本實用新型涉及高壓桿塔接地電阻值測量領(lǐng)域，特別涉及到一種動態(tài)布極的多電極自適應(yīng)高壓桿塔接地電阻的檢測裝置。

背景技術(shù)：

隨著電力系統(tǒng)電力輸送網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)大，輸電線路不斷的增加，為了保障輸電線路的正常運行，對桿塔接地電阻的測量顯得尤為重要。

目前，測量桿塔接地電阻的主要方式是利用三極法進(jìn)行測量。三極法是基于電壓、電流原理，由接地體G、電流極C、電壓極P構(gòu)成的測量系統(tǒng)。測量時，在規(guī)定距離范圍內(nèi)，布置電壓極和電流極，然后向待測接地體G注入電流I，并測量電壓極上的電壓U，通過公式：就可以得到接地電阻。

三極法在土壤電阻率低、地勢平坦的條件下，具有很好的便捷性和準(zhǔn)確性。但現(xiàn)如今，多數(shù)桿塔所在地形條件復(fù)雜，特別是在土壤電阻率高的地區(qū)，接地體長達(dá)幾十米，根據(jù)規(guī)程DL887-2004《輸電線路桿塔工頻接地電阻測量》，采用三極法進(jìn)行測量時，布極距離至少為接地體長度的3倍，則布極距離需在100米以上。若測量時受到周圍環(huán)境地形的限制，則不能夠準(zhǔn)確測量桿塔接地電阻值。

基于以上原因，有必要找到一種更為方便測量桿塔接地電阻的方法和裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、攜帶方便、靈敏度高的多電極自適應(yīng)測量接地電阻裝置，該裝置適合于高壓桿塔接地電阻值是否工作于規(guī)定范圍內(nèi)值的測量，由于桿塔所處環(huán)境的不同，有些桿塔附近地形無法適應(yīng)三極法的布極方式（如山區(qū)對桿塔接地電阻進(jìn)行測量時，布極距離難以達(dá)到三極法要求的100m左右），本裝置提供的多電極自適應(yīng)測量模式可以縮短布極距離，從而使得測量方法具有更強(qiáng)的適應(yīng)性，提升測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，這樣可以減少由于高壓桿塔接地電阻超標(biāo)而引起的電力事故，對提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行具有重要的意義。

為了實現(xiàn)上述目的本實用新型采用如下技術(shù)方案：本實用新型

一種多電極自適應(yīng)測量接地電阻裝置，包括電源模塊、激勵源模塊、信號采集模塊、中央處理器模塊、液晶顯示模塊，其中所述激勵源模塊的輸出端連接高壓桿塔接地引下線，激勵源模塊的測量端與信號采集模塊的輸入端連接，信號采集模塊的輸出端與中央處理器模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接，中央處理器模塊的控制端與激勵源模塊的輸入端連接，中央處理器模塊的輸出端與液晶顯示模塊連接，電源模塊分別為激勵源模塊、信號采集模塊、中央處理器模塊和液晶顯示模塊供電。還包括與所述中央處理器模塊連接的極數(shù)選擇接口。

在以上結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本實用新型提供的多電極自適應(yīng)測量接地電阻裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，攜帶方便，價格合理，理論先進(jìn)，可靠性高，功率損耗低，靈敏度高等特點，適應(yīng)社會發(fā)展需求。

附圖說明

本實用新型的裝置可以通過附圖給出的非限定性實施例進(jìn)一步說明。

圖1為本實用新型的原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型激勵源模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型信號采集模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型工作流程圖；

圖中：1-電源模塊，2-激勵源模塊，3-信號采集模塊，4-中央處理器模塊，5-液晶顯示模塊，6-極數(shù)選擇接口，19-波形發(fā)生器模塊，20-電壓控電流源模塊，29-信號放大模塊，30-信號濾波模塊，31-有效值轉(zhuǎn)換模塊。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖做進(jìn)一步說明。

參見圖1，一種多電極自適應(yīng)測量接地電阻裝置，由電源模塊1、激勵源模塊2（波形發(fā)生器模塊19、電壓控電流源（VCCS）模塊20）、信號采集模塊3（信號放大模塊29、信號濾波模塊30、有效值轉(zhuǎn)換模塊31）、中央處理器模塊4、液晶顯示模塊5構(gòu)成；激勵源模塊2的輸入端設(shè)有三個電流極接口，用于三極法、四極法、五極法、六極法測量的選擇；激勵源模塊2的信號輸出端接高壓桿塔接地引下線，信號采集模塊3的輸入端接激勵源模塊2的信號測量端，信號采集模塊3將采集到的測量信號預(yù)處理后送入中央處理器模塊4，中央處理器模塊4換算處理測量信號后將測量結(jié)果通過液晶顯示模塊5進(jìn)行顯示，線路負(fù)責(zé)人員根據(jù)顯示的測量數(shù)據(jù)判斷桿塔接地電阻值是否超標(biāo)，以便更好地維護(hù)高壓桿塔周圍環(huán)境安全。在另一具體實施例中本裝置還可以包括極數(shù)選擇接口6。其中極數(shù)選擇接口用以選擇回收電極的個數(shù)，采用三極法測量時，從極數(shù)選擇接口選擇電流注入接口G、電壓回收接口P和電流回收接口C1，同測量電路的電流注入端G、電壓回收極P和電流回收極C1相連；采用四極法測量時，從極數(shù)選擇接口選擇電流注入接口G、電壓回收接口P、電流回收接口C1、C2同測量電路相連；采用五極法測量時，從極數(shù)選擇接口選擇電流注入接口G、電壓回收接口P、電流回收接口C1、C2、C3同測量電路相連；采用六極法測量時，從極數(shù)選擇接口選擇電流注入接口G、電壓回收接口P、電流回收接口C1、C2、C3、C4同測量電路相連。中央處理器模塊4與極數(shù)選擇接口6連接。

參見圖2，所述激勵源模塊2包括波形發(fā)生器19和電壓控電流源模塊20，中央處理器模塊4輸出信號控制波形發(fā)生器19產(chǎn)生測量所需的異頻波形，由電壓控電流源模塊20進(jìn)行放大。激勵源模塊2的輸入端設(shè)置有三個電流極接口，用于實現(xiàn)三極法、四極法或五極法的測量。

參見圖3、所述信號采集模塊3包括信號放大模塊29、信號濾波模塊30和有效值轉(zhuǎn)換模塊31，信號放大模塊29對獲得的激勵源模塊2測量端的信號進(jìn)行放大，再由信號濾波模塊30進(jìn)行濾波處理，最后由有效值轉(zhuǎn)換模塊31轉(zhuǎn)換為直流信號。

上述結(jié)構(gòu)中的電源模塊1是整個系統(tǒng)有效運行的基礎(chǔ)，而由于系統(tǒng)功能模塊較多，各模塊的供電電壓不相同，因此需要對鋰電池的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理以保障裝置正常有效運行。激勵源模塊2中VCCS模塊20的PA05芯片供電電壓范圍為15V至45V，因此可采用使用壽命較長的20V鋰電池組串聯(lián)引出±20V電壓。而信號放大模塊29與信號濾波模塊30中LM4562芯片一般供電電壓為±15V，故需用7815與7915芯片進(jìn)行降壓處理輸出正負(fù)15V電壓以滿足要求。另中央處理器模塊4所需電壓為5V，可采用高性能的LM2575T-5.0芯片實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換。

激勵源模塊2是整個裝置產(chǎn)生測量信號的源頭，它由波形發(fā)生器模塊19和電壓控電流源模塊20在中央處理器模塊4的控制下有效工作。波形發(fā)生器模塊19采用的是AD公司生產(chǎn)的AD9850可編程波形發(fā)生芯片，在中央處理模塊4的控制下產(chǎn)生測量所需要的異頻波形。而波形發(fā)生器模塊19產(chǎn)生的波形信號達(dá)不到測量所需求的信號幅值，所以利用以PA05芯片為核心的電壓控電流源模塊20進(jìn)行信號放大，在兩者的協(xié)同工作下產(chǎn)生本系統(tǒng)測量所需要的激勵信號。

本激勵源模塊是在三極法的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來的，通過增加電流電極的極數(shù)，為注入的電流提供多個通路，縮短布極距離。當(dāng)選用三極法端口時，測量時引入電壓極和電流極兩個輔助電極，三極布置在同一條直線上，注入接地體中的測量電流經(jīng)土壤散流后由電流極回收。采用四極法端口時，兩個電流極呈180°夾角布置在接地體兩段，電壓極布置方式與三極法類似，此時相較與三極法可縮短17.6%的布極距離。采用五極法端口時，三個電流極呈120°夾角布置在以接地體為圓心的圓上，電壓極布置方式與三極法類似，此時可縮短24.6%的布極距離。采用六極法端口時，四個電流極呈90°夾角布置在以接地體為圓心的圓上，電壓極布置方式與三極法類似，此時可縮短24.6%的布極距離。綜上，當(dāng)選擇四極法時，布極距離可縮短17.6%，選擇五極法，布極距離則可縮短24.6%，選擇六極法時，布極距離可縮短28.1%，電流極數(shù)越多，其布極距離越短，通過動態(tài)布極測量桿塔接地電阻則可解決地形因素所帶來的問題。

信號采集模塊3用來采集注入激勵信號后的測量電壓、電流信號，在激勵源模塊2的測量端取信號，由于采集到的信號是交流信號，而中央處理器模塊4只能處理直流信號，故需要先將交流信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘枺孕枰粋€有效值轉(zhuǎn)換模塊31，本實施例中采用AD公司生產(chǎn)的AD638芯片將交流信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘枺鳤D638芯片的最佳轉(zhuǎn)換電壓為0.7-7V，激勵源模塊2測量端的信號輸出為0.4-4V，所以需要一個二倍的放大，利用LM4562芯片及外圍電路可以很好的實現(xiàn)信號放大，以此基礎(chǔ)上形成了信號放大模塊29，又由于測量得到的信號具有工頻干擾等，需要對其進(jìn)行濾波處理，經(jīng)過信號濾波模塊30處理后的信號方可輸入有效值轉(zhuǎn)換模塊31，最后得到中央處理器模塊4可以處理的測量信號。

中央處理器模塊4采用意法半導(dǎo)體集團(tuán)的高性能微處理器STM32，通過編程控制選頻模塊2產(chǎn)生測量所需的波形信號，對測量得到的信號進(jìn)行換算處理，最后得出被測桿塔的接地電阻值，通過液晶顯示模塊5進(jìn)行桿塔接地電阻值的顯示。該處理過程可以采用本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)手段實現(xiàn)。

液晶顯示模塊5采用12864點陣液晶進(jìn)行桿塔接地電阻值的顯示。

參見圖3，測量時，通過激勵源模塊2注入變頻高頻信號，信號經(jīng)過高壓桿塔接地體后有信號采集模塊從激勵源模塊的測量端采集測量信號，輸入中央處理器，中央處理器進(jìn)行換算處理，最后得出被測桿塔的接地電阻值，通過液晶顯示模塊顯示。