的接地检测方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例一提供的接地检测设备的结构示意图。如图1所示，本实施例一所述的接地检测设备包括：依次连接的信号预处理单元1、箝位控制单元2、转换单元3及接地检测单元4。其中，所述信号预处理单元1用于对接收到的交流电信号进行预处理，以消除所述交流电信号中的干扰信号。所述箝位控制单元2用于对预处理后的所述交流电信号进行箝位控制，以将所述交流电信号的电压箝位到第一设定电压。所述转换单元3用于将电压为所述第一设定电压的所述交流电信号转换为直流电信号。所述接地检测单元4用于根据接收到的所述直流电信号，采用预设的判定规则判定被测线路是否存在接地。

本实施例提供的接地检测设备，通过设置信号预处理单元可消除接收到的交流电信号中的干扰信号，通过设置箝位控制单元可在被测线路上出现电压较大的感应电时，将交流电电压箝位到设定的电压等级，为后续接地检测单元提供可靠的保护，进而避免瞬态干扰电压对设备的冲击。

进一步地，上述实施例中所述的信号预处理单元1可具体为RC滤波电路。如图2所示，所述RC滤波电路包括：第一电阻R1及第一电容C1。其中，所述第一电阻R1的一端与所述被测线路的高压线端HV连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第一电容C1的一端连接。所述第一电容C1的另一端与所述被测线路的接地端连接。RC滤波电路可以消除存在于被测线路上的静电。当被测线路上存在能量较大的瞬间干扰电压时，RC滤波电路可以提供一个低阻抗的放电回路，使瞬间干扰电压不会升的太高。这里需要补充的是：考虑到上述RC电路中设置一个电阻R1可能会因承受的功率过大而损坏，上述RC电路可采用冗余设计，即在所述RC电路中再串联一个电阻R2。如图3所示，在所述第一电阻R1和所述第一电容C1之间串联一个电阻R2。

进一步的，上述实施例中的所述箝位控制单元可采用图2所示的电路结构实现。具体地，如图2所示，所述箝位控制单元包括：依次连接的第一箝位控制电路21和第二箝位控制电路22。其中，所述第一箝位控制电路21用于对预处理后的所述交流电信号进行箝位控制，以将所述交流电信号的电压箝位到第二设定电压。所述第二箝位控制电路22用于对电压为所述第二设定电压的交流电信号进行箝位控制，以将所述交流电信号的电压箝位到所述第一设定电压。所述第一设定电压小于所述第二设定电压。

例如，在实际应用中，所述第一设定电压可以具体为1000VAC，所述第二设定电压可以具体为400VAC。

更具体的，如图2所示，上述实施例中的所述第一箝位控制电路21包括：第一压敏电阻R3和第二压敏电阻R4。其中，所述第一压敏电阻R3一端与所述被测线路的高压线端HV连接，所述第一压敏电阻R3的另一端与所述第二压敏电阻R4的一端连接。所述第二压敏电阻R4的另一端与所述被测线路的接地端连接。

压敏电阻是利用半导体材料的非线性伏安特性而制成的一种电压敏感元件。当外加电压较低时，流过电阻的电流很小，压敏电阻呈高阻状态；当外加电压达到或超过压敏电压时，压敏电阻阻值急剧下降并迅速导通，其工作电流会增加几个数量级，从而有效地保护了电路中的其他元件不会因过压而损坏。本实施例所述的第一箝位控制电路即利用了所述压敏电阻的特性，对预处理后的所述交流电信号进行箝位控制，以将所述交流电信号的电压箝位到第二设定电压。

如图2所示，所述第二箝位控制电路22包括：第一单向瞬态抑制二极管（Transient Voltage Suppressor，简称TVS）管D1和第二单向TVS管D2。其中，所述第一单向TVS管D1的正极与所述被测线路的高压线端HV连接，所述第一单向TVS管D1的负极与所述第二单向TVS管D2的负极连接。所述第二单向TVS管D2的正极与所述被测线路的接地端连接。

TVS管是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS管的两极收到反向瞬态高能量冲击时，它能以10^-20秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效的保护电子线路中的电气元件免受各种瞬态干扰电压的损坏。本实施例所述的第二箝位控制电路即利用了所述TVS管的特性，对电压为第二设定电压的交流电信号进一步进行箝位控制，以将所述交流电信号的电压箝位到所述第一设定电压，即将交流电信号的电压进一步的降低，以进一步保护后续电子电路中的电气元件免受各种瞬态干扰电压的损坏。

如图2所示，上述实施例中所述的转换单元3包括：第二电阻R5、第三电阻R8、第一二极管D3、第二二极管D4以及第二电容C2。其中，所述第二电阻R5的一端与所述被测线路的高压线端HV连接，所述第二电阻R5的另一端与所述接地检测单元的直流电信号输入端VIN连接。第一二极管D3的阴极与所述接地检测单元的直流电信号输入端VIN连接，所述第一二极管D3的阳极与预设高电平VCC连接。所述第二二极管D4的阴极与所述接地检测单元的直流电信号输入端VIN连接，所述第二二极管D4的阳极接地。第二电容C2的一端与所述接地检测单元的直流电信号输入端VIN连接，所述第二电容C2的另一端接地。第三电阻R8的一端与所述接地检测单元的直流电信号输入端VIN连接，所述第三电阻R8的另一端与所述预设高电平VCC连接。这里需要补充的是：上述转换单元实现电路中，为确保可靠，避免流经二极管的电流多大，可采用冗余设计，即在电路中再串联一个或两个电阻。例如，图3所示的电路，在第二电阻R5之后再串联两个电阻R6和R7。

具体的，所述转换单元通过第一二极管D3和第二二极管D4的上拉和下拉作用，将输入到接地检测单元的交流电信号转换为0～5V的直流电信号。上述实施例中所述转换单元实现的电路中串联的大阻值电阻限制了流过二极管的电流，当电压过高时也不会损坏上下拉的第一二极管D3和第二二极管D4。

这里需要说明的是：图2和图3仅示出了信号预处理单元、箝位控制单元和转换单元的一种具体电路实现方式，本发明并不仅限于此，各单元还可采用其他电路实现。

如图4所示，上述实施例中所述的接地检测单元包括：电源电路41、模数转换器42和处理器43。其中，所述电源电路41用于为所述模数转换器42和所述处理器43提供工作电源。所述模数转换器42用于将接收到的所述直流电信号转换为数字信号，并将所述数字信号输出至所述处理器43。所述处理器43用于根据所述数字信号，采用预设的判定规则判定被测线路是否存在接地。

所述处理器可选用8位微处理器。

这里需要补充的是：所述预设的判定规则可基于现有接地检测基本原理生成，即根据所述数字信号，计算被测线路与大地之间的阻抗，判断所述阻抗是否大于设定值，若大于则判定被测线路不存在接地，否则，判定被测线路存在接地。

进一步地，上述实施例提供的接地检测设备还包括：报警单元5。如图5所示，所述报警单元与所述接地检测单元4连接，具体地，所述报警单元与所述接地检测单元的处理器43连接。所述接地检测单元，还用于当判定所述被测线路存在接地时，生成报警控制指令。所述报警单元5用于接收所述接地检测单元4输出的所述报警控制指令，并根据所述报警控制指令，执行相应的报警响应。其中，所述报警单元可以是蜂鸣器或报警灯。例如，当接收到所述接地检测单元输出的报警控制指令后，蜂鸣器发出音频信号或报警灯发出光信号。

如图6所示，本发明实施例二提供的接地检测方法的流程示意图。如图6所示，本实施例二所述的方法的执行主体可以是上述实施例一提供的接地检测设备，具体的，本实施例二所述的方法包括：

步骤101、对接收到的交流电信号进行预处理，以消除所述交流电信号中的干扰信号。

步骤102、对预处理后的所述交流电信号进行箝位控制，以将所述交流电信号的电压箝位到第一设定电压。

具体地，本步骤可采用两次箝位控制实现将所述交流电信号的电压箝位到第一设定电压，例如包括：

首先，对预处理后的所述交流电信号进行箝位控制，以将所述交流电信号的电压箝位到第二设定电压（如1000VAC）。

然后，对电压为所述第二设定电压的交流电信号进行箝位控制，以将所述交流电信号的电压箝位到所述第一设定电压（如400VAC）。

步骤103、将电压为所述第一设定电压的所述交流电信号转换为直流电信号。

步骤104、根据接收到的所述直流电信号，采用预设的判定规则判定被测线路是否存在接地。

具体地，本步骤可采用如下方法实现，包括：

首先，将接收到的所述直流电信号转换为数字信号。

然后，根据所述数字信号，计算所述被测线路与地之间的阻抗。

最后，判断所述阻抗是否大于设定值，若大于，则判定所述被测线路不存在接地；否则，判定所述被测线路存在接地。

本实施例提供的接地检测方法，通过先消除接收到的交流信号中的干扰信号，再采用箝位控制在被测线路上出现能量较大的瞬态干扰电压时将交流电电压箝位到设定的电压等级，能为后续电路提供可靠的保护，进而能有效的保护接地检测设备免受瞬态干扰电压的冲击而损坏。

进一步地，上述实施例二所述的方法，还包括：

若判定所述被测线路存在接地，则生成报警控制指令，以使接收到所述报警控制指令的报警单元，执行相应的报警响应。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种接地检测设备，其特征在于，包括：依次连接的信号预处理单元、箝位控制单元、转换单元及接地检测单元；其中，

所述信号预处理单元，用于对接收到的交流电信号进行预处理，以消除所述交流电信号中的干扰信号；

所述箝位控制单元，用于对预处理后的所述交流电信号进行箝位控制，以将所述交流电信号的电压箝位到第一设定电压；

所述转换单元，用于将电压为所述第一设定电压的所述交流电信号转换为直流电信号；

所述接地检测单元，用于根据接收到的所述直流电信号，采用预设的判定规则判定被测线路是否存在接地。

2.根据权利要求1所述的接地检测设备，其特征在于，所述信号预处理单元为RC滤波电路，所述RC滤波电路包括：第一电阻及第一电容，其中，

所述第一电阻的一端与所述被测线路的高压线端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一电容的一端连接；

所述第一电容的另一端与所述被测线路的接地端连接。

3.根据权利要求1或2所述的接地检测设备，其特征在于，所述箝位控制单元包括：依次连接的第一箝位控制电路和第二箝位控制电路，其中，

所述第一箝位控制电路，用于对预处理后的所述交流电信号进行箝位控制，以将所述交流电信号的电压箝位到第二设定电压；

所述第二箝位控制电路，用于对电压为所述第二设定电压的交流电信号进行箝位控制，以将所述交流电信号的电压箝位到所述第一设定电压；

其中，所述第一设定电压小于所述第二设定电压。

4.根据权利要求3所述的接地检测设备，其特征在于，所述第一箝位控制电路包括：第一压敏电阻和第二压敏电阻；其中，

所述第一压敏电阻一端与所述被测线路的高压线端连接，所述第一压敏电阻的另一端与所述第二压敏电阻的一端连接；

所述第二压敏电阻的另一端与所述被测线路的接地端连接。

5.根据权利要求3所述的接地检测设备，其特征在于，所述第二箝位控制电路包括：第一单向瞬态抑制二极管TVS管和第二单向TVS管；其中，

所述第一单向TVS管的正极与所述被测线路的高压线端连接，所述第一单向TVS管的负极与所述第二单向TVS管的负极连接；

所述第二单向TVS管的正极与所述被测线路的接地端连接。

6.根据权利要求1所述的接地检测设备，其特征在于，所述转换单元包括：第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管以及第二电容，其中，

所述第二电阻的一端与所述被测线路的高压线端连接，所述第二电阻的另一端与所述接地检测单元的直流电信号输入端连接；

第一二极管的阴极与所述接地检测单元的直流电信号输入端连接，所述第一二极管的阳极与预设高电平连接；

所述第二二极管的阴极与所述接地检测单元的直流电信号输入端连接，所述第二二极管的阳极接地；

第二电容的一端与所述接地检测单元的直流电信号输入端连接，所述第二电容的另一端接地；

第三电阻的一端与所述接地检测单元的直流电信号输入端连接，所述第三电阻的另一端与所述预设高电平连接。

7.根据权利要求4所述的接地检测设备，其特征在于，所述接地检测单元包括：电源电路、模数转换器和处理器；其中，

所述电源电路，用于为所述模数转换器和所述处理器提供工作电源；

所述模数转换器，用于将接收到的所述直流电信号转换为数字信号，并将所述数字信号输出至所述处理器；

所述处理器，用于根据所述数字信号，采用预设的判定规则判定被测线路是否存在接地，并生成相应的控制信号。

8.根据权利要求1或4所述的接地检测设备，其特征在于，还包括：报警单元；

所述接地检测单元，还用于当判定所述被测线路存在接地时，生成报警控制指令；

所述报警单元，用于接收所述接地检测单元输出的所述报警控制指令，并根据所述报警控制指令，执行相应的报警响应。

9.一种接地检测方法，其特征在于，包括：

对接收到的交流电信号进行预处理，以消除所述交流电信号中的干扰信号；

对预处理后的所述交流电信号进行箝位控制，以将所述交流电信号的电压箝位到第一设定电压；

将电压为所述第一设定电压的所述交流电信号转换为直流电信号；

根据接收到的所述直流电信号，采用预设的判定规则判定被测线路是否存在接地。

10.根据权利要求9所述的接地检测方法，其特征在于，所述根据接收到的所述直流电信号，采用预设的判定规则判定被测线路是否存在接地，并生成相应的控制信号，包括：

将接收到的所述直流电信号转换为数字信号；

根据所述数字信号，计算所述被测线路与地之间的阻抗；

判断所述阻抗是否大于设定值，若大于，则判定所述被测线路不存在接地；否则，判定所述被测线路存在接地。