专利名称：非接地系统异常记录告警仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于非接地系统异常记录告警仪。

背景技术：
对于一个非接地运行系统，当有电阻接地，交直流干扰时，系统的运行状态将恶化，有可能发生继电器误动，保护装置误动等。
为了满足现场使用的需求，需要记录系统的电压变化，电流变化，接地电阻变化，以及交流接入等异常情况；现有技术中不能实现该监测功能。

发明内容
为了克服现有的非接地运行系统的不能有效监测电压变化、电流变化、接地电阻变化以及交流接入异常情况的不足，本实用新型提供一种能够有效监测电压变化、电流变化、接地电阻变化以及交流接入异常情况的非接地系统异常记录告警仪。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是 一种非接地系统异常记录告警仪，包括壳体，所述壳体上设有电流检测输出端、电压监测正极、电压监测负极和参考接地端，在所述壳体内安装电流输入模块、检测桥臂电路、采样模块、数据处理模块、显示输出模块、告警输出模块和供电模块，所述电流检测输出端与所述电流输入模块连接，所述电压监测正极、电压监测负极与所述检测桥臂电路连接，所述电流输入模块和检测桥臂电路与所述采样模块连接，所述采样模块与所述数据处理模块连接，所述数据处理模块与所述显示输出模块、告警输出模块连接，所述数据处理模块与所述供电模块连接，所述数据处理模块包括 用于读取电流和正极电压、负极电压信号的数据采集单元； 用于计算总电压，并判断总电压是否为零的总电压计算单元； 用于当总电压不为零，计算交流调制信号峰值，并输出交流接入异常信号的交流异常接入告警单元； 用于当正极电压、负极电压之和小于零时，计算接地电阻变化，并将接地电阻输出到显示输出模块的接地电阻计算模块； 所述数据采集单元连接所述总电压计算单元，所述总电压计算单元连接所述交流异常接入告警单元和接地电阻计算模块；所述交流异常接入告警单元连接所述告警输出模块，所述接地电阻计算模块连接所述显示输出模块。
进一步，所述数据处理模块连接按键输入模块，所述按键输入模块连接按键。
再进一步，所述供电模块连接可充电电池，所述可充电电池连接充电控制模块，所述充电控制模块连接所述交直流宽范围电源。
所述数据处理模块为单片机。
本实用新型的技术构思为在同一模具盒内，将检测桥臂，电流输入，采样模块，数据处理模块-单片机，显示模块，告警输出模块，按键，交直流宽范围电源，充电控制模块，可充电电池，供电模块，等组成；并全部集成安装，可以做成一小测试盒，对外只需四个接线端钮，方便携带和使用。
本实用新型的有益效果主要表现在1、能够有效监测电压变化、电流变化、接地电阻变化以及交流接入异常情况；2、实时监测，体积小巧，结构简单，使用方便，成木低廉。

图1是本实用新型的内部原理框图 图2是本实用新型的使用接线原理框图 图3是本实用新型的桥接检测原理图 图4是本实用新型的电阻接地故障状态分析原理图--Ua+Ub＞0 图5是本实用新型的电阻接地故障状态分析原理图--Ua+Ub＜0 图6是本实用新型的交流接入该系统故障状态分析波形图 图7是本实用新型的数据处理单片机程序流程图 图8是本实用新型的简化应用实例 具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，按照直流非接地系统应用分析。
图1中被监测非接地运行系统1，连接至本非接地系统异常的监测记录告警系统203，该实用新型对外有四个端钮，其一为电压监测正极21，其二为电压监测负极22，其三为电流监测输出端23，其四为参考接地端24；本非接地系统异常的监测记录告警系统由电流输入2，检测桥臂3，采样模块4，数据处理模块-单片机5，显示输出模块6，告警输出模块7，按键输入8，交直流宽范围电源10，充电控制模块11，可充电电池12，供电模块13等组成。
图2中非接地电源系统201提供给多组非接地负载并联系统202工作电源，该非接地系统异常的监测记录告警系统203与上述非接地系统并联监测运行，所述非接地系统异常的监测记录告警系统203引入参考地24。
图3中R1和R2组成正极检测桥臂，R3和R4组成负极检测桥臂；选取R1＝R4、R2＝R3，分压比K＝R2/(R1+R2)＝R3/(R3+R4)，Rax，Rbx为整个系统的等效接地电阻，系统正常情况下Rax＝Rbx＝∞，系统电压E经过正负桥臂电阻分压后，在参考接地点G的引入后，参考G点电位为零电位，其各点电位Ea＝-Eb＝1/2E，检测桥臂测量点Ua、Ub在电阻分压后测得电压Ua＝-Ub，系统总电压E＝K(Ua+(-Ub))。
本设计，信号采集单元的内阻远大于分压桥臂的等效电阻，可以忽略信号采集单元对分压桥臂的影响，在系统异常时，Rax≠Rbx，Ea、Eb的电位将发生改变，Ua和Ub也不再相等，此时数据处理单元根据Ua和Ub的量来判断故障类型，以及由此计算合成接地电阻大小。
其中图4为Ua+Ub＞0时的等效电阻电路图，Rx为Rax与Rbx的平衡部分电阻，Rx对电路不平衡无影响，Rbx’为最终影响电路不平衡的合成接地电阻。
信号采集处理单元根据Ua，Ub的数值，以及R1、R2、R3、R4已知，根据公式即可计算出Rbx’的数值，其公式经过推导如公式1 公式1 其中图5为Ua+Ub＜0时的等效电阻电路图，Rx为Rax与Rbx的平衡部分电阻，Rx对电路不平衡无影响，Rax’为最终影响电路不平衡的合成接地电阻。
信号采集处理单元根据Ua，Ub的数值，以及R1、R2、R3、R4已知，根据公式即可计算出Rax’的数值，其公式经过推导如公式2 公式2 图6是本实用新型的交流接入该系统故障状态分析波形图。正常时Ea的波形501，正常时Eb的波形502，被交流信号调制后Ea’的波形503，被交流信号调制后Eb’的波形504，正常情况时Ea+Eb＝0，被交流信号调制后，Ea+Eb的值将根据波形时时变化，正半周时，Ea+Eb＞0，负半周时，Ea+Eb＜0，并且交替变化，该电压经电阻分压后反映至Ua和Ub成比例变化，数据处理单元只要根据这一变化规律，即可判断出有交流接入该非接地系统，其交流调制信号峰峰值EEp-p计算如公式3 EEp-p＝K(Ua max-Ua min)公式3 式中Ua max为Ua的最大值 Ua min为Ua的最小值 检测电路取消电压采样和电流采样输出，改由检测桥臂R11、R12，检测桥臂A接参考地，增加一平衡桥臂R13、R14，桥臂电阻全部相等；对角线A-B作为检测点，由对角线的电压UA-B判断是否有电阻接地故障或交流接入故障，U11起隔离作用，U12是计数分配器，驱动LED 0-9输出，LS21为有源蜂鸣器，BT1为可充电电池，DC/DC为交直流通用宽范围开关电源及充电控制器；S1为电源开关，需要复位时关闭后重新开启即可。
当系统正常时，输入电压经检测桥臂电阻R11、R12分压A点接至参考地GND，A点的电位为0V，平衡桥臂R13、R14分压后的B点电位将随着系统的合成电位改变，正常情况下该B点电位等于A点电位，光电隔离器U11保持输出信号0，计数分配器U12输出驱动发光二极管LED0发光(LED0点亮时系统正常)，发光二极管LED1-9不点亮，蜂鸣器LS21不启动。
当系统出现异常情况后，A点参考电位不变，B点电位随着系统的不平衡状态变化，UA-B信号大于D11、D12、R15、R16设定电压后，光电隔离器U11启动，U11输出信号1，计数分配器U12累计计数加一，发光二极管LED0熄灭，对应次数LED1-9点亮，U11输出信号1经过D21、R23驱动三极管Q11，Q11驱动蜂鸣器LS21告警； 交流电接入干扰该系统时，A点参考电位不变，B点电位随着调制信号变化，UA-B信号大于D11、D12、R15、R16设定电压后，光电隔离器U11启动，U11输出信号1，计数分配器U12累计计数加一，发光二极管LED0熄灭，对应次数LED1-9点亮，U11输出信号1经过D21、R23驱动三极管Q11，Q11驱动蜂鸣器LS21告警，调制干扰信号过零时，光电隔离器U11输出端电位在电容C11的作用下不能突变，在下一周期来时，再次将该电位拉高，不至于重复计数； 当故障次数等于9时，计数分配器U12输出Y9为高电平，该电平控制计数分配器U12锁定，同时该信号经过D22、R23驱动三极管Q21，Q11驱动蜂鸣器LS21告警； 蜂鸣器LS21的告警受控于DC/DC电源，当输入电源失压后，由内部电池保持计数次数，蜂鸣器LS21停止告警，减少耗电。
本实用新型应用于交流非接地系统时，信号处理方式同直流状态类似。
在图1所示实施例中，被监测非接地系统1，连接至本非接地系统异常的监测记录告警系统，该实用新型对外有四个端钮，其一为电压监测正极21，其二为电压监测负极22，其三为电流监测输出端23，其四为参考接地端24；本非接地系统异常的监测记录告警系统由电流采样2，检测桥臂3，信号转换4，数据处理单元单片机5，显示输出6，告警输出7，按键输入8，交直流宽范围内置充电电源10，充电控制器11，内置可充电电池12，工作电源输出13等组成。
图3所示实施例中，R1和R2组成正极检测桥臂，R3和R4组成负极参考桥臂；选取R1＝R4、R2＝R3，分压比K＝R2/(R1+R2)＝R3/(R3+R4)，Rax，Rbx为整个系统的等效电阻，系统正常情况下Rax＝Rbx＝∞，系统电压E经过正负桥臂电阻分压后，在参考接地点G的引入后，参考G点电位为零电位，其各点电位Ea＝-Eb＝1/2E，测量点电阻分压后Ua＝-Ub，系统总电压E＝K(Ua-Ub)。
权利要求1.一种非接地系统异常记录告警仪，包括壳体，其特征在于所述壳体上设有电流检测输出端、电压监测正极、电压监测负极和参考接地端，在所述壳体内安装电流输入模块、检测桥臂电路、采样模块、数据处理模块、显示输出模块、告警输出模块和供电模块，所述电流检测输出端与所述电流输入模块连接，所述电压监测正极、电压监测负极与所述检测桥臂电路连接，所述电流输入模块和检测桥臂电路与所述采样模块连接，所述采样模块与所述数据处理模块连接，所述数据处理模块与所述显示输出模块、告警输出模块连接，所述数据处理模块与所述供电模块连接，所述数据处理模块包括
用于读取电流和正极电压、负极电压信号的数据采集单元；
用于计算总电压，并判断总电压是否为零的总电压计算单元；
用于当总电压不为零，计算交流调制信号峰值，并输出交流接入异常信号的交流异常接入告警单元；
用于当正极电压、负极电压之和小于零时，计算接地电阻变化，并将接地电阻输出到显示输出模块的接地电阻计算模块；
所述数据采集单元连接所述总电压计算单元，所述总电压计算单元连接所述交流异常接入告警单元和接地电阻计算模块；所述交流异常接入告警单元连接所述告警输出模块，所述接地电阻计算模块连接所述显示输出模块。
2.如权利要求1所述的非接地系统异常记录告警仪，其特征在于所述数据处理模块连接按键输入模块，所述按键输入模块连接按键。
3.如权利要求1或2所述的非接地系统异常记录告警仪，其特征在于所述供电模块连接可充电电池，所述可充电电池连接充电控制模块，所述充电控制模块连接所述交直流宽范围电源。
4.如权利要求3所述的非接地系统异常记录告警仪，其特征在于所述数据处理模块为单片机。
专利摘要一种非接地系统异常记录告警仪，包括壳体，所述壳体上设有电流检测输出端、电压监测正极、电压监测负极和参考接地端，在所述壳体内安装电流输入模块、检测桥臂电路、采样模块、数据处理模块、显示输出模块、告警输出模块和供电模块，所述电流检测输出端与所述电流输入模块连接，所述电压监测正极、电压监测负极与所述检测桥臂电路连接，所述电流输入模块和检测桥臂电路与所述采样模块连接，所述采样模块与所述数据处理模块连接，所述数据处理模块与所述显示输出模块、告警输出模块连接，所述数据处理模块与所述供电模块连接。本实用新型提供一种能够有效监测电压变化、电流变化、接地电阻变化以及交流接入异常情况的非接地系统异常记录告警仪。
文档编号G01R19/00GK201548606SQ20092020055
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月19日 优先权日2009年11月19日
发明者蒋乐飞, 单金华, 张云华, 张继明, 沈群武, 马慧珍, 汪玉峰, 吴建伟 申请人:浙江省送变电工程公司