輸電線路接地電阻在線監(jiān)測系統(tǒng)淺析

2021-11-20 · 閱讀436

前言

目前電力設(shè)備接地電阻的測試均由人工到達(dá)現(xiàn)場完成，工作量繁重且效率低下，還無法主動(dòng)及時(shí)地發(fā)現(xiàn)異常;同時(shí)，各供電局管轄的變電站、通訊機(jī)房、電動(dòng)汽車充電設(shè)施數(shù)量巨大，輸電線路距離超長、接地點(diǎn)眾多，每年接地電阻測試投入的人力、物力、財(cái)力都是巨大的;另外，隨著國家“十三五”規(guī)劃中提出的發(fā)展清潔能源的口號，電網(wǎng)公司也在大力建設(shè)電動(dòng)汽車充電設(shè)施，供電企業(yè)未來幾年也會(huì)建設(shè)電動(dòng)汽車充電設(shè)施，這些電動(dòng)汽車充電站地阻值直接關(guān)系著電動(dòng)汽車充電設(shè)施防雷效果的最主要因素，因此，接地電阻的在線檢測變得十分重要。

1接地電阻在線監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)

1.1系統(tǒng)整體架構(gòu)

本系統(tǒng)通過RS232、RS485、GSM/GPRS通訊協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，由前端自動(dòng)接地電阻在線檢測儀、主通訊器（集中器）、GMS/GPRS 收發(fā)模塊、SIM通訊卡、監(jiān)控軟件、電源適配器、計(jì)算機(jī)等組成，適用于遠(yuǎn)距離接地電阻監(jiān)測，距離不受限制。
系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

1.2前端自動(dòng)檢測架構(gòu)

前端自動(dòng)檢測設(shè)備主要由信號發(fā)生模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和控制系統(tǒng)MCU等關(guān)鍵部分組成，設(shè)備在接受上位機(jī)檢測指令后，能自動(dòng)檢測桿塔的電阻值。架構(gòu)圖如圖2所示。

1.3系統(tǒng)工作步驟

系統(tǒng)在開機(jī)運(yùn)行工作中，首先利用信號發(fā)生模塊發(fā)出正弦電壓信號，由信號放大模塊和功率放大模塊將正弦電壓信號放大，通過PT將正弦電壓感應(yīng)到被測電阻，被測電阻將產(chǎn)生電流信號，通過CT測出電流值，由濾波電路濾除雜波，再由放大模塊將信號放大，將放大后的交流電經(jīng)過包絡(luò)線檢波電路轉(zhuǎn)換為直流電，并通過A/D轉(zhuǎn)換模塊將信號送至MCU單元，實(shí)現(xiàn)電流檢測，有電壓與電流的比值得出接地電阻阻值。接地電阻阻值數(shù)據(jù)可以通過GPRS無線發(fā)送模塊遠(yuǎn)程發(fā)送至中心計(jì)算機(jī)，同時(shí)，中心計(jì)算機(jī)也可以通過GPRS模塊向接地電阻測量裝置遠(yuǎn)程發(fā)送測量命令，實(shí)現(xiàn)接地電阻的遠(yuǎn)程測量。

為保證檢測儀發(fā)送給監(jiān)測中心的接地電阻數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠，消除電路的溫度漂移及環(huán)境變化對測量結(jié)果精度的影響，在檢測儀中加入差動(dòng)放大電路，可以有效地抑制由于溫度和環(huán)境變化引起的零點(diǎn)漂移(零漂），從而保證測量信號的準(zhǔn)確性。

2接地電阻在線檢測模塊

2.1差動(dòng)放大電路

差分放大電路如圖3所示，其采用特性相同的兩只管子T1、T2，其電路參數(shù)也是對稱相等的。當(dāng)u和urz有大小相等極性相同的信號（共模信號）輸入時(shí)，因電路參數(shù)對稱，T1管產(chǎn)生的電流和集電極電位變化與T2管的相等，既Ais1 = Ais2， Aic1 = icz ; Auc1 = Auc2。則輸出電壓uc1 = Auc2uo = uc1 -uc2 =(Uco1 + Auc1)-(Uco2 + Aucz) = o 。

由此說明，差分放大電路對共模信號具有抑制作用。而當(dāng)溫度變化時(shí)，由于電路參數(shù)對稱相等，在對稱的兩個(gè)電路中由溫度引起的電流變化也是相同的，等于在和上加了共模信號，差分放大電路對其有抑制作用，所以溫度漂移就被克服了。

目前，因制造工藝的提升，集成運(yùn)算放大電路以其高性能低價(jià)位，在大多數(shù)情況下，已經(jīng)取代了分立元件放大電路，所以用集成運(yùn)放芯片F(xiàn)O07作為檢測裝置的放大模塊。圖4為放大模塊處理信號的具體過程，因輸電線路周圍的磁場變化，經(jīng)電流互感器檢測得到的電流信號中會(huì)摻雜許多的干擾信號，為得到有效的電流信號，需通過濾波電路濾除干擾信號，將得到的有效電流信號作為差分放大模塊F007的輸入信號，對其進(jìn)行放大，把輸出信號經(jīng)包絡(luò)線并通過A/D轉(zhuǎn)換送至MCU單元，便可實(shí)現(xiàn)電流測量。

2.2自檢模塊