CN110850332A - 趋势统计式接地体监测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种趋势统计式接地体监测方法及装置，所述方法包括：在接地体零线和地线之间串联采样电阻，用恒压直流电源施加测量电压，并以预设时间间隔测量采样电阻的压降值Vs，从而根据采样电阻的阻值Rs和测量电压的电压值Vm计算得到零线与接地体之间的电阻值Rbc；再根据电阻值Rbc变化情况计算得到接地体阻抗的变化量⊿Rc；以变化量⊿Rc与预设阻抗值之间大小关系确定是否符合预设阻抗要求。本发明的技术方案，不依赖于贵重的机械机构或传统接地体测量仪，使得在对接地体进行测量时，不需要另行打接地桩即可实现在线监测，及时反馈异常状态并作出保护。

Description

趋势统计式接地体监测方法及装置

技术领域

本发明涉及接地检测的方法，尤其是一种趋势统计式接地体监测方法及装置。

背景技术

接地在供配电***中具有相当重要的作用，当出现用电异常操作、雷击浪涌、设备故障等意外状况时，能通过接地设备的泄流作用，有效保障人员及设备的安全。

用电设备常常采用就地设置的接地桩或连接到接地线路来实现接地保护，而接地桩或接地线路常常在设备安装时会进行初步检测接地是否良好，但随着时间的推移，接地***的状况会逐渐发生变化，严重的可能导致接地失效。有些单位会通过定期安排对人工检测接地***的方式进行维护，该操作方式操作复杂，且需要专业技能支撑，需要耗费较多的人力资源。同时，因为各种实际因素的制约，导致绝大部分的用电设备的维护并不及时，有些甚至得不到维护，导致设备接地状况令人堪忧。

安全问题是重大的问题，为了实现设备接地检测便利化，需要尽快发明一种能快速简易实现接地状态检测的方法及装置，能够准确、实时的监测当前设备接地状态，并能在发现异常状态时，及时做出警示与保护。

发明内容

为克服现有技术的缺点，本发明提供一种趋势统计式接地体监测方法及装置，不依赖于贵重的机械机构或传统接地体测量仪，使得在对接地体进行测量时，不需要另行打接地桩即可实现在线监测，及时反馈异常状态并作出保护。

一种趋势统计式接地体监测方法，其特征在于，其特征在于，所述趋势统计式接地体监测方法包括：

在接地体零线和接地体地线之间串联采样电阻，并用恒压直流电源施加测量电压；

以预设时间间隔测量所述采样电阻的压降值Vs，并根据所述采样电阻的阻值Rs和所述测量电压的电压值Vm计算得到所述接地体零线与所述接地体之间的电阻值Rbc；

根据所述预设时间间隔记录所述电阻值Rbc的变化曲线，并根据所述变化曲线计算得到所述接地体阻抗的变化量⊿Rc；

若所述变化量⊿Rc超过预设阻抗值，则确定所述接地体符合预设阻抗要求。

一种趋势统计式接地体监测装置，其特征在于，所述趋势统计式接地体监测装置，包括：

采样模块，用于在接地体零线和接地体地线之间串联采样电阻，并用恒压直流电源施加测量电压；

阻值计算模块，用于以预设时间间隔测量所述采样电阻的压降值Vs，并根据所述采样电阻的阻值Rs和所述测量电压的电压值Vm计算得到所述接地体零线与所述接地体之间的电阻值Rbc；

趋势统计模块，用于根据所述预设时间间隔记录所述电阻值Rbc的变化曲线，并根据所述变化曲线计算得到所述接地体阻抗的变化量⊿Rc；

接地标准确认模块，用于若所述变化量⊿Rc超过预设阻抗值，则确定所述接地体符合预设阻抗要求。

本发明提供的趋势统计式接地体监测方法及装置，在接地体零线和接地体地线之间串联采样电阻并施加测量电压，以计算得到接地体零线与接地体地线之间的电阻值Rbc，并根据Rbc作出其随时间变化的变化曲线，从而计算得到接地体阻抗的变化量⊿Rc，最后根据变化量⊿Rc与预设阻抗值的大小关系，判断接地体符合预设阻抗要求；实现了对接地体的长期监控，待出现接地异常时能及时反馈，有效保障用电安全；整个检测过程简单方便，不需要另行设置测量接地桩，即可完成检测，适用于因场所限制而无法在现场打测量接地桩的情形；并且采用的是纯电子式检测处理方法，不依赖于贵重的机械机构以及传统接地体测量仪器，大大降低了检测成本。

附图说明

图1为本发明实施例中趋势统计式接地体监测方法的流程图；

图2为本发明实施例中计算接地体零线与接地体之间的电阻值的示意图；

图3为本发明实施例中计算接地体阻抗的变化量⊿Rc的流程图；

图4为本发明实施例中电阻值Rbc变化曲线的示意图；

图5为本发明实施例中判断接地体接地状态的流程图；

图6为本发明实施例中测量接地体火线与零线、火线与地线之间电压的示意图；

图7为本发明实施例中趋势统计式接地体监测装置的示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的一种趋势统计式接地体监测方法，可应用在对供配电设备的接地检测和监控上。供配电设备包括但不限于配电箱、供电机柜等；接地体包括但不限于接地桩等为供配电设备提供接地连接的接地线路等；接地体一般包括火线、零线和地线三条线路。

趋势统计式接地体监测方法的流程图如图1所示，其具体流程包括如下步骤：

S1：在接地体零线和接地体地线之间串联采样电阻，并用恒压直流电源施加测量电压。

为了获取接地电阻的阻值，先在接地体零线和接地体地线之间串联一个采样电阻并施加一个测量电压，其示意图如图2所示。其中，接地体零线(b)和接地体地线(c)之间采样电阻的阻值为Rs,恒压直流电源施加的测量电压值为Vm。

S2：以预设时间间隔测量采样电阻的压降值Vs，并根据采样电阻的阻值Rs和测量电压的电压值Vm计算得到接地体零线与接地体之间的电阻值Rbc。

预设时间间隔是指定期采样的时间频率。在用恒压直流电源施加测量电压后，即可测量采样电阻的压降值Vs；然后根据采样电阻的阻值Rs、采样电阻的压降值Vs，以及测量电压的电压值Vm可计算得到接地体零线与接地体之间的电阻值Rbc。

优选地，电阻值Rbc根据以下公式计算得到：

Rbc＝(Vm x Rs-Vs x Rs)/Vs

S3：根据预设时间间隔记录电阻值Rbc的变化曲线，并根据变化曲线计算得到接地体阻抗的变化量⊿Rc。

由于采样是根据预设时间间隔定期进行的，因此随着时间的变化可以记录电阻值Rbc的变化曲线，然后根据变化曲线计算得到接地体阻抗的变化量⊿Rc。

测量得到的零线对地电阻Rbc阻值包含了零线自身传输导线阻抗、变压器至设备之间大地土壤阻抗、接地体阻抗三大主要部分，所以Rbc具有局限性，并不能代表接地体自身的实际阻值。其中，零线传输导线阻抗相对固定，变化量相对较小(可忽略)；接地体阻抗可能发生的变化，则是一个逐渐增大、且不可逆的缓慢过程；大地土壤的阻抗可能随季节与环境变化，其变化量具有不确定性，但有周期性变化规律；因此，通过统计分析掌握Rbc曲线中大地土壤阻抗的变化规律，利用算法剔除掉Rbc中变动的大地土壤阻抗，并减去固定的零线传输导线阻抗，即可获得接地体阻抗的变化量⊿Rc。

具体地，可以根据如图3所示的流程计算得到接地体阻抗的变化量⊿Rc：

S31：将变化曲线上Rbc的最小值进行连接，得到趋势曲线；

S32：计算预设时间间隔内趋势曲线的斜率，并以斜率作为接地体阻抗的变化量⊿Rc。

其中，电阻值Rbc的变化曲线的示意图如图4所示。其中，横轴t为时间，竖轴Rbc为接地体零线与接地体之间的电阻值；曲线(1)为Rbc随时间变化的曲线；曲线(2)为趋势曲线；变化曲线上Rbc的最小值是指采样过程中Rbc的谷底值，将Rbc的谷底值依次连接，即可得到趋势曲线，同时，将趋势曲线上方的值舍去(如图中圆圈部分所示)；然后计算时间t内趋势曲线的斜率，即可以得到的斜率作为接地体阻抗的变化量⊿Rc。

S4：若变化量⊿Rc超过预设阻抗值，则确定接地体符合预设阻抗要求。

预设阻抗值是衡量变化量⊿Rc的临界值，可用于判定当前接地体电阻阻抗是否符合接地体阻抗要求。预设阻抗值默认设定为10欧姆，用户在实际检测过程中也可以根据现场情况手动修改。

进一步地，在一实施例中，如图5所示，在步骤S1之前，还包括如下步骤：

S00：以预设时间间隔分别获取接地体火线与接地体零线之间、接地体火线与接地体地线之间的电压值。

具体地，获取电压值的示意图如图6所示，其中，接地体火线为(a)、零线为(b)、地线为(c)；先测量火线和零线之间的电压值Vab，再测量火线与地线之间的电压值Vac.

S01：若电压值之间的差值小于预设阈值，则确定接地体的接地状态为正常。

预设阈值是用于衡量接地体接地状态的标准值，优选地，预设阈值为5V。即，当Vab和Vac的差值在5V以内，则说明接地体的接地状态为正常。

S02：若所述电压值之间的差值大于或等于所述预设阈值，则触发异常警示和控制输出。

以预设阈值为5V为例，若电压值Vab与Vac之间的差值大于或等于5V，则代表接地体的接地不正常，并触发本步骤。异常警示是指向各种声、光报警设备发送报警信息，以通知运维人员及时处理。控制输出是指向接地体的上位设备发出报警信息，以通知上位设备作出响应，控制电流电压的输出，保障用电安全。

在本实施例中，以预设时间间隔分别获取接地体火线与接地体零线之间、接地体火线与接地体地线之间的电压值，并根据两者的差值与预设阈值的之间的大小关系可以实时的判断接地体的断开状态，有利于全面且长期的监控接地体。

进一步地，在一实施例中，在步骤S3之后，还包括步骤：

S5:若变化量⊿Rc未超过预设阻抗值，则确定接地体不符合预设阻抗要求，并触发异常警示和控制输出。

以预设阻抗值为10欧姆为例，若变化量⊿Rc小于10欧姆，则代表接地体不符合预设阻抗要求，并触发本步骤，以通知运维人员当前接地体设备的接地状态正在恶化，需要及时对接地体设备进行定期维护或更新。

基于趋势统计式接地体监测方法，本发明还提供一种趋势统计式接地体监测装置，该趋势统计式接地体监测装置与上述趋势统计式接地体监测方法一一对应，其各模块示意图如图7所示，各模块详细说明如下：

采样模块73，用于在接地体零线和接地体地线之间串联采样电阻，并用恒压直流电源施加测量电压；

阻值计算模块74，用于以预设时间间隔测量采样电阻的压降值Vs，并根据采样电阻的阻值Rs和测量电压的电压值Vm计算得到接地体零线与接地体之间的电阻值Rbc；

趋势统计模块75，用于根据预设时间间隔记录电阻值Rbc的变化曲线，并根据变化曲线计算得到接地体阻抗的变化量⊿Rc；

接地标准确认模块76，若变化量⊿Rc超过预设阻抗值，则确定接地体符合预设阻抗要求。

进一步地，趋势统计式接地体监测装置，还包括：

电压检测模块71，用于分别获取接地体火线与接地体零线之间、接地体火线与接地体地线之间的电压值；

接地状态确认模块72，用于若电压值之间的差值小于预设阈值，则确定接地体的接地状态为正常；

第一告警模块77，用于若电压值之间的差值大于或等于预设阈值，则触发异常警示和控制输出。

进一步地，阻值计算模块74包括：

阻值计算子模块741，用于根据以下公式计算得到电阻值Rbc：

Rbc＝(Vm x Rs-Vs x Rs)/Vs

其中，Vm为测量电压的电压值；Rs为采样电阻的阻值；Vs为采样电阻的压降值。

进一步地，趋势统计模块75包括：

曲线计算子模块751，用于将变化曲线上Rbc的最小值进行连接，得到趋势曲线；

斜率计算子模块752，用于计算预设时间间隔内趋势曲线的斜率，并以斜率作为接地体阻抗的变化量⊿Rc.

进一步地，趋势统计式接地体监测装置，还包括：

第二告警模块78，用用于若变化量⊿Rc未超过预设阻抗值，则确定接地体不符合预设阻抗要求，并触发异常警示和控制输出。

以上是对本发明趋势统计式接地体监测方法进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种趋势统计式接地体监测方法，其特征在于，所述趋势统计式接地体监测方法包括：

在接地体零线和接地体地线之间串联采样电阻，并用恒压直流电源施加测量电压；

以预设时间间隔测量所述采样电阻的压降值Vs，并根据所述采样电阻的阻值Rs和所述测量电压的电压值Vm计算得到所述接地体零线与所述接地体之间的电阻值Rbc；

根据所述预设时间间隔记录所述电阻值Rbc的变化曲线，并根据所述变化曲线计算得到所述接地体阻抗的变化量⊿Rc；

若所述变化量⊿Rc超过预设阻抗值，则确定所述接地体符合预设阻抗要求。

2.如权利要求1所述的趋势统计式接地体监测方法，其特征在于，在所述在接地体零线和接地体地线之间串联采样电阻，并用恒压直流电源施加测量电压之前，所述趋势统计式接地体监测方法，还包括：

以预设时间间隔分别获取接地体火线与接地体零线之间、接地体火线与接地体地线之间的电压值；

若所述电压值之间的差值小于预设阈值，则确定所述接地体的接地状态为正常；

若所述电压值之间的差值大于或等于所述预设阈值，则触发异常警示和控制输出。

3.如权利要求1所述的趋势统计式接地体监测方法，其特征在于，根据以下公式计算得到所述电阻值Rbc：

Rbc＝(Vm x Rs-Vs x Rs)/Vs

其中，Vm为所述测量电压的电压值；Rs为所述采样电阻的阻值；Vs为所述采样电阻的压降值。

4.如权利要求1所述的趋势统计式接地体监测方法，其特征在于，所述根据所述预设时间间隔记录所述电阻值Rbc的变化曲线，并根据所述变化曲线计算得到所述接地体阻抗的变化量⊿Rc，包括：

将变化曲线上Rbc的最小值进行连接，得到趋势曲线；

计算所述预设时间间隔内所述趋势曲线的斜率，并以所述斜率作为所述接地体阻抗的变化量⊿Rc。

5.如权利要求1所述的趋势统计式接地体监测方法，其特征在于，在所述根据所述预设时间间隔记录所述电阻值Rbc的变化曲线，并根据所述变化曲线计算得到所述接地体阻抗的变化量⊿Rc之后，所述趋势统计式接地体监测方法，还包括：

若所述变化量⊿Rc未超过预设阻抗值，则确定所述接地体不符合预设阻抗要求，并触发异常警示和控制输出。

6.一种趋势统计式接地体监测装置，其特征在于，所述趋势统计式接地体监测装置，包括：

采样模块，用于在所述接地体零线和所述接地体地线之间串联采样电阻，并用恒压直流电源施加测量电压；

阻值计算模块，用于以预设时间间隔测量所述采样电阻的压降值Vs，并根据所述采样电阻的阻值Rs和所述测量电压的电压值Vm计算得到所述接地体零线与所述接地体之间的电阻值Rbc；

趋势统计模块，用于根据所述预设时间间隔记录所述电阻值Rbc的变化曲线，并根据所述变化曲线计算得到所述接地体阻抗的变化量⊿Rc；

接地标准确认模块，若所述变化量⊿Rc超过预设阻抗值，则确定所述接地体符合预设阻抗要求。

7.如权利要求6所述的趋势统计式接地体监测装置，其特征在于，所述趋势统计式接地体监测装置，还包括：

电压检测模块，用于分别获取接地体火线与接地体零线之间、接地体火线与接地体地线之间的电压值；

接地状态确认模块，用于若所述电压值之间的差值小于预设阈值，则确定所述接地体的接地状态为正常；

第一告警模块，用于若所述电压值之间的差值大于或等于所述预设阈值，则触发异常警示和控制输出。

8.如权利要求6所述的趋势统计式接地体监测装置，其特征在于，所述阻值计算模块，包括：

阻值计算子模块，用于根据以下公式计算得到所述电阻值Rbc：

Rbc＝(Vm x Rs-Vs x Rs)/Vs

其中，Vm为所述测量电压的电压值；Rs为所述采样电阻的阻值；Vs为所述采样电阻的压降值。

9.如权利要求6所述的趋势统计式接地体监测装置，其特征在于，所述趋势统计模块，包括：

曲线计算子模块，用于将变化曲线上Rbc的最小值进行连接，得到趋势曲线；

斜率计算子模块，用于计算所述预设时间间隔内所述趋势曲线的斜率，并以所述斜率作为所述接地体阻抗的变化量⊿Rc。

10.如权利要求6所述的趋势统计式接地体监测装置，其特征在于，所述趋势统计式接地体监测装置，还包括：

第二告警模块，用用于若所述变化量⊿Rc未超过预设阻抗值，则确定所述接地体不符合预设阻抗要求，并触发异常警示和控制输出。

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