接地電阻測試工頻干擾抑制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種測試接地電阻中的抗干擾技術(shù)，特別是一種接地電阻測試工頻干擾抑制裝置，其結(jié)構(gòu)要點在于，包括有依序電連接的正弦波振蕩模塊、移相調(diào)幅模塊和功率驅(qū)動及升壓模塊，以及分別與上述三模塊連接的電源模塊；其中移相調(diào)幅模塊包括有復(fù)數(shù)個移相單元和一個調(diào)幅單元。本發(fā)明提出一種不同于現(xiàn)有濾波方式的干擾抑制裝置，采用補償法對工頻干擾進行消除，用獨立電源振蕩生成工頻50Hz的正弦信號，對該信號進行移相和調(diào)幅處理來補償工頻干擾電壓?？梢粤己玫南?～120V峰值范圍內(nèi)的工頻干擾電壓，并保證其良好的測試精度。所述的干擾抑制裝置結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，抗干擾效果好。
【專利說明】接地電阻測試工頻干擾抑制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種選擇性補償法測試桿塔接接地電阻中的抗干擾技術(shù)，特別是一種輸電線路桿塔接地電阻測試工頻干擾抑制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國地形復(fù)雜多樣，山地面積占全國土地面積的69%，多數(shù)線路桿塔沿山地架設(shè)，土壤電阻率普遍偏高，施工難度大，導致接地電阻值相對較大，線路因耐雷水平不足造成的反擊跳閘事件時有發(fā)生。因此，如何準確高效地開展線路桿塔接地電阻的測試，獲得桿塔的真實耐雷水平，是推進輸電線路防雷工作的關(guān)鍵。
[0003]目前，電力系統(tǒng)進行測量桿塔接地電阻時一般采用便攜式異頻裝置進行測試，如圖1。圖中R1為桿塔基礎(chǔ)接地的自電阻，Re為人工接地射線的自電阻，Rh為基礎(chǔ)接地與人工接地間的互電阻，Rt塔身與避雷線的接觸電阻。由于互電阻Rh的存在，常規(guī)測試方法將不同程度地受到與桿塔相連的架空避雷線的影響，測試結(jié)果往往偏小。
[0004]基于常規(guī)測試方法存在的問題，福建省于2002年提出了選擇性補償法，其測試原理圖如圖2所示。測試時，除了保留一根測量所需必須的引下線之外，其余接地引下線都要進行拆卸或隔離處理。圖中，CT (鉗表)是用于感應(yīng)人工接地裝置引下線的支路電流，由于桿塔其余接地引下線已經(jīng)卸開，故該支路的電流即為整個人工接地裝置的支路電流。因此，采用選擇性補償法后，可單獨獲得CT支路所對應(yīng)的接地電阻值(即Re)，而Ιπ支路的電阻則被排除在外。由圖可知，Rh兩端是等電位的，即沒有電流流經(jīng)Rh，故Rh的存在就不會影響測試結(jié)果。
[0005]目前市面上的異頻接地電阻測試儀均具備選擇性補償法(單鉗表法)測試功能，但這些測試儀多考慮其使用的便攜性，其內(nèi)置變頻電源容量一般較小，且內(nèi)部多采用了單片機，DSP等弱電處理電路，其抗工頻干擾的能力比較有限，出于對儀器的保護和測試精度的要求，測試裝置一般會對其檢測到的工頻干擾電壓設(shè)置限。這樣，在進行選擇性補償模式進行測試時，若桿塔接地電阻值較高，其干擾電壓往往會超過儀器設(shè)置限值，導致無法進行正常測試。而隨著系統(tǒng)的增大，線路電壓等級的提高，電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，對桿塔接地電阻的測試的干擾越來越大，對測試技術(shù)提出的更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種抗工頻干擾效果好、控制方便，操作簡單的桿塔接地電阻測試工頻干擾抑制裝置。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下途徑來實現(xiàn)的:
接地電阻測試工頻干擾抑制裝置，其結(jié)構(gòu)要點在于，包括有依序電連接的正弦波振蕩模塊、移相調(diào)幅模塊和功率驅(qū)動及升壓模塊，以及分別與上述三模塊連接的電源模塊；其中移相調(diào)幅模塊包括有由復(fù)數(shù)個移相環(huán)節(jié)組成的移相單元和一個調(diào)幅單元；
每個移相環(huán)節(jié)包括第一反饋電阻、第二反饋電阻、調(diào)相電阻、調(diào)相電容和調(diào)相運放構(gòu)成；正弦波振蕩模塊的輸出端分別經(jīng)過第一反饋電阻連接到調(diào)相運放的反相輸入端、經(jīng)過調(diào)相電阻連接到調(diào)相運放的同相輸入端，調(diào)相運放的同相輸入端經(jīng)由調(diào)相電容接地，調(diào)相運放的輸出端通過第二反饋電阻連接到其反相輸入端；復(fù)數(shù)個移相環(huán)節(jié)逐級連接構(gòu)成移相單元；
調(diào)幅單元包括有調(diào)幅電位器和緩沖運放，移相環(huán)節(jié)的輸出端通過調(diào)幅電位器接地，同時調(diào)幅電位器的調(diào)節(jié)端連接到緩沖運放的同相輸入端，緩沖運放的輸出端提供一個反饋點與其反相輸入端連接，同時該緩沖運放的輸出端與功率驅(qū)動及升壓模塊連接。
[0008]具體的:
移相單元由基本移相環(huán)節(jié)構(gòu)成，采用多級級聯(lián)的方式，最優(yōu)為3級級聯(lián)方式，前兩級構(gòu)成最大330°可移相范圍，采用多層聯(lián)動開關(guān)進行粗調(diào)，每級可調(diào)節(jié)30°，后一級采用可調(diào)電阻，則最大可實現(xiàn)35°連續(xù)移相，三級級聯(lián)則可實現(xiàn)360°連續(xù)可調(diào)相位。
[0009]本發(fā)明是應(yīng)用于桿塔接地電阻選擇性補償測試方法中，對工頻干擾進行反相補償，確保測試儀器能正常工作、測試精度不受影響。針對異頻接地電阻測試儀在使用中出現(xiàn)的抗干擾能力差的問題，本發(fā)明在電壓極測試回路中串聯(lián)一補償源，對工頻干擾進行消除。該補償源利用獨立電源振蕩生成工頻50Hz的正弦信號，對該信號進行移相和調(diào)幅處理來補償工頻干擾電壓。其工作原理為:利用正弦波振蕩模塊自激振蕩產(chǎn)生與系統(tǒng)頻率相同的工頻正弦信號，將該信號輸入到移相調(diào)幅模塊，進行相位和幅值調(diào)整，移相調(diào)幅模塊的輸出連接到功率驅(qū)動及升壓模塊，對信號進行功率放大和升壓輸出，對干擾電壓進行補償，提高選擇性接地測試裝置的工頻抗干擾能力和測試精度。
[0010]其中移相調(diào)幅模塊是核心模塊，作用在于對正弦波振蕩模塊產(chǎn)生的工頻50Hz信號進行相位和幅值調(diào)整，使之能夠?qū)崿F(xiàn)對工頻干擾信號幅值相位補償。移相單元通過計算其每個移相單元的傳遞函數(shù)可以確定，輸出信號相對輸入信號的相位偏移為調(diào)相電阻的函數(shù)，幅度偏移為零。一個移相環(huán)節(jié)理論可移相范圍為O?180°。為實現(xiàn)360°范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)相位，移相單元采取將多個上述移相環(huán)節(jié)級聯(lián)的方式來增大移相范圍，將調(diào)幅單元放在多級移相環(huán)節(jié)級聯(lián)之后，進行總體幅值控制。三級移相環(huán)節(jié)級聯(lián)并與調(diào)幅環(huán)節(jié)連接后構(gòu)成的移相調(diào)幅I吳塊。
[0011]本發(fā)明提出一種應(yīng)用于選擇性補償法測試中的干擾抑制裝置，通裝置可以良好的消除O?120V峰值范圍內(nèi)的工頻干擾電壓，解決選擇性補償法測試時，由于工頻干擾電壓過大，導致儀器無法正常工作的問題，并保證其良好的測試精度。所述的干擾抑制裝置結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，抗干擾效果好，測試精度也就高。
[0012]本發(fā)明可以進一步具體為:
正弦波振蕩模塊為一種文氏橋自激振蕩電路。
[0013]正弦波發(fā)生模塊采用硬件濾波方法，從測試儀E、S兩級之間獲取干擾信號Vinl，通過中低通濾波回路，輸出Vrat到移相調(diào)幅環(huán)節(jié)，從而實現(xiàn)二者的頻率實時跟隨。
[0014]所述文氏橋自激振蕩電路為經(jīng)典的自激振蕩電路，通過選頻網(wǎng)絡(luò)的計算確定自激振蕩的頻率穩(wěn)定在工頻50Hz，在選頻網(wǎng)絡(luò)中采用高精度電位器，實現(xiàn)輸出頻率的一定范圍可調(diào)。采用串聯(lián)有二極管的支路作為負反饋支路，利用二極管的動態(tài)電阻實現(xiàn)輸出的穩(wěn)幅。負反饋支路中采用一個電位器，用于電路的起振。待電路可以穩(wěn)定起振，調(diào)節(jié)好輸出頻率和輸出幅值后，固定正弦波振蕩模塊中用于起振的電位器和調(diào)頻電位器，以穩(wěn)定輸出信號的頻率和幅值。
[0015]功率驅(qū)動及升壓模塊包括有功率驅(qū)動環(huán)節(jié)和升壓環(huán)節(jié)，其中功率驅(qū)動緩解的電路設(shè)計為集成功率放大形式，升壓環(huán)節(jié)則由升壓變壓器組成。
[0016]功率驅(qū)動環(huán)節(jié)的功放電路采用集成功放芯片構(gòu)成。將各功能模塊進行連接后，利用升壓變壓器進行放大輸出。功率驅(qū)動及升壓模塊的作用在于提高補償源的帶負載能力和輸出幅值，包含功率驅(qū)動環(huán)節(jié)和升壓環(huán)節(jié)，功率驅(qū)動環(huán)節(jié)將移相調(diào)幅模塊輸出的信號進行功率放大，升壓環(huán)節(jié)采用基本的升壓變壓器實現(xiàn)，擬定變比為1:13。
[0017]綜上所述，本發(fā)明采用反向補償?shù)姆椒▽ゎl干擾進行抑制，具有以下優(yōu)點和積極效果:
(I)在使用選擇性補償法進行桿塔接地電阻測試工作中，采用補償方法對測試環(huán)境中的工頻干擾進行補償和消除，提高了異頻接地測試裝置的工頻抗干擾能力，并保障了測試精度。
[0018](2)采用了 360°范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)相位的方法和電路，可以實現(xiàn)工頻干擾信號的良好補償，實際測試中補償精度在IV以內(nèi)。
[0019](3)采用了功率驅(qū)動及升壓電路，使得工頻干擾抑制裝置的輸出能力達到O?120V峰值范圍，大大提高了異頻接地測試裝置的工頻抗干擾能力。
[0020](4)采用了調(diào)幅控制電路，使得工頻干擾抑制裝置可以根據(jù)實際環(huán)境中工頻干擾的大小靈活選擇補償點，控制方便。
[0021](5)采用獨立電源，使得工頻干擾抑制裝置能夠脫離工頻電源而進行現(xiàn)場操作和控制，攜帶方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1所示為本發(fā)明【背景技術(shù)】所述三極法常規(guī)測試原理接線圖。
[0023]圖2所示為本發(fā)明【背景技術(shù)】所述選擇性補償模式原理接線圖。
[0024]圖3為本發(fā)明實施例1所述接地電阻測試工頻干擾抑制裝置的框架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4所示為本發(fā)明所述移相調(diào)幅模塊的原理電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖5所示為本發(fā)明所述的接地電阻測試工頻干擾抑制裝置應(yīng)用于選擇性補償法接地阻抗測試時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步描述。
【具體實施方式】
[0028]最佳實施例:
參照附圖3，接地電阻測試工頻干擾抑制裝置，采用反相補償法實現(xiàn)工頻干擾抑制，包括有依序電連接的正弦波振蕩模塊、移相調(diào)幅模塊和功率驅(qū)動及升壓模塊，以及分別與上述三模塊連接的電源模塊；其中移相調(diào)幅模塊包括有由復(fù)數(shù)個移相環(huán)節(jié)構(gòu)成的移相單元和一個調(diào)幅單元。
[0029]參照附圖4，每個移相環(huán)節(jié)包括第一反饋電阻R1、第二反饋電阻R2、調(diào)相電阻R3、調(diào)相電容C和調(diào)相運放Pl構(gòu)成；正弦波振蕩模塊的輸出端，即移相調(diào)幅模塊的輸入端Vin分別經(jīng)過第一反饋電阻Rl連接到調(diào)相運放Pl的反相輸入端、經(jīng)過調(diào)相電阻R3連接到調(diào)相運放Pi的同相輸入端，調(diào)相運放Pi的同相輸入端經(jīng)由調(diào)相電容C接地，調(diào)相運放Pl的輸出端通過第二反饋電阻R2連接到其反相輸入端；3個如上所述的移相環(huán)節(jié)逐級連接構(gòu)成移相單元；
調(diào)幅單元包括有調(diào)幅電位器R4和緩沖運放P2，移相單元最后的輸出端，即調(diào)相運放Pl的輸出端通過調(diào)幅電位器R4接地，同時調(diào)幅電位器R4的調(diào)節(jié)端連接到緩沖運放P2的同相輸入端，緩沖運放P2的輸出端提供一個反饋點與其反相輸入端連接，同時該緩沖運放P2的輸出端Vtjut與功率驅(qū)動及升壓模塊連接。所述運放是指運算放大器。
[0030]所述的正弦波振蕩模塊的作用在于通過自激振蕩產(chǎn)生幅值穩(wěn)定頻率穩(wěn)定的工頻50Hz正弦信號，為移相調(diào)幅模塊提供穩(wěn)定的輸入。
[0031]所述正弦波振蕩模塊的設(shè)計基于經(jīng)典的文氏橋自激振蕩電路，通過選頻網(wǎng)絡(luò)的計算確定自激振蕩的頻率穩(wěn)定在工頻50Hz，在選頻網(wǎng)絡(luò)中采用高精度電位器，實現(xiàn)輸出頻率的一定范圍可調(diào)。采用串聯(lián)有二極管的支路作為負反饋支路，利用二極管的動態(tài)電阻實現(xiàn)輸出的穩(wěn)幅。負反饋支路中采用一個電位器，用于電路的起振。待電路可以穩(wěn)定起振，調(diào)節(jié)好輸出頻率和輸出幅值后，固定正弦波振蕩模塊中用于起振的電位器和調(diào)頻電位器，以穩(wěn)定輸出信號的頻率和幅值。
[0032]移相調(diào)幅模塊的作用在于對正弦波振蕩模塊產(chǎn)生的工頻50Hz信號進行相位和幅值調(diào)整，使之能夠?qū)崿F(xiàn)對工頻干擾信號幅值相位補償。
[0033]移相調(diào)幅模塊的基本單元包含移相環(huán)節(jié)和調(diào)幅環(huán)節(jié)，其設(shè)計分別基于阻容移相網(wǎng)絡(luò)和電位器分壓原理:通過計算其傳遞函數(shù)可以確定，輸出信號相對輸入信號的相位偏移為調(diào)相電阻R3的函數(shù)，幅度偏移為零。一個移相環(huán)節(jié)理論可移相范圍為O?180°。為實現(xiàn)360°范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)相位，采取將3個上述移相單元級聯(lián)的方式來增大移相范圍，將調(diào)幅環(huán)節(jié)放在三級移相環(huán)節(jié)級聯(lián)之后，進行總體幅值控制。移相環(huán)節(jié)的輸出通過調(diào)幅電位器R4進行分壓處理，通過緩沖運放P2構(gòu)成的緩沖級進行輸出，通過調(diào)節(jié)調(diào)幅電位器R4的分壓t匕，實現(xiàn)信號的幅值調(diào)節(jié)。三級移相環(huán)節(jié)級聯(lián)并與調(diào)幅環(huán)節(jié)連接后構(gòu)成的移相調(diào)幅模塊。
[0034]功率驅(qū)動及升壓模塊的作用在于提高補償源的帶負載能力和輸出幅值，包含功率驅(qū)動環(huán)節(jié)和升壓環(huán)節(jié)。功率驅(qū)動環(huán)節(jié)將移相調(diào)幅模塊輸出的信號進行功率放大，其電路設(shè)計為集成功率放大形式，采用的集成功率放大芯片為TDA2030A，具體電路擬定為TDA2030A典型應(yīng)用電路。升壓環(huán)節(jié)采用基本的升壓變壓器實現(xiàn)，擬定變比為1:13。
[0035]電源模塊的作用在于為正弦波振蕩模塊、移相調(diào)幅模塊、功率驅(qū)動及升壓模塊提供電源和電位參考點?？紤]到現(xiàn)場需求，擬定為±12V通用型可充電鋰電池，采用線性穩(wěn)壓芯片7809和7909進行穩(wěn)壓。
[0036]所述的接地電阻測試工頻干擾抑制裝置在異頻法接地阻抗測試中的應(yīng)用為:
參照附圖5，異頻接地測試裝置的測試端通過接地極I連接到接地網(wǎng)2 ;電壓輸出端與所述的接地電阻測試工頻干擾抑制裝置連接，然后經(jīng)由電壓極3接地；電流輸出端經(jīng)由電流極4接地。使用時，由接地電阻測試工頻干擾抑制裝置根據(jù)干擾信號的相位和幅值進行調(diào)整，并補償工頻干擾信號，消除干擾信號，達到抗干擾的目的。
[0037]本發(fā)明未述部分與現(xiàn)有技術(shù)相同。
【權(quán)利要求】
1.接地電阻測試工頻干擾抑制裝置，其特征在于，包括有依序電連接的正弦波振蕩模塊、移相調(diào)幅模塊和功率驅(qū)動及升壓模塊，以及分別與上述三模塊連接的電源模塊；其中移相調(diào)幅模塊包括有由復(fù)數(shù)個移相環(huán)節(jié)組成的移相單元和一個調(diào)幅單元； 每個移相環(huán)節(jié)包括第一反饋電阻、第二反饋電阻、調(diào)相電阻、調(diào)相電容和調(diào)相運放構(gòu)成；正弦波振蕩模塊的輸出端分別經(jīng)過第一反饋電阻連接到調(diào)相運放的反相輸入端、經(jīng)過調(diào)相電阻連接到調(diào)相運放的同相輸入端，調(diào)相運放的同相輸入端經(jīng)由調(diào)相電容接地，調(diào)相運放的輸出端通過第二反饋電阻連接到其反相輸入端；復(fù)數(shù)個移相環(huán)節(jié)逐級連接構(gòu)成移相單元； 調(diào)幅單元包括有調(diào)幅電位器和緩沖運放，移相環(huán)節(jié)的輸出端通過調(diào)幅電位器接地，同時調(diào)幅電位器的調(diào)節(jié)端連接到緩沖運放的同相輸入端，緩沖運放的輸出端提供一個反饋點與其反相輸入端連接，同時該緩沖運放的輸出端與功率驅(qū)動及升壓模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接地電阻測試工頻干擾抑制裝置，其特征在于，正弦波振蕩模塊為一種文氏橋自激振蕩電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接地電阻測試工頻干擾抑制裝置，其特征在于，功率驅(qū)動及升壓模塊包括有功率驅(qū)動環(huán)節(jié)和升壓環(huán)節(jié)，其中功率驅(qū)動緩解的電路設(shè)計為集成功率放大形式，采用的集成功率放大芯片為TDA2030A，升壓環(huán)節(jié)則由升壓變壓器組成。
【文檔編號】G01R27/20GK103645384SQ201310576152
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】廖福旺, 黃海鯤, 傅智為, 許軍, 郭清滔 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學研究院