輸電線路接地電阻在線監測系統淺析

2021-11-20 · 閱讀538

前言

目前電力設備接地電阻的測試均由人工到達現場完成，工作量繁重且效率低下，還無法主動及時地發現異常;同時，各供電局管轄的變電站、通訊機房、電動汽車充電設施數量巨大，輸電線路距離超長、接地點眾多，每年接地電阻測試投入的人力、物力、財力都是巨大的;另外，隨著國家“十三五”規劃中提出的發展清潔能源的口號，電網公司也在大力建設電動汽車充電設施，供電企業未來幾年也會建設電動汽車充電設施，這些電動汽車充電站地阻值直接關系著電動汽車充電設施防雷效果的最主要因素，因此，接地電阻的在線檢測變得十分重要。

1接地電阻在線監測系統架構

1.1系統整體架構

本系統通過RS232、RS485、GSM/GPRS通訊協議傳輸數據，由前端自動接地電阻在線檢測儀、主通訊器（集中器）、GMS/GPRS 收發模塊、SIM通訊卡、監控軟件、電源適配器、計算機等組成，適用于遠距離接地電阻監測，距離不受限制。
系統拓撲圖如圖1所示。

1.2前端自動檢測架構

前端自動檢測設備主要由信號發生模塊、A/D轉換模塊和控制系統MCU等關鍵部分組成，設備在接受上位機檢測指令后，能自動檢測桿塔的電阻值。架構圖如圖2所示。

1.3系統工作步驟

系統在開機運行工作中，首先利用信號發生模塊發出正弦電壓信號，由信號放大模塊和功率放大模塊將正弦電壓信號放大，通過PT將正弦電壓感應到被測電阻，被測電阻將產生電流信號，通過CT測出電流值，由濾波電路濾除雜波，再由放大模塊將信號放大，將放大后的交流電經過包絡線檢波電路轉換為直流電，并通過A/D轉換模塊將信號送至MCU單元，實現電流檢測，有電壓與電流的比值得出接地電阻阻值。接地電阻阻值數據可以通過GPRS無線發送模塊遠程發送至中心計算機，同時，中心計算機也可以通過GPRS模塊向接地電阻測量裝置遠程發送測量命令，實現接地電阻的遠程測量。

為保證檢測儀發送給監測中心的接地電阻數據真實、可靠，消除電路的溫度漂移及環境變化對測量結果精度的影響，在檢測儀中加入差動放大電路，可以有效地抑制由于溫度和環境變化引起的零點漂移(零漂），從而保證測量信號的準確性。

2接地電阻在線檢測模塊

2.1差動放大電路

差分放大電路如圖3所示，其采用特性相同的兩只管子T1、T2，其電路參數也是對稱相等的。當u和urz有大小相等極性相同的信號（共模信號）輸入時，因電路參數對稱，T1管產生的電流和集電極電位變化與T2管的相等，既Ais1 = Ais2， Aic1 = icz ; Auc1 = Auc2。則輸出電壓uc1 = Auc2uo = uc1 -uc2 =(Uco1 + Auc1)-(Uco2 + Aucz) = o 。

由此說明，差分放大電路對共模信號具有抑制作用。而當溫度變化時，由于電路參數對稱相等，在對稱的兩個電路中由溫度引起的電流變化也是相同的，等于在和上加了共模信號，差分放大電路對其有抑制作用，所以溫度漂移就被克服了。

目前，因制造工藝的提升，集成運算放大電路以其高性能低價位，在大多數情況下，已經取代了分立元件放大電路，所以用集成運放芯片FO07作為檢測裝置的放大模塊。圖4為放大模塊處理信號的具體過程，因輸電線路周圍的磁場變化，經電流互感器檢測得到的電流信號中會摻雜許多的干擾信號，為得到有效的電流信號，需通過濾波電路濾除干擾信號，將得到的有效電流信號作為差分放大模塊F007的輸入信號，對其進行放大，把輸出信號經包絡線并通過A/D轉換送至MCU單元，便可實現電流測量。

2.2自檢模塊