CN216979169U - 接地电流监测装置和*** - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种接地电流监测装置和***。该接地电流监测装置包括信号处理模块、信号转换模块、控制模块以及显示模块；信号处理模块的第一端与待监测设备的接地线连接，信号处理模块的第二端与信号转换模块的第一端连接，信号转换模块的第二端与控制模块的第一端连接，控制模块的第二端与显示模块连接；信号处理模块用于放大流入的模拟量接地电流；信号转换模块用于采集模拟量接地电流，并将模拟量接地电流转化成数字量接地电流；控制模块用于根据数字量接地电流计算得到模拟量接地电流的有效值；显示模块用于显示模拟量接地电流的有效值。本方案便于工作人员实时检测待监测设备的接地线电流精确的有效值。

Description

接地电流监测装置和***

技术领域

本实用新型实施例涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种接地电流监测装置和***。

背景技术

电力变压器铁芯两点或多点接地时，在变压器铁芯内部会产生环流，引起变压器铁芯局部过热，甚至会造成铁芯局部烧损。一旦变压器的接地片熔断，会导致变压器铁芯电位悬浮，产生放电性故障，从而严重威胁变压器的安全运行。由此可知，在变压器运行过程中监测变压器铁芯接地电流至关重要。

目前检测人员通常采用手持式钳形电流表对变压器铁芯的接地电流进行测量，但是手持式钳形电流表容易受工频磁场干扰，导致测量得到的变压器铁芯的接地电流精度低。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种接地电流监测装置和***，可以方便、快捷地测量变压器铁芯的接地电流，并提高对变压器铁芯的接地电流测量的精确度。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种接地电流监测装置，其包括信号处理模块、信号转换模块、控制模块以及显示模块；

信号处理模块的第一端与待监测设备的接地线连接，信号处理模块的第二端与信号转换模块的第一端连接，信号转换模块的第二端与控制模块的第一端连接，控制模块的第二端与显示模块连接；

信号处理模块用于放大流入的模拟量接地电流；信号转换模块用于采集模拟量接地电流，并将模拟量接地电流转化成数字量接地电流；控制模块用于根据数字量接地电流计算得到模拟量接地电流的有效值；显示模块用于显示模拟量接地电流的有效值。

可选地，信号处理模块包括放大单元；

放大单元的第一端与待监测设备的接地线连接，放大单元的第二端与信号转换模块的第一端连接；放大单元用于放大流入的模拟量接地电流。

可选地，放大单元包括放大器和第一稳压器；

放大器的输入端作为放大单元的第一端，放大器的输出端作为放大单元的第二端，第一稳压器的输出端与放大器的电源端连接；

第一稳压器用于给放大器提供稳定的电压，放大器用于放大流入的模拟量接地电流。

可选地，信号处理模块还包括滤波单元；

滤波单元的第一端作为信号处理模块的第一端，滤波单元的第二端与放大单元的第一端连接；滤波单元用于滤除流入的模拟量接地电流中所掺杂的杂波。

可选地，接地电流监测装置还包括通讯模块，通讯模块与控制模块连接，通讯模块用于将模拟量接地电流的有效值发送给远程监控设备。

可选地，接地电流监测装置还包括电源模块；

电源模块的输出端分别与信号处理模块、信号转换模块、控制模块、显示模块以及通讯模块连接，电源模块用于给信号处理模块、信号转换模块、控制模块、显示模块以及通讯模块供电。

可选地，电源模块包括转换电源和第二稳压器；

第二稳压器的输出端作为电源模块的输出端，转换电源和第二稳压器的输入端连接；转换电源用于输出电压，第二稳压器用于给信号处理模块、信号转换模块、控制模块、显示模块以及通讯模块提供稳定的电压。

可选地，控制模块包括单片机；信号转换模块包括模数转换器；

单片机的型号为CH563，模数转换器的型号为AD7616BSTZ。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种接地电流监测***，其包括上述实施例中任一项的接地电流监测装置、待监测设备以及远程监控设备；

接地电流监测装置与待监测设备的接地线连接，接地电流监测装置与远程监控设备远程通讯；接地电流监测装置用于检测接地线所流出的模拟量接地电流的有效值，远程监控设备用于显示待监测设备的接地线所流出的模拟量接地电流的有效值。

可选地，待监测设备包括电力变压器。

本实用新型实施例通过信号处理模块放大流入的模拟量接地电流，其保留了原始的模拟量接地电流的特性，便于后续电路对流入的模拟量接地电流进行精确处理。信号转换模块采集模拟量接地电流，可以保证信号转换模块所采集的模拟量接地电流的准确性。信号转换模块将模拟量接地电流转化成数字量接地电流，可以增强接地电流在后续电路的传输和处理中的抗干扰性。由此，控制模块根据数字量接地电流计算得到模拟量接地电流的有效值精确度更高。显示模块显示模拟量接地电流的有效值，便于工作人员实时获知待监测设备接地线电流的有效值。

附图说明

图1为现有技术提供的一种手持式钳形电流表的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种接地电流监测装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种接地电流监测装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的又一种接地电流监测装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种放大单元的电路结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的又一种接地电流监测装置的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的又一种接地电流监测装置的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的又一种接地电流监测装置的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的又一种接地电流监测装置的结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的一种电源模块的电路结构示意图；

图11为本实用新型实施例提供的一种接地电流监测***的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

图1为现有技术提供的一种手持式钳形电流表的结构示意图。如图1所示，手持式钳形电流表包括电流采集模块110、整流模块120、数模转换模块130以及显示屏140。电流采集模块110的第一端与待监测设备的接地线连接，例如用电流采集模块110的钳头夹住待监测设备的接地线，由此电流采集模块110可以采集待监测设备接地线上的电流，并将采集到的电流转换为交流毫伏或交流毫安的瞬时值信号。电流采集模块110的第二端与整流模块120的第一端连接，电流采集模块110可以将转化的交流毫伏或交流毫安的瞬时值信号传输给整流模块120，整流模块120可以将交流毫伏或交流毫安的瞬时值信号处理成直流毫伏或直流毫安的瞬时值信号。整流模块120的第二端与数模转换模块130的第一端连接，由于直流毫伏或直流毫安的瞬时值信号为模拟信号，数模转换模块130可以将整流模块120传输过来的直流毫伏或直流毫安的瞬时值信号转化为数字型的直流毫伏或直流毫安的瞬时值信号。数模转换模块130的第二端与显示屏140连接，数字转换模块可以将数字型的直流毫伏或直流毫安的瞬时值信号(变压器铁芯接地电流的有效值)发送给显示单元(LED数码管或液晶显示屏)进行显示。

其中，现有的整流模块120对所接收到的交流毫伏或交流毫安瞬时值信号进行整流时，会受其内部的模拟电路电子元器件的精度影响，使得整流后的直流毫伏或直流毫安的瞬时值信号与变压器铁芯接地电流的真实有效值存在较大的偏差，从而导致测量得到的变压器铁芯的接地电流精度较低。

本实用新型实施例提供了一种接地电流监测装置，图2为本实用新型实施例提供的一种接地电流监测装置的结构示意图。如图2所示，该接地电流监测装置包括信号处理模块210、信号转换模块220、控制模块230以及显示模块240；信号处理模块210的第一端与待监测设备的接地线连接，信号处理模块210的第二端与信号转换模块220的第一端连接，信号转换模块220的第二端与控制模块230的第一端连接，控制模块230的第二端与显示模块240连接；信号处理模块210用于放大流入的模拟量接地电流；信号转换模块220用于采集模拟量接地电流，并将模拟量接地电流转化成数字量接地电流；控制模块230用于根据数字量接地电流计算得到模拟量接地电流的有效值；显示240模块用于显示模拟量接地电流的有效值。

其中，信号处理模块210可以将流入的模拟量接地电流进行放大，其保留了原始的模拟量接地电流的特性，便于后续电路对流入的模拟量接地电流进行精确处理。信号转换模块220可以对放大后的模拟量接地电流进行采集，可以保证信号转换模块220所采集的模拟量接地电流的准确性。信号转换模块220在采集模拟量接地电流的同时，还将模拟量接地电流对应转换为数字量接地电流，可以增强接地电流在后续电路的传输和处理中的抗干扰性，提高后续电路计算模拟量接地电流的有效值的精确度。控制模块230可以根据数字量接地电流计算得到模拟量接地电流的有效值，由于数字量接地电流是根据放大后的原始的模拟量接地电流所数字量化得来的，由此控制模块230根据数字量接地电流计算得到模拟量接地电流的有效值精确度高。显示模块240可以将模拟量接地电流的有效值显示出来，便于工作人员实时获知待监测设备的接地线电流的大小，从而判断待监测设备是否出现接地故障。

具体地，信号处理模块210的第一端与待监测设备的接地线连接，信号处理模块210可以通过待监测设备的接地线获取模拟量接地电流，并对所获取的模拟量接地电流进行放大处理。信号处理模块210的第二端与信号转换模块220的第一端连接，信号处理模块210可以将放大后的模拟量接地电流传输给信号转换模块220，信号转换模块220可以根据模拟量接地电流的周期性，在预设的时间内采集模拟量接地电流，并将所采集的模拟量接地电流转换成数字量接地电流，由此可以在保证所采集的电流数据的精准性的同时，还可以提高所输出的电流数据的抗干扰性。信号转换模块220的第二端与控制模块230的第一端连接，控制模块230接收到信号转换模块220传输过来的所有数字量接地电流后，可以根据所接收的所有数字量接地电流，计算出高精度的模拟量接地电流的有效值。控制模块230的第二端与显示模块240连接，控制模块230可以将模拟量接地电流的有效值出输给显示模块240显示出来，便于工作人员的实时查看。

本实用新型实施例通过信号处理模块放大流入的模拟量接地电流，其保留了原始的模拟量接地电流的特性，便于后续电路对流入的模拟量接地电流进行精确处理。信号转换模块采集模拟量接地电流，可以保证信号转换模块所采集的模拟量接地电流的准确性。信号转换模块将模拟量接地电流转化成数字量接地电流，可以增强接地电流在后续电路的传输和处理中的抗干扰性。由此，控制模块根据数字量接地电流计算得到模拟量接地电流的有效值精确度更高。显示模块显示模拟量接地电流的有效值，便于工作人员实时获知待监测设备接地线电流的有效值。

图3为本实用新型实施例提供的另一种接地电流监测装置的结构示意图。如图3所示，信号处理模块210包括放大单元211；放大单元211的第一端与待监测设备的接地线连接，放大单元211的第二端与信号转换模块220的第一端连接；放大单元211用于放大流入的模拟量接地电流。

其中，放大单元211的第一端与待监测设备的接地线连接，放大单元211可以通过待监测设备的接地线获取模拟量接地电流，并对所获取的模拟量接地电流进行放大处理。放大单元211的第二端与信号转换模块220的第一端连接，放大单元211可以将放大后的模拟量接地电流传输给信号转换模块220。放大单元211对流入的模拟量接地电流进行放大时，保留了原始的模拟量接地电流的特性，保证了流入后续电路的模拟量接地电流的准确性。

图4为本实用新型实施例提供的又一种接地电流监测装置的结构示意图。如图4所示，放大单元包括放大器2111和第一稳压器2112；放大器2111的输入端作为放大单元的第一端，放大器2111的输出端作为放大单元的第二端，第一稳压器2112的输出端与放大器2111的电源端连接；第一稳压器2112用于给放大器2111提供稳定的电压，放大器2111用于放大流入的模拟量接地电流。

其中，放大器2111的输入端作为放大单元的第一端，也就是放大器2111的输入端与待监测设备的接地线连接，放大器2111可以通过待监测设备的接地线获取模拟量接地电流，并对所获取的模拟量接地电流进行放大处理。放大器2111的输出端作为放大单元的第二端，也就是放大器2111的输出端与信号转换模块220的第一端连接，放大器2111可以将放大后的模拟量接地电流传输给信号转换模块220。放大器2111在对流入的模拟量接地电流进行放大时，可以保留原始的模拟量接地电流的特性，保证了流入后续电路的模拟量接地电流的准确性。第一稳压器2112的输出端与放大器2111的电源端连接，第一稳压器2112可以给放大器2111提供稳定的电压，以确保放大器2111可以正常稳定的工作。

图5为本实用新型实施例提供的一种放大单元的电路结构示意图。如图5所示，放大单元包括型号为ADA4522的放大器2111和型号为LT3032的第一稳压器2112。其中，型号为ADA4522的放大器2111具有零漂移、低噪声、低功耗、抗干扰等特点，可以精确放大模拟量接地电流。型号为LT3032的第一稳压器2112具有±2.3V至±20V的宽输入电压范围，可以提供从±1.22V到±20V的可调输出电压，其采用非常小且低成本的陶瓷输出电容，使其具有高稳定性和瞬态响应的特点，可以为放大器2111提供与其相匹配的稳定电压。

图6为本实用新型实施例提供的又一种接地电流监测装置的结构示意图。如图6所示，信号处理模块210还包括滤波单元212；滤波单元212的第一端作为信号处理模块210的第一端，滤波单元212的第二端与放大单元的第一端连接；滤波单元212用于滤除流入的模拟量接地电流中所掺杂的杂波。

其中，滤波单元212的第一端作为信号处理模块210的第一端，也就是滤波单元212的第一端与待监测设备的接地线连接，滤波单元212可以通过待监测设备的接地线获取模拟量接地电流，并对所获取的模拟量接地电流进行滤波，以滤除流入的模拟量接地电流中所掺杂的杂波，进一步提高了输入进后续电路的模拟量接地电流的准确性。滤波单元212的第二端与放大单元的第一端连接，由此放大单元可以对滤除杂波的模拟量接地电流进行放大。

图7为本实用新型实施例提供的又一种接地电流监测装置的结构示意图。如图7所示，接地电流监测装置还包括通讯模块250，通讯模块250与控制模块230连接，通讯模块250用于将模拟量接地电流的有效值发送给远程监控设备。

其中，通讯模块250与控制模块230连接，控制模块230可以将其计算的到高精度的模拟量接地电流的有效值传输给通讯模块250，通讯模块250接收高精度的模拟量接地电流的有效值后可以将该数据发送给与其通讯连接的远程监控设备。由此可知，通讯模块250为控制模块230和远程监控设备信息通讯的桥梁，保证模拟量接地电流的有效值可以在远程监控设备显示，便于监测人员实时获知待监测设备的接地线电流大小。

图8为本实用新型实施例提供的又一种接地电流监测装置的结构示意图。如图8所示，接地电流监测装置还包括电源模块260；电源模块260的输出端分别与信号处理模块210、信号转换模块220、控制模块230、显示模块240以及通讯模块250连接，电源模块260用于给信号处理模块210、信号转换模块220、控制模块230、显示模块240以及通讯模块250供电。

其中，电源模块260包括多个输出端，并且每一输出端所输出的电压大小不同，由此电源模块260可以通过不同的输出端与信号处理模块210、信号转换模块220、控制模块230、显示模块240以及通讯模块250连接，实现分别给信号处理模块210、信号转换模块220、控制模块230、显示模块240以及通讯模块250提供适宜的供电，从而保证信号处理模块210、信号转换模块220、控制模块230、显示模块240以及通讯模块250可以在额定功率下稳定、高效以及精准的工作。

图9为本实用新型实施例提供的又一种接地电流监测装置的结构示意图。如图9所示，电源模块260包括转换电源261和第二稳压器262；第二稳压器262的输出端作为电源模块260的输出端，转换电源261和第二稳压器262的输入端连接；转换电源261用于输出电压，第二稳压器262用于给信号处理模块210、信号转换模块220、控制模块230、显示模块240以及通讯模块250提供稳定的电压。

其中，转换电源261具有整流的作用，第二稳压具有稳压的作用。具体地，转换电源261和第二稳压器262的输入端连接，转换电源261可以将整流后的电压输出给第二稳压器262。第二稳压器262的输出端作为电源模块260的输出端，也就是第二稳压器262的输出端分别与信号处理模块210、信号转换模块220、控制模块230、显示模块240以及通讯模块250连接，第二稳压器262可以给信号处理模块210、信号转换模块220、控制模块230、显示模块240以及通讯模块250提供稳定适宜的电压，从而保证信号处理模块210、信号转换模块220、控制模块230、显示模块240以及通讯模块250可以在额定功率下稳定、高效以及精准的工作。

图10为本实用新型实施例提供的一种电源模块的电路结构示意图。如图10所示，转换电源261包括型号为URB2424LD的第一直流-直流稳压芯片2611、型号为URA2415LD的第二直流-直流稳压芯片2612以及型号为URB2409YMD的第三直流-直流稳压芯片2613。示例性地，第一直流-直流稳压芯片2611可以将输入的24V直流电压进行稳压；第二直流-直流稳压芯片2612可以将24V直流电压进行降压，输出15V直流电压；第三直流-直流稳压芯片2613可以将24V直流电压进行降压，输出9V直流电压。第二稳压器262包括型号为ADP7104ARDZ的第一稳压芯片2621、型号为ADR421BRZ的电压基准芯片2622、型号为ADP7104ARDZ的第二稳压芯片2623、型号为ADP7118AUJZ的第三稳压芯片2624以及型号为ADP7118AUJZ的第四稳压芯片2625。

可选地，控制模块包括单片机；信号转换模块包括模数转换器；单片机的型号为CH563，模数转换器的型号为AD7616BSTZ。

具体地，信号转换模块可以采用型号为AD7616BSTZ的模数转换器，控制模块可以采用型号为CH563的单片机。其中，AD7616BSTZ型号的模数转换器可以将其采集的模拟量接地电流转换成数字量接地电流，以提高电流数据的抗干扰性。CH563型号的单片机可以根据所接收的所有数字量接地电流，计算出高精度的模拟量接地电流的有效值。

示例性地，AD7616BSTZ型号的模数转换器以200ms的采样周期采集模拟量接地电流一个周期(20ms)内经信号处理模块处理后的信号，即可采集100组模拟量接地电流数据，通过CH563型号的单片机计算得到待监测设备的接地线电流的有效值I，计算公式如下：

上式中：I为待监测设备的接地线电流的有效值，N为采样次数，i_N为第N次采集的数字量接地电流。

图11为本实用新型实施例提供的一种接地电流监测***的结构示意图。如图11所示，接地电流监测***包括接地电流监测装置001、待监测设备002以及远程监控设备003；接地电流监测装置001与待监测设备002的接地线连接，接地电流监测装置001与远程监控设备003远程通讯；接地电流监测装置001用于检测接地线所流出的模拟量接地电流的有效值，远程监控设备003用于显示待监测设备002的接地线所流出的模拟量接地电流的有效值。

其中，接地电流监测装置001与远程监控设备003之间为无线通讯。接地电流监测***包括本实用新型任意实施例提供的接地电流监测装置001，因此具有本实用新型实施例提供的接地电流监测装置001的有益效果，此处不再赘述。

可选地，待监测设备包括电力变压器。

其中，变压器铁芯两点或多点接地时，在变压器铁芯内部会产生环流，引起变压器铁芯局部过热，甚至会造成铁芯局部烧损，会严重威胁变压器安全运行，因此在变压器运行过程中，变压器铁芯接地电流监测至关重要。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种接地电流监测装置，其特征在于，包括信号处理模块、信号转换模块、控制模块以及显示模块；

所述信号处理模块的第一端与待监测设备的接地线连接，所述信号处理模块的第二端与信号转换模块的第一端连接，所述信号转换模块的第二端与所述控制模块的第一端连接，所述控制模块的第二端与所述显示模块连接；

所述信号处理模块用于放大流入的模拟量接地电流；所述信号转换模块用于采集所述模拟量接地电流，并将所述模拟量接地电流转化成数字量接地电流；所述控制模块用于根据所述数字量接地电流计算得到所述模拟量接地电流的有效值；所述显示模块用于显示所述模拟量接地电流的有效值。

2.根据权利要求1所述的接地电流监测装置，其特征在于，所述信号处理模块包括放大单元；

所述放大单元的第一端与待监测设备的接地线连接，所述放大单元的第二端与信号转换模块的第一端连接；所述放大单元用于放大流入的所述模拟量接地电流。

3.根据权利要求2所述的接地电流监测装置，其特征在于，所述放大单元包括放大器和第一稳压器；

所述放大器的输入端作为所述放大单元的第一端，所述放大器的输出端作为所述放大单元的第二端，所述第一稳压器的输出端与所述放大器的电源端连接；

所述第一稳压器用于给所述放大器提供稳定的电压，所述放大器用于放大流入的所述模拟量接地电流。

4.根据权利要求3所述的接地电流监测装置，其特征在于，所述信号处理模块还包括滤波单元；

所述滤波单元的第一端作为所述信号处理模块的第一端，所述滤波单元的第二端与所述放大单元的第一端连接；所述滤波单元用于滤除流入的模拟量接地电流中所掺杂的杂波。

5.根据权利要求1所述的接地电流监测装置，其特征在于，还包括通讯模块，所述通讯模块与所述控制模块连接，所述通讯模块用于将所述模拟量接地电流的有效值发送给远程监控设备。

6.根据权利要求5所述的接地电流监测装置，其特征在于，还包括电源模块；

所述电源模块的输出端分别与所述信号处理模块、所述信号转换模块、所述控制模块、所述显示模块以及所述通讯模块连接，所述电源模块用于给所述信号处理模块、所述信号转换模块、所述控制模块、所述显示模块以及所述通讯模块供电。

7.根据权利要求6所述的接地电流监测装置，其特征在于，所述电源模块包括转换电源和第二稳压器；

所述第二稳压器的输出端作为所述电源模块的输出端，所述转换电源和所述第二稳压器的输入端连接；所述转换电源用于输出电压，所述第二稳压器用于给所述信号处理模块、所述信号转换模块、所述控制模块、所述显示模块以及所述通讯模块提供稳定的电压。

8.根据权利要求1所述的接地电流监测装置，其特征在于，所述控制模块包括单片机；所述信号转换模块包括模数转换器；

所述单片机的型号为CH563，所述模数转换器的型号为AD7616BSTZ。

9.一种接地电流监测***，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的接地电流监测装置、待监测设备以及远程监控设备；

所述接地电流监测装置与所述待监测设备的接地线连接，所述接地电流监测装置与所述远程监控设备远程通讯；所述接地电流监测装置用于检测所述接地线所流出的所述模拟量接地电流的有效值，所述远程监控设备用于显示所述待监测设备的接地线所流出的所述模拟量接地电流的有效值。

10.根据权利要求9所述的接地电流监测***，其特征在于，所述待监测设备包括电力变压器。

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