输电线路接地电阻在线监测系统浅析

2021-11-20 · 阅读392

前言

目前电力设备接地电阻的测试均由人工到达现场完成，工作量繁重且效率低下，还无法主动及时地发现异常;同时，各供电局管辖的变电站、通讯机房、电动汽车充电设施数量巨大，输电线路距离超长、接地点众多，每年接地电阻测试投入的人力、物力、财力都是巨大的;另外，随着国家“十三五”规划中提出的发展清洁能源的口号，电网公司也在大力建设电动汽车充电设施，供电企业未来几年也会建设电动汽车充电设施，这些电动汽车充电站地阻值直接关系着电动汽车充电设施防雷效果的最主要因素，因此，接地电阻的在线检测变得十分重要。

1接地电阻在线监测系统架构

1.1系统整体架构

本系统通过RS232、RS485、GSM/GPRS通讯协议传输数据，由前端自动接地电阻在线检测仪、主通讯器（集中器）、GMS/GPRS 收发模块、SIM通讯卡、监控软件、电源适配器、计算机等组成，适用于远距离接地电阻监测，距离不受限制。
系统拓扑图如图1所示。

1.2前端自动检测架构

前端自动检测设备主要由信号发生模块、A/D转换模块和控制系统MCU等关键部分组成，设备在接受上位机检测指令后，能自动检测杆塔的电阻值。架构图如图2所示。

1.3系统工作步骤

系统在开机运行工作中，首先利用信号发生模块发出正弦电压信号，由信号放大模块和功率放大模块将正弦电压信号放大，通过PT将正弦电压感应到被测电阻，被测电阻将产生电流信号，通过CT测出电流值，由滤波电路滤除杂波，再由放大模块将信号放大，将放大后的交流电经过包络线检波电路转换为直流电，并通过A/D转换模块将信号送至MCU单元，实现电流检测，有电压与电流的比值得出接地电阻阻值。接地电阻阻值数据可以通过GPRS无线发送模块远程发送至中心计算机，同时，中心计算机也可以通过GPRS模块向接地电阻测量装置远程发送测量命令，实现接地电阻的远程测量。

为保证检测仪发送给监测中心的接地电阻数据真实、可靠，消除电路的温度漂移及环境变化对测量结果精度的影响，在检测仪中加入差动放大电路，可以有效地抑制由于温度和环境变化引起的零点漂移(零漂），从而保证测量信号的准确性。

2接地电阻在线检测模块

2.1差动放大电路

差分放大电路如图3所示，其采用特性相同的两只管子T1、T2，其电路参数也是对称相等的。当u和urz有大小相等极性相同的信号（共模信号）输入时，因电路参数对称，T1管产生的电流和集电极电位变化与T2管的相等，既Ais1 = Ais2， Aic1 = icz ; Auc1 = Auc2。则输出电压uc1 = Auc2uo = uc1 -uc2 =(Uco1 + Auc1)-(Uco2 + Aucz) = o 。

由此说明，差分放大电路对共模信号具有抑制作用。而当温度变化时，由于电路参数对称相等，在对称的两个电路中由温度引起的电流变化也是相同的，等于在和上加了共模信号，差分放大电路对其有抑制作用，所以温度漂移就被克服了。

目前，因制造工艺的提升，集成运算放大电路以其高性能低价位，在大多数情况下，已经取代了分立元件放大电路，所以用集成运放芯片FO07作为检测装置的放大模块。图4为放大模块处理信号的具体过程，因输电线路周围的磁场变化，经电流互感器检测得到的电流信号中会掺杂许多的干扰信号，为得到有效的电流信号，需通过滤波电路滤除干扰信号，将得到的有效电流信号作为差分放大模块F007的输入信号，对其进行放大，把输出信号经包络线并通过A/D转换送至MCU单元，便可实现电流测量。

2.2自检模块