专利名称：一种基于tms320lf2407a的接地电阻在线检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种接地电阻在线检测仪，特别是一种基于TMS320LF2407A的接地电阻在线检测仪。
背景技术：
发电厂、变电站接地系统是维护电力系统安全可靠运行、保障电气设备与运行人 员安全的重要措施。为了有效地防止电力设备因遭雷击而损坏，DL/T 621-1997《交流电 气装置的接地》对变电站接地和防雷设施的日常维护工作提出了非常严格的要求，如每年 在雷雨季节到来之前对所有的防雷设施进行一次全面检查、对于复杂电气设备综合接地电 阻应不大于1 Ω、110kV及以上的发电厂、变电站接地网的接地电阻应不大于0. 5 Ω、大型 220 500kV发电厂、变电站应不大于0. 25 Ω等。合理地选择测量仪表是对接地电阻准确测量的前提保证。就目前的接地电阻在线 检测仪而言，可供用户选择的主要有两种类型第一种为传统的摇表式数字地阻仪，第二种 为单钳口接地电阻测量仪。一、传统的摇表式数字地阻仪其测量原理是在电流极和被测接地体之间注入低频交流电流I，此时在被测接地 体和电压极之间可获得一电压U，通过测量该电流和电压值，根据欧姆定律R = U/I，即可计 算出被测接地体的接地电阻。但它具有如下缺点(1)每次测量都要打两个辅助地极，这不 仅增加了维护的劳动强度，而且许多现场情况无法打辅助地极或打辅助地极时无法满足在 地网对角线方向上电流辅助极距地网约40米，电压辅助极距地网20米这一要求；(2)测量 精度很低，特别是对0.5 Ω以下地阻的测量；(3)由于整个测量过程从打辅助地桩到测量都 是人工操作，因此测量结果受人为因素影响很大，如测量时手柄摇动速度过慢、频率不均勻 等都会对测量结果产生很大影响；(4)测量时需将接地体跟设备断开，以避免设备自身接 地体影响测量的准确性，从而不能实现在线测量。二、单钳口接地电阻测量仪钳形地阻表外形酷似钳形电流表，测量时不需辅助地极，可以对在用设备的地阻 进行在线测量，而不需切断设备电源或断开地线，只需往被测地线上一夹，几秒钟即可获得 测量结果，极大地方便了接地电阻测量工作，但它具有如下缺点(1)由于仪器向接地回路 注入的低频交流电压具有单一频率，当其频率与电气设备地网泄漏电流频率接近时，测量 精度很低，严重时甚至无法测量；(2)由于电压注入线圈与电流测量线圈组合在同一钳口 内，故线圈与线圈之间的互感效应对测量精度有较大影响；(3)测量0.7Ω以下地阻误差较 大，不能满足0.5Ω以下地阻的测量；(4)钳口内径小，一般为25mm，，对地网引线宽度大于 25mm的地网无法测量。
发明内容本实用新型要解决的问题是提供一种能准确对接地电阻进行测量、价格低廉的基于TMS320LF2407A的接地电阻在线检测仪。为了解决上述技术问题，本实用新型的基于TMS320LF2407A的接地电阻在线检测仪，包括电流钳口、前置放大模块、程控有源滤波器、电压钳口、功率放大模块、低频变频 信号发生器、分压模块、耦合电压采样模块和TMS320LF2407A数字信号处理器；所述电流 钳口、前置放大模块和程控有源滤波器依次相连后接入到TMS320LF2407A数字信号处理 器的一个输入口 ；所述电压钳口、功率放大模块和低频变频信号发生器依次相连后接入到 TMS320LF2407A数字信号处理器的一个输出口 ；所述电压钳口、分压模块与耦合电压采样 模块依次连接后接入到TMS320LF2407A数字信号处理器的另外一个输入口。本实用新型的基于TMS320LF2407A的接地电阻在线检测仪，所述TMS320LF2407A 数字信号处理器上还分别连接有IXD显示器、按键输入模块以及RS232通讯接口。本实用新型取得的有益效果是(1)通过TMS320LF2407A数字信号处理器，可精确 的对所采集到的数据进行处理，因此测量精度高，误差小；(2)结构简单，价格较为低廉，有 很高的性能价格比。

图1是本实用新型的框架结构示意图。图中1、电流钳口，2前置放大模块，3、分压模块，4、程控有源滤波器，5、耦合电压 采样模块，6、TMS320LF2407A数字信号处理器，7、IXD显示器，8、按键输入模块，9、电压钳 口，10、功率放大模块，11、低频变频信号发生器，12、RS232通讯接口。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的基于TMS320LF2407A的接地电阻在线检测仪，包括电流 钳口 1、前置放大模块2、程控有源滤波器4、电压钳口 9、功率放大模块10、低频变频信号发 生器11、分压模块3、耦合电压采样模块5和TMS320LF2407A数字信号处理器6 ；所述电流 钳口 1、前置放大模块2和程控有源滤波器4依次相连后接入到TMS320LF2407A数字信号处 理器6的一个输入口 ；所述电压钳口 9、功率放大模块10和低频变频信号发生器11依次相 连后接入到TMS320LF2407A数字信号处理器6的一个输出口 ；所述电压钳口 9、分压模块4 与耦合电压采样模块5依次连接后接入到TMS320LF2407A数字信号处理器6的另外一个输 入口 ；所述TMS320LF2407A数字信号处理器6上还分别连接有IXD显示器7、按键输入模块 8以及RS232通讯接口 12。关于TMS320LF2407A数字信号处理器6的说明TMS320LF2407A数字信号处理器6采用了 TI公司生产的TMS320LF2407A作为检 测核心。在此测量仪中，采用片内可编程增益放大器(PGA)实现量程切换；采用片内ADC子 系统测量电压钳口的耦合电压和电流钳口的感应电流以及地线回路中的干扰电流；采用片 内事件管理器模块EV测量干扰电流的频率；采用片内温度传感器实现温度检测；利用片内 电压比较器实现电池欠压告警；利用片内串行口将测量数据上传到上位机。由此可见，采用 TMS320LF2407A数字信号处理器6单个芯片即可完成接地电阻的测量，简化了系统硬件设 计，降低了系统成本和功耗，延长了供电电池的使用寿命。关于前置放大电路2的说明[0018]由于地线回路中的感应电流变化范围较大，一般为几十μΑ 几十mA，这样电流 钳口内的感应电流的幅值最小仅为几十μ Α,因此在该测量仪中差动放大器采用高精密的 仪用放大器AD620，其内部核心为三运放电路，有较高的共模抑制比CMRR，温度稳定性好， 噪声系数小，只要外接一个电阻就可以设置1 3000的增益。由于该测量仪测量的动态范围较大，为提高测量精度，采用了 TMS320LF2407A片 内的可编程增益放大器，通过寄存器设置即可进行增益调整。关于程控有源滤波器4的说明由于地线回路中的感应电流上通常叠加了电气设备的交流纹波和输出噪声，这 些干扰信号的幅值和地线回路中的感应信号可能相当，有时甚至更大，因此必须对地线回 路中的测量信号进行良好的滤波，以削弱干扰信号。在此选用双二阶通用开关电容滤波器 MAX260，通过并行总线跟TMS320LF2407A数字信号处理器6接口，可方便地设置为带通、低 通、高通、陷波及全通等工作方式，其中心频率、转折频率、Q值都可由TMS320LF2407A数字 信号处理器6控制。在该测量仪中根据干扰电流频率的不同，电压线圈产生的低频交流电压的频率可 在94Hz、105Hz、111Hz、128Hz四种频率中自动选择，因此有源滤波器MAX260的中心频率也 必须作相应的改变。当测量电压钳口的耦合电压和电流钳口的感应电流时，该滤波器工作 在带通滤波方式；当测量干扰电流时，工作在低通滤波方式。这些都是通过TMS320LF2407A 数字信号处理器6控制的。关于低频变频信号发生器11的说明低频变频信号发生器11通常实现方法有两种模拟式和数字式。模拟式的特点是 电路比较简单，但是当输出频率很低时，需要很大的电解电容，会产生较大的频率漂移，而 且改变输出频率需要改变电阻、电容等元件的参数值，调整比较麻烦；而数字式电路相对比 较复杂，但产生的频率信号非常准确，改变频率较简单。为此，本实用新型采用了数字式信 号发生器ML2036。ML2036是Fairchild公司(仙童半导体公司)推出的可编程输出频率单片集成 过零正弦波发生器，无需外部元件。通过串行SPI数字接口编程输出DC 50kHz之间的任 意频率，满量程分辨率1. 5Hz，通过降低输出频率范围可以提高分辨率，能够提供士VREF或 士VREF/2的电压输出幅度，是低频率低成本正弦波应用的理想选择。关于接地电阻计算根据本实用新型的检测仪注入地线回路的交流电压和感应电流的数值，即可计算 出接地电阻的数值。
权利要求一种基于TMS320LF2407A的接地电阻在线检测仪，其特征在于包括电流钳口(1)、前置放大模块(2)、程控有源滤波器(4)、电压钳口(9)、功率放大模块(10)、低频变频信号发生器(11)、分压模块(3)、耦合电压采样模块(5)和TMS320LF2407A数字信号处理器(6)；所述电流钳口(1)、前置放大模块(2)和程控有源滤波器(4)依次相连后接入到TMS320LF2407A数字信号处理器(6)的一个输入口；所述电压钳口(9)、功率放大模块(10)和低频变频信号发生器(11)依次相连后接入到TMS320LF2407A数字信号处理器(6)的一个输出口；所述电压钳口(9)、分压模块(4)与耦合电压采样模块(5)依次连接后接入到TMS320LF2407A数字信号处理器(6)的另外一个输入口。
2.根据权利要求1所述的基于TMS320LF2407A的接地电阻在线检测仪，其特征在于 所述TMS320LF2407A数字信号处理器(6)上还分别连接有IXD显示器(7)、按键输入模块 (8)以及RS232通讯接口(12)。
专利摘要本实用新型公开了一种基于TMS320LF2407A的接地电阻在线检测仪，包括电流钳口、前置放大模块、程控有源滤波器、电压钳口、功率放大模块、低频变频信号发生器、分压模块、耦合电压采样模块和TMS320LF2407A数字信号处理器；电流钳口、前置放大模块和程控有源滤波器依次相连后接入到TMS320LF2407A数字信号处理器的一个输入口；电压钳口、功率放大模块和低频变频信号发生器依次相连后接入到TMS320LF2407A数字信号处理器的一个输出口；电压钳口、分压模块与耦合电压采样模块依次连接后接入到TMS320LF2407A数字信号处理器的另外一个输入口。本实用新型取得的有益效果是(1)通过TMS320LF2407A数字信号处理器，可精确的对所采集到的数据进行处理，因此测量精度高，误差小；(2)结构简单，价格低廉。
文档编号G01R27/20GK201576056SQ20092022653
公开日2010年9月8日 申请日期2009年9月18日 优先权日2009年9月18日
发明者刘承禄, 刘文波, 刘西红, 庞志文, 张涛, 栾国军, 武志刚, 王思成, 胡晓东, 高金伟 申请人:山东电力集团公司潍坊供电公司