本質(zhì)安全型接地電阻測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種本質(zhì)安全型接地電阻測量系統(tǒng)，包括電壓隔離單元、電壓采樣單元、電流采樣單元、過電壓保護(hù)單元、過電流保護(hù)單元、計(jì)算控制單元；電壓隔離單元包括隔離變壓器，電壓隔離單元利用隔離變壓器的隔離特性，將輸入的交流電壓進(jìn)行隔離并將輸入的交流電壓的幅值轉(zhuǎn)變?yōu)樗璧慕涣麟妷悍?；電壓采樣單元將電壓隔離單元所輸出的交流電壓隔離并轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算控制單元可識(shí)別的電壓信號(hào)送至計(jì)算控制單元，電流采樣單元將電壓隔離單元與過電流保護(hù)單元所輸出的交流電流隔離并轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算控制單元可識(shí)別的電壓信號(hào)送至計(jì)算控制單元。本發(fā)明利用電壓、電流、電阻三者之間的關(guān)系，在本質(zhì)安全的前提下，有效實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)監(jiān)視接地電阻大小的目的。
【專利說明】
本質(zhì)安全型接地電阻測量系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的檢測主接地極與輔助接地極之間電阻的技術(shù)， 特別涉及一種本質(zhì)安全型接地電阻測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在煤礦井下的復(fù)雜環(huán)境中，具有主接地極與輔助接地極的電氣設(shè)備，應(yīng)要求實(shí)時(shí) 監(jiān)測二者之間是否可靠接地，以便使電氣設(shè)備的接地保護(hù)可靠工作，并要求檢測手段為本 質(zhì)安全型，不能有使井下易燃易爆的可燃性氣體有發(fā)生爆炸的可能性?，F(xiàn)有檢測手段精度 不高，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測，給煤礦的電氣設(shè)備安全性帶來很多風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種利用電壓、電流、電阻三者之 間的關(guān)系，在本質(zhì)安全的前提下，有效的實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)監(jiān)視接地電阻大小的目的，具有電路 結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強(qiáng)，成本較低等特點(diǎn)，能較好地適應(yīng)煤礦進(jìn)下復(fù)雜工作環(huán)境，達(dá)到煤礦安 全相關(guān)規(guī)定的要求的本質(zhì)安全型接地電阻測量系統(tǒng)。
[0004] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:一種本質(zhì)安全型接地電阻測量系統(tǒng)，包括電壓隔 離單元、電壓采樣單元、電流采樣單元、過電壓保護(hù)單元、過電流保護(hù)單元和計(jì)算控制單元； 所述電壓隔離單元的第一交流電源輸入端和第二交流電源輸入端同時(shí)與外接的交流電源U 電連接，電壓隔離單元的交流電源輸出端與過電流保護(hù)單元的信號(hào)輸入端電連接;所述電 壓采樣單元的信號(hào)電壓輸入端與電壓隔離單元的交流電源輸出端電連接，電壓采樣單元的 信號(hào)輸出端與計(jì)算控制單元的第一信號(hào)輸入端電連接;所述電流采樣單元的信號(hào)輸出端與 計(jì)算控制單元的第二信號(hào)輸入端電連接，電流采樣單元的電流信號(hào)輸入端與電流保護(hù)單元 的信號(hào)輸出端通過磁場連接;所述過電壓保護(hù)單元的交流電源輸入端與電壓隔離單元的交 流電源輸出端電連接，過電壓保護(hù)單元的信號(hào)輸出端和過電流保護(hù)單元的信號(hào)輸出端同時(shí) 接待測電阻的兩端。
[0005] 上述技術(shù)方案所述電壓隔離單元包括隔離變壓器Tl;所述電壓采樣單元包括電阻 Rl、電阻R2和電壓互感器CTl;所述電阻Rl的一端與隔離變壓器Tl的一個(gè)輸出端電連接，另 一端與電壓互感器CTl的一個(gè)輸入端電連接，電阻R2的兩端與電壓互感器CTl的兩個(gè)輸出端 對(duì)應(yīng)電連接;所述電壓互感器CTl的輸出端與計(jì)算控制單元的第一信號(hào)輸入端電連接;所述 電流采樣單元包括穿心式電流互感器;所述過電壓保護(hù)單元包括三組橋式整流電路和連接 在對(duì)應(yīng)橋式整流電路的三組負(fù)載;各橋式整流電路的輸入端和輸出端分別接隔離變壓器Tl 的兩輸出端;各負(fù)載均由兩串聯(lián)電阻和一個(gè)可控硅組成;可控硅的陽極A與串聯(lián)電阻的輸入 端連接，陰極K與串聯(lián)電阻的輸出端連接，控制極G與串聯(lián)電阻的公共端連接;所述過電流保 護(hù)單元包括電阻R9;所述電阻R9的信號(hào)輸入端與的隔離變壓器Tl的另一輸出端電連接，電 阻R9的信號(hào)輸出端的導(dǎo)線穿入穿心式電流互感器。
[0006] 采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下積極的效果：
[0007] (1)本發(fā)明利用電壓、電流、電阻三者之間的關(guān)系，有效的實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)監(jiān)視接地 電阻大小。
[0008] (2)本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強(qiáng)，成本低。
[0009] (3)本發(fā)明的能較好地適應(yīng)煤礦進(jìn)下復(fù)雜工作環(huán)境，達(dá)到煤礦安全相關(guān)規(guī)定的要 求。
【附圖說明】
[0010] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì) 本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
[0011]圖1為本發(fā)明的原理框圖；
[0012] 圖2為本發(fā)明的電路圖；
[0013] 圖3為本發(fā)明的流程框圖；
[0014] 附圖中標(biāo)號(hào)為：電壓隔離單元1、電壓采樣單元2、電流采樣單元3、過電壓保護(hù)單元 4、過電流保護(hù)單元5、計(jì)算控制單元6。
【具體實(shí)施方式】
[0015] (實(shí)施例1)
[0016] 見圖1，本實(shí)施例的本質(zhì)安全型接地電阻測量系統(tǒng)，包括電壓隔離單元1、電壓采樣 單元2、電流采樣單元3、過電壓保護(hù)單元4、過電流保護(hù)單元5、計(jì)算控制單元6;
[0017] 電壓隔離單元1具有第一交流電源輸入端、第二交流電源輸入端和交流電源輸出 端，電壓采樣單元2具有信號(hào)電壓輸入端和信號(hào)輸出端；電流采樣單元3具有電流信號(hào)輸入 端和信號(hào)輸出端;過電壓保護(hù)單元4具有交流電源輸入端;過電流保護(hù)單元5具有信號(hào)輸入 端和信號(hào)輸出端;計(jì)算控制單元6具有第一信號(hào)輸入端和第二信號(hào)輸入端；電壓隔離單元1 的第一交流電源輸入端和第二交流電源輸入端使用時(shí)與外接的交流電源U電連接；電壓采 樣單元2的信號(hào)電壓輸入端與電壓隔離單元1的交流電源輸出端電連接;計(jì)算控制單元6的 第一信號(hào)輸入端與電壓采樣單元2的信號(hào)輸出端電連接;電流采樣單元3的電流信號(hào)輸入端 與電流保護(hù)單元5的信號(hào)輸出端通過磁場連接;計(jì)算控制單元6的第二信號(hào)輸入端與電流采 樣單元3的信號(hào)輸出端電連接;過電壓保護(hù)單元4的交流電源輸入端與電壓隔離單元1的交 流電源輸出端電連接;過電流保護(hù)單元5的信號(hào)輸入端與電壓隔離單元1的交流電源輸出端 電連接。
[0018] 見圖2,電壓隔離單元1包括隔離變壓器Tl;電壓采樣單元2包括電阻Rl、電阻R2和 電壓互感器CTl;電阻Rl的一端與隔離變壓器Tl的輸出端的一端電連接，電阻Rl的另一端與 電壓互感器CTl的輸入端的一端電連接，電阻R2的一端與電壓互感器CT1的輸出端的一端電 連接，電阻R2的另一端與電壓互感器CTl的輸出端的另一端電連接，電壓互感器CTl的輸出 端即為計(jì)算控制單元6的第一信號(hào)輸入端;本實(shí)施例中，電壓互感器CTl型號(hào)優(yōu)選北京新創(chuàng) 四方公司的TV1005-1M。計(jì)算控制單元6型號(hào)優(yōu)選三菱電機(jī)自動(dòng)化(上海)有限公司生產(chǎn)的型 號(hào)為FX2N系列PLC控制器。
[0019] 電流采樣單元3包括穿心式電流互感器，本實(shí)施例中，電流互感器型號(hào)優(yōu)選綿陽維 博公司的WBL411F27。過電壓保護(hù)單元4包括三組橋式整流電路和連接在對(duì)應(yīng)橋式整流電路 的三組負(fù)載;各橋式整流電路的輸入端和輸出端分別接隔離變壓器Tl的兩輸出端;各負(fù)載 均由兩串聯(lián)電阻和一個(gè)可控硅組成;可控硅的陽極A與串聯(lián)電阻的輸入端連接，陰極K與串 聯(lián)電阻的輸出端連接，控制極G與串聯(lián)電阻的公共端連接;本實(shí)施例中，可控硅的型號(hào)優(yōu)選 BT138-600E。過電流保護(hù)單元5包括電阻R9;所述電阻R9的信號(hào)輸入端與的隔離變壓器Tl的 另一輸出端電連接，電阻R9的信號(hào)輸出端的導(dǎo)線穿入穿心式電流互感器。
[0020] 本實(shí)施例中，采用三組橋式整流電路和連接在對(duì)應(yīng)橋式整流電路的三組負(fù)載形成 三部分相同結(jié)構(gòu)形式的電路，檢測所使用的信號(hào)為交流信號(hào)。
[0021] 見圖3,本實(shí)施例的本質(zhì)安全型接地電阻測量系統(tǒng)工作方法也即電阻值計(jì)算方法， 是基于外接的交流電源U，經(jīng)過隔離變壓器Tl隔離后在待測量電阻RL上產(chǎn)生的電壓與電流， 在測量電壓值與電流值后，通過計(jì)算，的到待測量電阻RL的電阻值，工作原理是：
[0022] 電阻R9與待測量電阻RL兩端的電壓Ul為電源電壓U，電阻R9與待測量電阻RL流過
的電流1為
[0023]電壓喃尚平兀1迅炻喃尚父壓益Ii，電壓喃離單元1利用隔離變壓器Tl的隔離特 性，將輸入的交流電壓進(jìn)行隔離并將輸入的交流電壓的幅值轉(zhuǎn)變?yōu)樗璧慕涣麟妷悍担?電壓采樣單元2將電壓隔離單元1所輸出的交流電壓隔離并轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算控制單元6可識(shí)別的 電壓信號(hào)送至計(jì)算控制單元6,電流采樣單元3將電壓隔離單元1與過電流保護(hù)單元5所輸出 的交流電流隔離并轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算控制單元6可識(shí)別的電壓信號(hào)送至計(jì)算控制單元6。
[0024]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種本質(zhì)安全型接地電阻測量系統(tǒng)，其特征在于:包括電壓隔離單元（1)、電壓采樣 單元(2)、電流采樣單元(3)、過電壓保護(hù)單元(4)、過電流保護(hù)單元(5)和計(jì)算控制單元(6); 所述電壓隔離單元(1)的第一交流電源輸入端和第二交流電源輸入端同時(shí)與外接的交流電 源U電連接，電壓隔離單元（1)的交流電源輸出端與過電流保護(hù)單元(5)的信號(hào)輸入端電連 接;所述電壓采樣單元(2)的信號(hào)電壓輸入端與電壓隔離單元（1)的交流電源輸出端電連 接，電壓采樣單元(2)的信號(hào)輸出端與計(jì)算控制單元(6)的第一信號(hào)輸入端電連接;所述電 流采樣單元(3)的信號(hào)輸出端與計(jì)算控制單元(6)的第二信號(hào)輸入端電連接，電流采樣單元 (3) 的電流信號(hào)輸入端與電流保護(hù)單元(5)的信號(hào)輸出端通過磁場連接;所述過電壓保護(hù)單 元(4)的交流電源輸入端與電壓隔離單元（1)的交流電源輸出端電連接，過電壓保護(hù)單元 (4) 的信號(hào)輸出端和過電流保護(hù)單元(5)的信號(hào)輸出端同時(shí)接待測電阻的兩端。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的本質(zhì)安全型接地電阻測量系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓隔離單 元（1)包括隔離變壓器T1;所述電壓采樣單元(2)包括電阻R1、電阻R2和電壓互感器CT1;所 述電阻R1的一端與隔離變壓器T1的一個(gè)輸出端電連接，另一端與電壓互感器CT1的一個(gè)輸 入端電連接，電阻R2的兩端與電壓互感器CT1的兩個(gè)輸出端對(duì)應(yīng)電連接;所述電壓互感器 CT1的輸出端與計(jì)算控制單元(6)的第一信號(hào)輸入端電連接;所述電流采樣單元(3)包括穿 心式電流互感器;所述過電壓保護(hù)單元(4)包括三組橋式整流電路和連接在對(duì)應(yīng)橋式整流 電路的三組負(fù)載;各橋式整流電路的輸入端和輸出端分別接隔離變壓器T1的兩輸出端;各 負(fù)載均由兩串聯(lián)電阻和一個(gè)可控硅組成;可控硅的陽極A與串聯(lián)電阻的輸入端連接，陰極K 與串聯(lián)電阻的輸出端連接，控制極G與串聯(lián)電阻的公共端連接;所述過電流保護(hù)單元(5)包 括電阻R9;所述電阻R9的信號(hào)輸入端與的隔離變壓器T1的另一輸出端電連接，電阻R9的信 號(hào)輸出端的導(dǎo)線穿入穿心式電流互感器。
【文檔編號(hào)】G01R27/20GK105842543SQ201610311782
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】謝國軍, 于鑠航
【申請(qǐng)人】天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司, 中煤科工集團(tuán)常州研究院有限公司