一種接地裝置gps分流相移測試方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種接地裝置GPS分流相移測試方法，其通過GPS人造地球衛(wèi)星提供的PPS秒脈沖同步信號，首先計算出注入異頻電流信號、產(chǎn)生的異頻電壓降以及各個進(jìn)出線架構(gòu)分流與GPS秒脈沖信號上升沿處的相位差，然后均以異頻電壓降為參考基準(zhǔn)，最終實現(xiàn)接地裝置分流相移的準(zhǔn)確測量。本發(fā)明還公開了一種接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)。本發(fā)明無需額外的參考基準(zhǔn)電壓引線，也不受現(xiàn)場試驗環(huán)境條件的限制和阻隔，具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、傳輸距離廣、無信號延遲、工作量小等優(yōu)點，現(xiàn)場測試使用簡單方便。
【專利說明】
一種接地裝置GPS分流相移測試方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于接地裝置狀態(tài)檢測評估領(lǐng)域，具體涉及一種接地裝置GPS分流相移測 試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)電廠、變電站內(nèi)存在各種進(jìn)出線架構(gòu)，這些進(jìn)出線架構(gòu)的分流作用導(dǎo)致現(xiàn)場測 試時無法準(zhǔn)確獲得接地裝置的接地阻抗值。傳統(tǒng)國內(nèi)外對于接地裝置分流的測量方法主要 是通過現(xiàn)場實測分流大小的方式來確定分流系數(shù)，即通過鉗形電流表分別測量架空地線和 電纜外護(hù)套等各種出線的分流模值，并進(jìn)行簡單的代數(shù)相加減，再與測試注入電流模值相 比較，以確定分流系數(shù)的大小。該種方式忽略了分流相移的影響，而把分流當(dāng)做標(biāo)量進(jìn)行簡 單的求和計算。由于進(jìn)出線架構(gòu)電感分量的存在，各進(jìn)出線分流呈現(xiàn)出與注入電流存在一 定的相角差，并不總是相同或相反，故不能直接進(jìn)行簡單的加減計算。
[0003] 專利CN103197133公布了一種基于無線傳輸?shù)牡鼐W(wǎng)分流向量測量方法，即當(dāng)信號 源向接地裝置注入異頻電流的同時，實時采樣注入電流波形的相位數(shù)據(jù)，并通過無線發(fā)射 裝置將注入電流相位數(shù)據(jù)發(fā)射出去，再由無線接收裝置接收并送至選配萬用表進(jìn)行分析處 理。該種方式雖然能夠測量出分流相移，但由于無線通訊技術(shù)易受現(xiàn)場測試環(huán)境的影響，特 別是在遇到現(xiàn)場障礙物的情況下，更是限制了其傳輸?shù)挠行Ь嚯x。此外，該種方式一般還需 要額外配備相應(yīng)的無線發(fā)射單元和專門的選頻通訊設(shè)備，也會在一定程度上影響到現(xiàn)場測 試人員的工作量。
[0004] 有鑒于此，本發(fā)明人針對當(dāng)前行業(yè)領(lǐng)域中現(xiàn)有接地裝置分流相移測試方法存在的 缺點進(jìn)行深入研究，遂有本案產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種接地裝置GPS分流相移測試方法及系統(tǒng)，可以在不拆 解各種進(jìn)出線架構(gòu)的情況下，準(zhǔn)確獲取接地裝置的分流相移，實現(xiàn)接地裝置分流相移計算， 從而便于接地阻抗測試值的修正。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種接地裝置GPS分流相移測試方法，其特征在于，基于一包含變頻信號源和可調(diào)頻率 萬用表的接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)，包括如下步驟： 步驟S1，接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)向事先已布置好的測量回路持續(xù)穩(wěn)定地注入 一個異頻電流信號； 步驟S2,接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)中變頻信號源和可調(diào)頻率萬用表上的GPS模塊 通過接收GPS人造地球衛(wèi)星提供的PPS秒脈沖信號時刻保持同步； 步驟S3,采集并計算出注入的異頻電流信號以及產(chǎn)生的異頻電壓降分別與各自GPS模 塊上的PPS秒脈沖信號上升沿處的相位差&_、々'，以所述的異頻電壓作為參考基準(zhǔn)，即令 # = P，則所注入異頻電流信號的相位為戀二漢一 _ ; 步驟S4,在異頻電流信號注入的同時，利用柔性電流線圈和GPS秒脈沖信號同步測量出 某進(jìn)出線架構(gòu)上分流信號與GPS模塊上PPS秒脈沖信號上升沿處的相位差 步驟S5,是否完成所有進(jìn)出線架構(gòu)分流信號與GPS模塊上PPS秒脈沖信號上升沿處的相 位差的測量，若是，進(jìn)入步驟S6,若否，則返回步驟S4進(jìn)行重復(fù)測量，從而獲得各個進(jìn)出線構(gòu) 架分流相位差……％ 步驟S6,同步驟S3,仍以異頻電壓忌作為參考基準(zhǔn)，計算出各個進(jìn)出線架構(gòu)的分流相 移，分別為珥-二， V-彡、％ 二％ 於,< A ......慫二h …。
[0007] -種接地裝置GPS分流相移測試裝置，其特征在于:包括變頻信號源、耦合變壓器 以及可調(diào)頻率萬用表;其中，所述變頻信號源至少包括有異頻電流信號發(fā)生模塊和第一GPS 模塊;所述耦合變壓器的輸入端與變頻信號源相連，兩者配合使用，且預(yù)留有異頻信號輸出 端子;所述可調(diào)頻率萬用表至少包括有電流采集模塊、電壓采集模塊以及第二GPS模塊，所 述電流采集模塊耦合變壓器的輸入端與變頻信號源相連，所述耦合變壓器的輸入端設(shè)置有 用于與電流采集模塊相連的柔性電流線圈，測試時包括如下步驟， 步驟S1，接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)向事先已布置好的測量回路持續(xù)穩(wěn)定地注入 一個異頻電流信號； 步驟S2,接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)中變頻信號源和可調(diào)頻率萬用表上的GPS模塊 通過接收GPS人造地球衛(wèi)星提供的PPS秒脈沖信號時刻保持同步； 步驟S3,采集并計算出注入的異頻電流信號以及產(chǎn)生的異頻電壓降分別與各自GPS模 塊上的PPS秒脈沖信號上升沿處的相位差以所述的異頻電壓作為參考基準(zhǔn)，即令 蘆=(F，則所注入異頻電流信號的相位為沒=漢-; 步驟S4,在異頻電流信號注入的同時，利用柔性電流線圈和GPS秒脈沖信號同步測量出 某進(jìn)出線架構(gòu)上分流信號與GPS模塊上PPS秒脈沖信號上升沿處的相位差《;; 步驟S5,是否完成所有進(jìn)出線架構(gòu)分流信號與GPS模塊上PPS秒脈沖信號上升沿處的相 位差的測量，若是，進(jìn)入步驟S6,若否，則返回步驟S4進(jìn)行重復(fù)測量，從而獲得各個進(jìn)出線構(gòu) 架分流相位差A(yù)、以;2、. ......乂； 步驟S6,同步驟S3,仍以異頻電壓作為參考基準(zhǔn)，計算出各個進(jìn)出線架構(gòu)的分流相 移，分別為貧沒s - ％ 4 二 A …--------'二 a、'," 饞。
[0008] 進(jìn)一步的，所述變頻信號源，包括第一微處理器模塊、電源模塊、緊急制動模塊、異 頻電流信號發(fā)生模塊、穩(wěn)流模塊、第一隔離濾波模塊、第一 A/D模塊、LCD顯示及狀態(tài)指示模 塊、故障報警模塊、第一鍵盤輸入模塊以及第一 GPS模塊;所述耦合變壓器，包括阻抗檔位選 通開關(guān)、多級抽頭繞組模塊、試驗信號輸出模塊、信號檢測模塊;所述可調(diào)頻率萬用表，包括 電流采集模塊、電壓采集模塊、第二隔離濾波模塊、第二A/D模塊、第二微處理器模塊、第二 鍵盤輸入模塊、IXD顯示模塊、第二GPS模塊、存儲模塊、USB傳輸模塊、充電接口模塊、可充電 電池;所述變頻信號源中的第一微處理器模塊一個輸出端與電源模塊的一個輸入端相連， 首先所述電源模塊的輸出端與緊急制動模塊共同作用于異頻電流信號發(fā)生模塊后與穩(wěn)流 模塊相連，然后依次與耦合變壓器中的阻抗檔位選通開關(guān)、多級抽頭繞組模塊、試驗信號輸 出模塊相連，與此同時，所述耦合變壓器中的信號檢測模塊還分別與多級抽頭繞組模塊的 輸入端以及試驗信號輸出模塊的輸出端相連，之后再依次與變頻信號源中的第一隔離濾波 模塊、第一 A/D模塊、第一微處理器模塊相連，變頻信號源與耦合變壓器的匹配使用，從而實 現(xiàn)異頻電流信號的持續(xù)穩(wěn)定輸出;所述可調(diào)頻率萬用表中的電流采集模塊和電壓采集模塊 的輸出端依次與第二隔離濾波模塊、第二A/D模塊、第二微處理器模塊以及LCD顯示模塊相 連;所述第二微處理器模塊的兩個輸入端與第二GPS模塊、第二鍵盤輸入模塊的輸出端相 連，分別用于實現(xiàn)接地網(wǎng)分流相移同步測量以及操作命令輸入;并且兩組輸入輸出端同時 還與存儲模塊和USB傳輸模塊相連，分別用于進(jìn)行測試記錄存儲和導(dǎo)出；所述充電接口模塊 與可充電電池相連，分別用于進(jìn)行充電及存儲電能并為各個模塊進(jìn)行供電。
[0009] 進(jìn)一步的，所述耦合變壓器還包括繞組溫度檢測模塊，所述多級抽頭繞組模塊還 與所述繞組溫度檢測模塊相連，所述多級抽頭繞組模塊包括復(fù)數(shù)個繞組，所述繞組溫度檢 測模塊包括內(nèi)置于各繞組的至少一個可自動復(fù)位的溫度熱傳感器，所述溫度熱傳感器用于 顯示耦合變壓器中繞組原邊及副邊的實時溫度，并在負(fù)荷過大或設(shè)備過熱的情況下可自動 切斷電源保護(hù)耦合變壓器。
[0010] 進(jìn)一步的，所述第一GPS模塊與GPS人造地球衛(wèi)星每第10個PPS秒脈沖時進(jìn)行一次 同步。
[0011] 進(jìn)一步的，所述可調(diào)頻率萬用表的頻率測量范圍為40Hz~69Hz，步進(jìn)幅度為0.1Hz 和1Hz用戶可設(shè)，當(dāng)頻率步進(jìn)幅度為0.1Hz時，所述可調(diào)頻率萬用表上的第二GPS模塊與GPS 人造地球衛(wèi)星的每第10個PPS秒脈沖時進(jìn)行一次同步；當(dāng)頻率步進(jìn)幅度為1Hz時，所述可調(diào) 頻率萬用表上的第二GPS模塊與GPS人造地球衛(wèi)星的每第1個PPS秒脈沖時進(jìn)行一次同步。 [0012]進(jìn)一步的，所述變頻信號源和/或所述可調(diào)頻率萬用表可同步顯示GPS狀態(tài)、定位 模式、現(xiàn)場經(jīng)煒度、UTC協(xié)調(diào)世界時、當(dāng)前同步衛(wèi)星數(shù)量信息。
[0013] 進(jìn)一步的，所述可調(diào)頻率萬用表的電流采集模塊同時配置有雙柔性電流線圈采樣 接口，分別用于外接Rogowski線圈或ACP3000線圈，其中，Rogowski線圈的電流測量范圍為0 ~200A，ACP3000線圈的電流范圍為0~3000A，所述可調(diào)頻率萬用表還包括輸入阻抗檔位切換 模塊，所述電壓采集模塊還與該輸入阻抗檔位切換模塊共同作用于第二隔離濾波模塊，用 于切換不同的輸入阻抗檔位，以實現(xiàn)開路電壓的測量以及模擬人體電阻進(jìn)行接觸電壓、跨 步電壓的測量，所述可調(diào)頻率萬用表中還包括用于外接示波器查看異頻電流波形的BNC輸 出模塊，所述第二微處理器模塊還與BNC輸出模塊相連。
[0014] 進(jìn)一步的，所述耦合變壓器中的阻抗檔位選通開關(guān)的輸入端與變頻信號源中第一 微處理器模塊的輸出端相連，所述耦合變壓器中還包括工作狀態(tài)指示模塊，所述試驗信號 輸出模塊與工作狀態(tài)指示模塊相連，所述耦合變壓器還包括參考電壓輸出模塊，所述試驗 信號輸出模塊還與參考電壓輸出模塊相連，所述參考電壓輸出模塊內(nèi)置至少一組阻抗檔 位。
[0015] 進(jìn)一步的，所述第一GPS模塊和/或第二GPS模塊為一GPS同步接收裝置，該GPS同步 接收裝置包括GPS同步接收裝置本體、接口模塊以及用于為GPS同步接收裝置本體正常工作 提供電能的電源模塊，所述GPS同步接收裝置本體包括依次相連接的GPS天線、前置放大器 模塊、變頻模塊、接收模塊、處理模塊以及傳輸模塊，所述電源模塊的輸入端與接口模塊的 一路輸出端相連，所述傳輸模塊的輸出端與所述接口模塊的輸入端相連。
[0016] 和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果在于： 本發(fā)明的一種接地裝置GPS分流相移測試方法，其無需額外的參考基準(zhǔn)電壓引線，也不 受現(xiàn)場試驗環(huán)境條件的限制，具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、傳輸距離廣、無信號延遲、工作量小 等特點，現(xiàn)場測試使用更加簡單方便。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明涉及的一種接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖2為本發(fā)明涉及的一種接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)的現(xiàn)場測試接線示意圖。
[0019] 圖3為本發(fā)明涉及的一種接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)的現(xiàn)場分流測量示意圖。
[0020] 圖4為本發(fā)明涉及的一種接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)中第一 GPS模塊和第二 GPS模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]
【具體實施方式】
[0022] 下面參照【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0023] 如圖1所示，一種接地裝置GPS分流相移測試方法，其基于一包含異頻信號輸出單 元和可調(diào)頻率萬用表的接地裝置測試參數(shù)測量系統(tǒng)，具體包括如下步驟： 步驟S1，接地裝置特性參數(shù)測量系統(tǒng)向事先已布置好的測量回路持續(xù)穩(wěn)定地注入一個 異頻電流信號； 步驟S2,接地裝置特性參數(shù)測量系統(tǒng)中異頻信號輸出單元和可調(diào)頻率萬用表上的GPS 模塊通過接收GPS人造地球衛(wèi)星提供的PPS秒脈沖信號時刻保持同步； 步驟S3,采集并計算出注入的異頻電流信號以及產(chǎn)生的異頻電壓降分別與各自GPS模 塊上的PPS秒脈沖信號上升沿處的相位差〃、/?，以所述的異頻電壓作為參考基準(zhǔn)，即令 二〇'則所注入異頻電流信號的相位為0二《 -夕； 步驟S4,在異頻電流信號注入的同時，利用柔性電流線圈和GPS秒脈沖信號同步測量出 某進(jìn)出線架構(gòu)上分流信號與GPS模塊上PPS秒脈沖信號上升沿處的相位差 步驟S5,是否完成所有進(jìn)出線架構(gòu)分流信號與GPS模塊上PPS秒脈沖信號上升沿處的相 位差的測量。若是，進(jìn)入步驟S6,若否，則返回步驟S4進(jìn)行重復(fù)測量，從而獲得各個進(jìn)出線構(gòu) 架分流相位差A(yù). , A、A......K ; 步驟S6,同步驟S3,仍以異頻電壓gH乍為參考基準(zhǔn)，計算出各個進(jìn)出線架構(gòu)的分流相 移，分別為，Vi; -於、4 二 K 一々>巧 v.'.' ' 蘆......0 0
[0024]本發(fā)明的一種接地裝置GPS分流相移測試方法，其無需額外的參考基準(zhǔn)電壓引線， 也不受現(xiàn)場試驗環(huán)境條件的限制，具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、傳輸距離廣、無信號延遲、工作 量小等特點，現(xiàn)場測試使用更加簡單方便。
[0025]如圖2所示，其示出的為本發(fā)明涉及一種接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)的較佳實 施例，該接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)包括變頻信號源I、耦合變壓器II以及可調(diào)頻率萬 用表1II三個部分。
[0026] 所述的變頻信號源I，具有第一微處理器模塊1、電源模塊2、緊急制動模塊3、異頻 電流信號發(fā)生模塊4、穩(wěn)流模塊5、第一隔離濾波模塊10、第一 A/D模塊11、LCD顯示及狀態(tài)指 示模塊12、故障報警模塊13、第一鍵盤輸入模塊14以及第一 GPS模塊15。
[0027] 所述的耦合變壓器II，具有阻抗檔位選通開關(guān)6、多級抽頭繞組模塊7、試驗信號輸 出模塊8、信號檢測模塊9、繞組溫度檢測模塊16、工作狀態(tài)指示模塊17、參考電壓輸出模塊 18。
[0028]所述的可調(diào)頻率萬用表1II，具有電流采集模塊19、電壓采集模塊20、輸入阻抗檔 位切換模塊21、第二隔離濾波模塊22、第二A/D模塊23、第二微處理器模塊24、第二鍵盤輸入 模塊25、LCD顯示模塊26、第二GPS模塊27、存儲模塊28、USB傳輸模塊29、BNC輸出模塊30、充 電接口模塊31、可充電電池32。
[0029] 所述的變頻信號源I中的第一微處理器模塊1的一個輸出端與電源模塊2的一個輸 入端單向相連，首先該電源模塊2的輸出端與緊急制動模塊3共同作用于異頻電流信號發(fā)生 模塊4后與穩(wěn)流模塊5單向相連，然后依次與耦合變壓器II中的阻抗檔位選通開關(guān)6、多級抽 頭繞組模塊7、試驗信號輸出模塊8單向相連;該緊急制動模塊3配置有EMERGENCY緊急制動 開關(guān)，在遇到故障可緊急制動，切斷電源，有效保護(hù)人身和公共財產(chǎn)安全;該第一微處理器 模塊1還與LCD顯示及狀態(tài)指示模塊12、故障報警模塊13、第一鍵盤輸入模塊14以及第一 GPS 模塊15單向相連，分別用于顯示輸出的異頻電流信號和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息、故障報警聲光 信號輸出、操作命令輸入以及接收GPS人造地球衛(wèi)星的PPS秒脈沖同步信號，該第一GPS模塊 15可為接地裝置進(jìn)出線架構(gòu)分流相移測試提供相同的參考時標(biāo)。與此同時，該耦合變壓器 II中的信號檢測模塊9還分別與多級抽頭繞組模塊7的輸入端以及試驗信號輸出模塊8的輸 出端單向相連，之后再依次與變頻信號源I中的第一隔離濾波模塊10、第一 A/D模塊11、第一 微處理器模塊1單向相連，該阻抗檔位選通開關(guān)6與變頻信號源I中第一微處理器模塊1單向 相連，并受該第一微處理器模塊1的作用，該阻抗檔位選通開關(guān)6具有8級阻抗匹配檔位，能 匹配0~2000 Q的回路阻抗，可適應(yīng)不同土壤狀況條件的測試要求。通過該變頻信號源I與 該耦合變壓器II的匹配使用，可實現(xiàn)異頻電流信號的持續(xù)穩(wěn)定輸出。
[0030] 另外，優(yōu)選地，該耦合變壓器II中的多級抽頭繞組模塊7還與繞組溫度檢測模塊16 單向相連，通過在抽頭繞組內(nèi)置可自動復(fù)位的溫度熱傳感器，可顯示耦合變壓器繞組原邊 及副邊的實時溫度，并在負(fù)荷過大或設(shè)備過熱的情況下可自動切斷電源保護(hù)耦合變壓器； 該試驗信號輸出模塊8還與工作狀態(tài)指示模塊17和參考電壓輸出模塊18單向相連，該工作 狀態(tài)指示模塊17采用紅色LED指示燈，當(dāng)輸出異頻電流信號時，紅色LED狀態(tài)燈閃爍，便于用 戶實時了解設(shè)備工作狀態(tài);該參考電壓輸出模塊18內(nèi)置兩組10 Q阻抗檔位，可作為基準(zhǔn)參 考電壓端子，直接連接測試引線進(jìn)行接地裝置進(jìn)出線架構(gòu)分流相移測試。
[0031] 所述的可調(diào)頻率萬用表1II中的電流采集模塊19和電壓采集模塊20的輸出端依次 與第二隔離濾波模塊22、第二A/D模塊23、第二微處理器模塊24以及IXD顯示模塊26單向相 連；該電流采集模塊19同時配置有雙柔性電流線圈采樣接口，可分別外接Rogowski或 ACP3000兩種不同類型的線圈。其中，Rogowski線圈的電流測量范圍為0~200A，ACP3000線圈 的電流范圍為0~3000A;該電壓采集模塊20還與輸入阻抗檔位切換模塊21共同作用于第二 隔離濾波模塊22,用于切換不同的輸入阻抗檔位，以實現(xiàn)開路電壓的測量以及模擬人體電 阻進(jìn)行接觸電壓、跨步電壓的測量；該第二微處理器模塊24的兩個輸入端與第二GPS模塊 27、第二鍵盤輸入模塊25的輸出端單向相連，分別用于實現(xiàn)接地網(wǎng)分流相移同步測量以及 操作命令輸入，并且其兩組輸入輸出端同時還與存儲模塊28和USB傳輸模塊29雙向相連，分 別用于進(jìn)行測試記錄存儲和數(shù)據(jù)導(dǎo)出，還有一個輸出端與BNC輸出模塊30單向相連，用于外 接示波器查看異頻電流波形;該充電接口模塊31與可充電電池32相連，分別用于進(jìn)行充電 及存儲電能并為各個模塊進(jìn)行供電。
[0032 ]另外，優(yōu)選地，該變頻信號源I上的第一 GPS模塊15與該可調(diào)頻率萬用表1II上的第 二GPS模塊27均可通過GPS人造地球衛(wèi)星提供的PPS秒脈沖信號進(jìn)行同步，從而為接地裝置 分流相移測試提供參考基準(zhǔn)。
[0033]這樣，本發(fā)明涉及的一種接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)，其變頻信號源I上的第 一鍵盤輸入模塊14在設(shè)置好目標(biāo)頻率、電流、檔位等參數(shù)后，發(fā)出測試指令給第一微處理器 模塊1，第一微處理器模塊1在接收到測試指令后作用于電源模塊2,之后電源模塊2驅(qū)動異 頻電流信號發(fā)生模塊4動作并產(chǎn)生預(yù)設(shè)所需頻率的異頻電流信號，經(jīng)穩(wěn)流模塊5進(jìn)行穩(wěn)定調(diào) 理后送入耦合變壓器II中阻抗檔位選通開關(guān)6、多級抽頭繞組模塊7、試驗信號輸出模塊8進(jìn) 行輸出。與此同時，耦合變壓器II上的信號檢測模塊9分別采集多級抽頭繞組模塊7輸入端 以及試驗信號輸出模塊8輸出端的電流信號，并經(jīng)第一隔離濾波模塊10進(jìn)行信號隔離和濾 波處理以及第一 A/D模塊11進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入第一微處理器模塊1中進(jìn)行分析計算，再通 過LCD顯示及狀態(tài)指示模塊12顯示回路阻抗值等結(jié)果信息，最后根據(jù)顯示的回路阻抗值手 動選擇多級抽頭繞組模塊7上合適的阻抗匹配檔位，第一微處理器模塊1在接收到設(shè)置好的 檔位信息后發(fā)出相應(yīng)的使能指令，令阻抗檔位選通開關(guān)6選通匹配的繞組檔位，改變裝置的 輸出阻抗值，使之與回路阻抗值匹配相當(dāng)，從而在回路阻抗與輸出阻抗最佳匹配條件下，實 現(xiàn)異頻電流信號的最優(yōu)化和持續(xù)穩(wěn)定輸出，最終注入到已經(jīng)布置好的由接地極G與電流極C 構(gòu)成的電流回路中。
[0034] 在變頻信號源I與耦合變壓器II產(chǎn)生異頻電流信號注入接地裝置G中的同時，可調(diào) 頻率萬用表1II中的電流采集模塊19采集注入到接地裝置特性參數(shù)測量電流回路中的異頻 電流信號或者各個出線架構(gòu)的分流信號，電壓采集模塊20在選定輸入阻抗后采集由接地極 G與電壓極P構(gòu)成的電壓回路中的異頻電壓降或模擬人體金屬板之間的電壓差，該異頻電流 信號和異頻電壓降信號分別經(jīng)過第二隔離濾波模塊22進(jìn)行濾波處理和第二A/D模塊23進(jìn)行 模數(shù)轉(zhuǎn)換后，送入第二微處理器模塊24進(jìn)行分析計算，最后將測量到的異頻電流、電壓、相 位信息以及計算得到的接地阻抗值等參數(shù)通過LCD顯示模塊26進(jìn)行實時顯示或送入存儲模 塊28進(jìn)行記錄存儲。
[0035] 本發(fā)明提供了一種接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)，具有信號輸出穩(wěn)定、選頻性能 優(yōu)異、測量重復(fù)性好、測試穩(wěn)定度高、功能完善、測試項目齊全且設(shè)備體積小、使用簡單、操 作方便、安全性高的特點，便于現(xiàn)場接地裝置特性參數(shù)綜合檢測工作的開展。
[0036] 具體地，現(xiàn)場測試時，如圖3所示，變頻信號源I采用220V或380V交流電供電，通過 異頻電流信號發(fā)生模塊4產(chǎn)生40Hz~70Hz中某一頻率的異頻電流信號，經(jīng)穩(wěn)流模塊進(jìn)行穩(wěn)流 調(diào)理后依次送入耦合變壓器II中的阻抗檔位選通開關(guān)6、多級抽頭繞組模塊7、試驗信號輸 出模塊8,之后根據(jù)耦合變壓器II中信號檢測模塊9采集到的回路阻抗信息后手動選擇一個 最合適的阻抗匹配檔位，并在第一微處理器模塊1輸出命令作用下促使阻抗檔位選通開關(guān)6 與多級抽頭繞組模塊7進(jìn)行相應(yīng)的動作切換，以完成輸出阻抗的變換以及回路阻抗的匹配， 從而使試驗信號輸出模塊8產(chǎn)生一個與測試回路最優(yōu)匹配且輸出功率最大化的異頻電流信 號，注入到布置好的接地裝置電流測量回路GC中，并實現(xiàn)該異頻電流信號的持續(xù)穩(wěn)定輸出。 而可調(diào)頻率萬用表1II采用可充電電池32進(jìn)行供電，通過電流采集模塊19、電壓采集模塊20 分別采集流經(jīng)被測電流回路GC上的電流信號以及在電壓回路GP上產(chǎn)生的電壓降信號，之后 經(jīng)第二隔離濾波模塊22的濾波處理以及第二A/D模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，將轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字 信號送入第二微處理器模塊24進(jìn)行處理、運(yùn)算，得到接地裝置的接地阻抗值、跨步電壓、接 觸電壓等特性參數(shù)，并通過LCD顯示模塊26、存儲單元28、USB傳輸模塊29對測試結(jié)果進(jìn)行顯 示、存儲以及下載導(dǎo)出。
[0037]當(dāng)進(jìn)行接地裝置分流相移測量時，如圖4所示，在變頻信號源I和耦合變壓器II配 合使用并向布置好的接地裝置電流回路GC中注入異頻電流信號的同時，打開可調(diào)頻率萬用 表1II上的GPS同步功能開關(guān)，使變頻信號源I上的第一 GPS模塊15與可調(diào)頻率萬用表1II上 的第二GPS模塊27通過GPS人造地球衛(wèi)星提供的PPS秒脈沖進(jìn)行同步。此時，可調(diào)頻率萬用表1II通過電流采集模塊19配套的相應(yīng)柔性電流線圈直接纏繞在被測接地裝置上的各種進(jìn)出 線構(gòu)架上，具體工作過程可以包括如下步驟： 具體包括如下步驟： 第一步，采集并計算出注入的異頻電流信號以及產(chǎn)生的異頻電壓降分別與各自GPS模 塊上的PPS秒脈沖信號上升沿處的相位差a、/?,以所述的異頻電壓作為參考基準(zhǔn)，即令 #:C，則所注入異頻電流信號的相位為獻(xiàn)=紋一蘆； 第二步，在異頻電流信號注入的同時，利用柔性電流線圈和GPS秒脈沖信號同步測量出 某進(jìn)出線架構(gòu)上分流信號與GPS模塊上PPS秒脈沖信號上升沿處的相位差 第三步，是否完成所有進(jìn)出線架構(gòu)分流信號與GPS模塊上PPS秒脈沖信號上升沿處的相 位差的測量。若是，進(jìn)入步驟下一步，若否，則返回步驟第二步進(jìn)行重復(fù)測量，從而獲得各個 進(jìn)出線構(gòu)架分流相位差A(yù)、％..... 第四步，同第一步，仍以異頻電壓奮作為參考基準(zhǔn)，計算出各個進(jìn)出線架構(gòu)的分流相 移，分別為名二從;??彥、巧二......hfi。
[0038]經(jīng)過如下處理步驟，采集到的分流相移信號經(jīng)第二隔離濾波模塊22、第二A/D模塊 23以及第二微處理器模塊24處理后，可在IXD顯示模塊26上直接顯示分流的大小和相位值， 便于用戶直觀地讀取相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)。通過上述設(shè)置，本發(fā)明可以帶來如下有益效果： 一是帶有GPS同步分流測量功能，具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、信號接收穩(wěn)定、傳輸距離廣 的特點，方便現(xiàn)場接地裝置各種進(jìn)出線架構(gòu)分流相移的測量； 二是具有信號輸出穩(wěn)定、選頻性能優(yōu)異、測量重復(fù)性好、測試穩(wěn)定度高、功能完善、測試 項目齊全、安全性高的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)接地裝置各項特性參數(shù)的全面綜合檢測； 三是設(shè)備體積小、使用簡單、操作方便，無需多個儀表相互配合使用，可有效減輕現(xiàn)場 人員的勞動量，提高現(xiàn)場檢測效率。
[0039]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述第一GPS模塊和/或第二GPS模塊可以采用如下結(jié) 構(gòu)的一GPS同步接收裝置。
[0040]該GPS同步接收裝置包括:GPS同步接收裝置本體411、接口模塊49以及電源模塊 410 APS同步接收裝置本體411包括GPS天線41、前置放大器模塊42、變頻模塊43、接收模塊 44、處理模塊45、存儲模塊46、LED指示燈47以及傳輸模塊48。
[00411所述GPS天線41的輸出端依次與前置放大器模塊42、變頻模塊43、接收模塊44、處 理模塊45、傳輸模塊48以及接口模塊49相連。另外，優(yōu)選地，該接口模塊49包含有PPS秒脈沖 輸出通道和電源傳輸通道，可分別用于輸出同步信號和為電源模塊傳遞電能，同時其還支 持AMP航空插頭和插針式兩種安裝方式，可分別以外置方式連接大型接地網(wǎng)特性參數(shù)測量 系統(tǒng)中的變頻信號源或以內(nèi)置方式固定于可調(diào)頻率萬用表內(nèi)部。
[0042]所述的處理模塊45還與存儲模塊46雙向連接，用于存儲解碼、運(yùn)算后的信號；以及 與LED指示燈47單向連接，用于指示GPS同步接收裝置的工作狀態(tài)。
[0043]所述的電源模塊410的輸入端與接口模塊49的一路輸出端相連，可產(chǎn)生+3 V電壓信 號，用于為GPS同步接收裝置本體411的正常工作提供電能。
[0044]這樣，本發(fā)明涉及的一種用于接地網(wǎng)分流相移測量的GPS同步接收裝置，其GPS天 線41接收GPS人造地球衛(wèi)星發(fā)出的微弱電磁波并轉(zhuǎn)換為電流信號，依次經(jīng)過前置放大器模 塊42進(jìn)行信號放大和變頻模塊43的頻率變換處理，之后送入接收模塊44進(jìn)行信號跟蹤、接 收，再經(jīng)處理模塊45對信號進(jìn)行解碼、運(yùn)算處理，此時信號可在存儲模塊46中進(jìn)行存儲，并 且LED指示燈閃爍，表示GPS同步接收裝置可正常工作。最后，將處理后的信號以電文形式經(jīng) 傳輸模塊48送至接口模塊49，從而實現(xiàn)PPS秒脈沖同步信號的輸出。
[0045]上述GPS同步接收裝置，可通過接收GPS人造地球衛(wèi)星提供的PPS秒脈沖信號進(jìn)行 同步，能夠直接與大型接地網(wǎng)特性參數(shù)測量系統(tǒng)中的變頻信號源和可調(diào)頻率萬用表配合使 用，實現(xiàn)接地網(wǎng)分流相移的準(zhǔn)確測量。
[0046] 通過上述設(shè)置，可以使得本發(fā)明的第一 GPS模塊和第二GPS模塊具備以下優(yōu)點： 一是具有信號接收穩(wěn)定、傳輸距離廣的特點，能夠不受現(xiàn)場試驗環(huán)境條件的限制，實現(xiàn) 接地網(wǎng)分流相移的準(zhǔn)確測量； 二是結(jié)構(gòu)小巧輕便、易于安裝，支持AMP航空插頭和插針式兩種安裝方式，可分別以外 置方式連接大型接地網(wǎng)特性參數(shù)測量系統(tǒng)中的變頻信號源或以內(nèi)置方式固定于可調(diào)頻率 萬用表內(nèi)部。
[0047] 上述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思并不局限于此，凡利用此 構(gòu)思對本發(fā)明進(jìn)行非實質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。
【主權(quán)項】
1. 一種接地裝置GPS分流相移測試方法，其特征在于，基于一包含變頻信號源和可調(diào)頻 率萬用表的接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)，包括如下步驟： 步驟Sl，接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)向事先已布置好的測量回路持續(xù)穩(wěn)定地注入 一個異頻電流信號； 步驟S2,接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)中變頻信號源和可調(diào)頻率萬用表上的GPS模塊 通過接收GPS人造地球衛(wèi)星提供的PPS秒脈沖信號時刻保持同步； 步驟S3,采集并計算出注入的異頻電流信號以及產(chǎn)生的異頻電壓降分別與各自GPS模 塊上的PPS秒脈沖信號上升沿處的相位差◎:、： #，，以所述的異頻電壓作為參考基準(zhǔn)，即令 #=妒，則所注入異頻電流信號的相位為教二 一# ; 步驟S4,在異頻電流信號注入的同時，利用柔性電流線圈和GPS秒脈沖信號同步測量出 某進(jìn)出線架構(gòu)上分流信號與GPS模塊上PPS秒脈沖信號上升沿處的相位差 步驟S5,是否完成所有進(jìn)出線架構(gòu)分流信號與GPS模塊上PPS秒脈沖信號上升沿處的相 位差的測量，若是，進(jìn)入步驟S6,若否，則返回步驟S4進(jìn)行重復(fù)測量，從而獲得各個進(jìn)出線構(gòu) 架分流相位差&!、 a2 ^ aI_______an ； 步驟S6,同步驟S3,仍以異頻電壓g作為參考基準(zhǔn)，計算出各個進(jìn)出線架構(gòu)的分流相移， 分 M為 A 二 一 β .、二以2 ~β、A 二0h - β......::: an~。2. -種接地裝置GPS分流相移測試裝置，其特征在于:包括變頻信號源、耦合變壓器以 及可調(diào)頻率萬用表;所述變頻信號源至少包括有異頻電流信號發(fā)生模塊和第一 GPS模塊;所 述耦合變壓器的輸入端與變頻信號源相連，兩者配合使用，且預(yù)留有異頻信號輸出端子;所 述可調(diào)頻率萬用表至少包括有電流采集模塊、電壓采集模塊以及第二GPS模塊，所述可調(diào)頻 率萬用表的電流采集模塊為采用柔性電流線圈的電流采集模塊，測試時包括如下步驟， 步驟Sl，接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)向事先已布置好的測量回路持續(xù)穩(wěn)定地注入 一個異頻電流信號； 步驟S2,接地裝置GPS分流相移測試系統(tǒng)中變頻信號源和可調(diào)頻率萬用表上的GPS模塊 通過接收GPS人造地球衛(wèi)星提供的PPS秒脈沖信號時刻保持同步； 步驟S3,采集并計算出注入的異頻電流信號以及產(chǎn)生的異頻電壓降分別與各自GPS模 塊上的PPS秒脈沖信號上升沿處的相位差泛、：#:，以所述的異頻電壓作為參考基準(zhǔn)，即令 #:二:?#，則所注入異頻電流信號的相位為沒=找一 P ; 步驟S4,在異頻電流信號注入的同時，利用柔性電流線圈和GPS秒脈沖信號同步測量出 某進(jìn)出線架構(gòu)上分流信號與GPS模塊上PPS秒脈沖信號上升沿處的相位差 步驟S5,是否完成所有進(jìn)出線架構(gòu)分流信號與GPS模塊上PPS秒脈沖信號上升沿處的相 位差的測量，若是，進(jìn)入步驟S6,若否，則返回步驟S4進(jìn)行重復(fù)測量，從而獲得各個進(jìn)出線構(gòu) 架分流相位差G!、...... 步驟S6,同步驟S3,仍以異頻電壓&作為參考基準(zhǔn)，計算出各個進(jìn)出線架構(gòu)的分流相移， 分別為珥 '-? …A ?:…蘆、A 二 iV''. #......ΘΑ : β。3. 如權(quán)利要求2所述一種接地裝置GPS分流相移測試裝置，其特征在于:所述變頻信號 源，包括第一微處理器模塊、電源模塊、緊急制動模塊、異頻電流信號發(fā)生模塊、穩(wěn)流模塊、 第一隔離濾波模塊、第一 A/D模塊、LCD顯示及狀態(tài)指示模塊、故障報警模塊、第一鍵盤輸入 模塊以及第一 GPS模塊； 所述耦合變壓器，包括阻抗檔位選通開關(guān)、多級抽頭繞組模塊、試驗信號輸出模塊、信 號檢測模塊； 所述可調(diào)頻率萬用表，包括電流采集模塊、電壓采集模塊、第二隔離濾波模塊、第二A/D 模塊、第二微處理器模塊、第二鍵盤輸入模塊、IXD顯示模塊、第二GPS模塊、存儲模塊、USB傳 輸模塊、充電接口模塊、可充電電池； 所述變頻信號源中的第一微處理器模塊一個輸出端與電源模塊的一個輸入端相連，首 先所述電源模塊的輸出端與緊急制動模塊共同作用于異頻電流信號發(fā)生模塊后與穩(wěn)流模 塊相連，然后依次與耦合變壓器中的阻抗檔位選通開關(guān)、多級抽頭繞組模塊、試驗信號輸出 模塊相連，與此同時，所述耦合變壓器中的信號檢測模塊還分別與多級抽頭繞組模塊的輸 入端以及試驗信號輸出模塊的輸出端相連，之后再依次與變頻信號源中的第一隔離濾波模 塊、第一 A/D模塊、第一微處理器模塊相連，變頻信號源與耦合變壓器的匹配使用，從而實現(xiàn) 異頻電流信號的持續(xù)穩(wěn)定輸出； 所述可調(diào)頻率萬用表中的電流采集模塊和電壓采集模塊的輸出端依次與第二隔離濾 波模塊、第二A/D模塊、第二微處理器模塊以及LCD顯示模塊相連;所述第二微處理器模塊的 兩個輸入端與第二GPS模塊、第二鍵盤輸入模塊的輸出端相連，分別用于實現(xiàn)接地網(wǎng)分流相 移同步測量以及操作命令輸入;并且兩組輸入輸出端同時還與存儲模塊和USB傳輸模塊相 連，分別用于進(jìn)行測試記錄存儲和導(dǎo)出；所述充電接口模塊與可充電電池相連，分別用于進(jìn) 行充電及存儲電能并為各個模塊進(jìn)行供電。4. 如權(quán)利要求3所述一種接地裝置GPS分流相移測試裝置，其特征在于:所述耦合變壓 器還包括繞組溫度檢測模塊，所述多級抽頭繞組模塊還與所述繞組溫度檢測模塊相連，所 述多級抽頭繞組模塊包括復(fù)數(shù)個繞組，所述繞組溫度檢測模塊包括內(nèi)置于各繞組的至少一 個可自動復(fù)位的溫度熱傳感器，所述溫度熱傳感器用于顯示耦合變壓器中繞組原邊及副邊 的實時溫度，并在負(fù)荷過大或設(shè)備過熱的情況下可自動切斷電源保護(hù)耦合變壓器。5. 如權(quán)利要求3所述一種接地裝置GPS分流相移測試裝置，其特征在于:所述第一 GPS模 塊與GPS人造地球衛(wèi)星每第10個PPS秒脈沖時進(jìn)行一次同步。6. 如權(quán)利要求3所述一種接地裝置GPS分流相移測試裝置，其特征在于:所述可調(diào)頻率 萬用表的頻率測量范圍為40Hz~69Hz，步進(jìn)幅度為0.1 Hz和IHz用戶可設(shè)，當(dāng)頻率步進(jìn)幅度為 0.1 Hz時，所述可調(diào)頻率萬用表上的第二GPS模塊與GPS人造地球衛(wèi)星的每第10個PPS秒脈沖 時進(jìn)行一次同步；當(dāng)頻率步進(jìn)幅度為IHz時，所述可調(diào)頻率萬用表上的第二GPS模塊與GPS人 造地球衛(wèi)星的每第1個PPS秒脈沖時進(jìn)行一次同步。7. 如權(quán)利要求3所述一種接地裝置GPS分流相移測試裝置，其特征在于:所述變頻信號 源和/或所述可調(diào)頻率萬用表可同步顯示GPS狀態(tài)、定位模式、現(xiàn)場經(jīng)煒度、UTC協(xié)調(diào)世界 時、當(dāng)前同步衛(wèi)星數(shù)量信息。8. 如權(quán)利要求3所述一種接地裝置GPS分流相移測試裝置，其特征在于:所述可調(diào)頻率 萬用表的電流采集模塊同時配置有雙柔性電流線圈采樣接口，分別用于外接Rogowski線圈 或ACP3000線圈，其中，Rogowski線圈的電流測量范圍為O~200A，ACP3000線圈的電流范圍為 (K3000A，所述可調(diào)頻率萬用表還包括輸入阻抗檔位切換模塊，所述電壓采集模塊還與該輸 入阻抗檔位切換模塊共同作用于第二隔離濾波模塊，用于切換不同的輸入阻抗檔位，以實 現(xiàn)開路電壓的測量以及模擬人體電阻進(jìn)行接觸電壓、跨步電壓的測量，所述可調(diào)頻率萬用 表中還包括用于外接示波器查看異頻電流波形的BNC輸出模塊，所述第二微處理器模塊還 與BNC輸出模塊相連。9. 如權(quán)利要求3所述一種接地裝置GPS分流相移測試裝置，其特征在于:所述耦合變壓 器中的阻抗檔位選通開關(guān)的輸入端與變頻信號源中第一微處理器模塊的輸出端相連，所述 耦合變壓器中還包括工作狀態(tài)指示模塊，所述試驗信號輸出模塊與工作狀態(tài)指示模塊相 連，所述耦合變壓器還包括參考電壓輸出模塊，所述試驗信號輸出模塊還與參考電壓輸出 模塊相連，所述參考電壓輸出模塊內(nèi)置至少一組阻抗檔位。10. 如權(quán)利要求3所述一種接地裝置GPS分流相移測試裝置，其特征在于：所述第一 GPS 模塊和/或第二GPS模塊為一 GPS同步接收裝置，該GPS同步接收裝置包括GPS同步接收裝置 本體、接口模塊以及用于為GPS同步接收裝置本體正常工作提供電能的電源模塊，所述GPS 同步接收裝置本體包括依次相連接的GPS天線、前置放大器模塊、變頻模塊、接收模塊、處理 模塊以及傳輸模塊，所述電源模塊的輸入端與接口模塊的一路輸出端相連，所述傳輸模塊 的輸出端與所述接口模塊的輸入端相連。
【文檔編號】G01R25/04GK105891602SQ201610185623
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月29日
【發(fā)明人】郭翔, 林陽坡, 陳耀高, 柯炳雙
【申請人】廈門紅相電力設(shè)備股份有限公司