一种智能型接地导通测试分析系统的制作方法

1.本发明属于接地网测试技术领域，特别涉及一种智能型接地导通测试分析系统。


背景技术：

2.接地网为变电站设备事故电流提供泄流通道，是电力设备安全运行的可靠保障。接地导通试验作为接地网检查中最重要的测试之一，目的是检查各电气设备的接地引下线之间的电气完整性，测试需要选定一个与主地网连接良好的设备的接地引下线作为参考点，再选定测量点，测量两点之间的直流电阻。接地导通测试可以有效的检查接地引下线腐蚀、断裂等缺陷。
3.按照试验规程要求，对于220kv及以上等级变电站，尤其是运行年限较久的，需要每年进行一次接地引下线导通测试，同时对试验数据与历史数据进行比较，依据数值变化以判断设备接地状况。220kv及以上等级变电站面积大，接地引下线通常有数千个，导通试验主要测试重要设备的接地引下线，其它进行抽测，但必须要做到各电压等级间、各重要设备间的全覆盖。例行试验主要以重要设备测试为主，而新站投运前的交接试验中，为检查安装质量及保存初始数据，通常要做到全面检测。
4.目前现场常用的测试方法是：工作人员至少四人，一人负责仪器操作同时还需记录测试点名称和测试数据，两人进行拉测试线连接测试点，一人呼唱和监护；测试点人员通过对讲机或者大声呼唱，通知位于参考点的人员操作主机进行测试，同时还需手抄记录测试点的编号名称和测试结果，每个间隔抽测一定数量，一天通常只完成1-2个220kv变电站测试工作，工作结束后还需将几百个数据录入电子报告。现状有以下不足之处：
①
参考点离测试点距离较远，呼唱消耗体力也易出错；
②
测试点和测试数据非常多，现场记录耗时长，工作量大，安排工作人员数量多；
③
现场记录数据，后期还需出电子报告或录入pms，
④
现场无法直接对比分析历史数据，不易直观掌握变化趋势。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种智能型接地导通测试分析系统，能够有效的测试接地引下线导通电阻并进行现场分析，极大的减轻了记录现场数据及后期录入电子报告的工作量，减少测试人员安排数量，更加直观的对历次试验数据对比分析，有利于对缺陷接地引下线的状态评价，显著提高了变电站接地导通测试的工作效率，尤其适用220kv及以上变电站或对测试点数量要求高的测试工作。
6.本发明具体为一种智能型接地导通测试分析系统，所述智能型接地导通测试分析系统包括接地导通测试仪、pda、测试导线。
7.所述接地导通测试仪包括数据采集模块、数据处理模块、mcu、第一电源模块、恒流源模块、第一无线通信模块、第一数据存储模块、复位回路、lcd触摸显示屏、第一usb接口；所述接地导通测试仪所述数据采集模块与所述数据处理模块、所述恒流源模块相连接；所述接地导通测试仪所述数据处理模块、所述第一电源模块、所述恒流源模块、所述第一无线
通信模块、所述第一数据存储模块、所述复位回路、所述lcd触摸显示屏、所述第一usb接口均与所述mcu相连接。
8.所述pda包括cpu、第二电源模块、第二数据存储模块、触摸显示屏模块、第二无线通信模块、rfid识别模块、摄像头、闪光灯、音频模块、第二usb接口；所述第二电源模块、所述第二数据存储模块、所述触摸显示屏模块、所述第二无线通信模块、所述rfid识别模块、所述摄像头、所述闪光灯、所述音频模块、所述usb接口均与所述cpu相连接。
9.所述测试导线一端与所述接地导通测试仪所述数据采集模块相连接，另一端与被测接地引下线连接。
10.所述pda与所述接地导通测试仪之间通过所述第一无线通信模块、所述第二无线通信模块进行通信。
11.优选地，所述接地导通测试仪和所述pda的所述第二无线通信模块均采用的是zigbee无线通信协议。
12.优选地，所述接地导通测试仪所述数据处理模块包括差分放大和a/d转换两大部分。
13.优选地，所述pda采用android操作系统，并预装了接地导通测试分析app。
14.优选地，所述接地导通测试分析app，主要有设置模块、测试模块、查询模块三大功能模块。
15.优选地，所述设置模块包括“报警值”和“常规设置”子模块；所述测试模块包括“新建电站”、“电站选择”、“添加测试”、“测试信息”、“输出电流”、“参考点确认”、“测试点/参考点名称录入”、“开始测试”、“结束测试”子模块；所述查询模块包括“当日测试”、“历史测试”、“缺陷数据”、“导出为excel”子模块。
16.优选地，所述“测试点/参考点名称录入”功能子模块，包括三种录入方式：rfid识别、ocr文字识别、手动输入。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
①
安排工作人员可以减少1-2人，无需参考点处仪器操作人员和测试点处手抄设备名称、记录测试数据人员，极大的提高了工作效率，同时省掉后期录入电子报告；
②
基于android系统的接地导通测试分析app操作便捷、功能丰富，提供了rfid识别、ocr文字识别、手动输入等三种录入测试点运行编号名称的方式，可适合各类型变电站，方便测试人员最优选择；历史数据直观对比，有利于数据趋势分析和状态评价。
③
手持pda通过zigbee无线通信控制固定的测试仪，zigbee无线通信功耗低、成本低、抗干扰强等优势更适合变电站接地导通测试工作。
附图说明
18.图1为本发明智能型接地导通测试分析系统工作拓扑结构图；
19.图1中，1为接地导通测试仪，2为pda，3为测试导线，4为zigbee无线通信，5为参考点接地引下线，6为测试点接地引下线；
20.图2为本发明接地导通测试仪结构示意图；
21.图3为本发明pda的结构示意图；
22.图4为本发明pda中接地导通测试分析app主要功能模块示意图；
23.图5为本发明测试流程示意图；
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明一种智能型接地导通测试分析系统的具体实施方式做详细阐述。
25.如图1所示，本发明的智能型接地导通测试分析系统包括接地导通测试仪、pda、测试导线。所述测试导线一端与接地导通测试仪数据采集模块相连接，另一端与被测接地引下线连接。所述pda与所述接地导通测试仪之间通过无线通信模块通信。工作时，pda通过扫描或手动记录测试点运行编号及名称，通过无线通信模块发送测试口令，接地导通测试仪接受响应信号，将测试结果以文字和语音反馈至pda并显示存储。
26.目前市场主流无线通信模块有多种选择，zigbee无线通信协议具有以下特点：功耗低、成本低、抗干扰强、稳定性好、短距离、低速率、双向传输，变电站接地导通测试通常在一个测试两点距离最大在200米之内的空间，且接地导通测试的测试点多、测试时间长、传输数据容量小，基于这些特点，所述接地导通测试仪和pda的无线通信模块均采用的是zigbee无线通信协议。
27.如图2所示，所述接地导通测试仪包括数据采集模块、数据处理模块、mcu、第一电源模块、恒流源模块、第一无线通信模块、第一数据存储模块、复位回路、lcd触摸显示屏、第一usb接口。
28.所述接地导通测试仪数据采集模块与数据处理模块、恒流源模块相连接，采集输入端为四端子，即电流 (c1)、电压 (p1)、电流-(c2)、电压-(p2)，c1、p1为红色接线柱，c2、p2为黑色接线柱，c1、c2接线柱较p1、p2接线柱更粗，四端法可消除导线电阻和接触电阻带来的误差；所述的数据处理模块包括差分放大和a/d转换两大部分，将采集的电压电流信号放大消除干扰并转为数字信号传输至mcu；所述mcu通过两个a/d转换分别测得流过待测电阻r
x
的电流i及电压u，根据欧姆定律计算出导通电阻值r
x
＝u/i，并通过lcd触摸显示屏显示，mcu为接地导通测试仪的微处理器，是整个仪器的核心，所述接地导通测试仪数据处理模块、第一电源模块、恒流源模块、第一无线通信模块、第一数据存储模块、复位回路、lcd触摸显示屏、第一usb接口均与mcu相连接；第一电源模块为测试仪提供电能，包括锂电池、充放电回路，同时电量信息可显示于lcd触摸显示屏；恒流源模块提供测试所需的大电流，其输出电流受mcu控制，提供“10a”、“5a”、“1a”、“自动”四种可选输出测试电流档位，接地导通测试推荐选择“自动”或“5a”；所述第一无线通信模块采用zigbee无线通信协议，其作用是接受pda的控制指令于mcu并反馈mcu执行结果，为加强远距离信号，天线应选用外置鞭状天线；所述第一数据存储模块应能至少保存500个测试数据值；所述复位回路为测试完毕后的自动放电回路，保障操作人员安全；所述lcd触摸显示屏提供人机交互界面，有以下功能模式：是否无线控制、电流选择、测试开始、测试数据显示、保存打印、电量显示等；所述第一usb接口提供外接通信。
29.如图3所示，所述pda包括cpu、第二电源模块、第二数据存储模块、触摸显示屏模块、第二无线通信模块、rfid识别模块、摄像头、闪光灯、音频模块、第二usb接口；所述pda电源模块、第二数据存储模块、触摸显示屏模块、第二无线通信模块、rfid识别模块、摄像头、闪光灯、音频模块、第二usb接口均与cpu相连接。所述cpu为八核64位、主频2.0ghz处理器；所述触摸显示屏模块为工业级电容触控全屏，支持多点触控，考虑到便携性和操作性，尺寸设置为5.5英寸；所述第二电源模块为整个pda供电，包括容量在4500mah以上的锂电池，以
保证至少8h的连续工作，同时具备充电电流控制、电量监测显示功能；所述第二数据存储模块为存储容量为6g ram 128g rom，保障系统和多程序同时稳定流畅运行；所述第二无线通信模块采用zigbee无线通信协议，发送指令至接地导通测试仪并接受其反馈数据，采用内置pcb天线；所述rfid识别模块为内置rfid识别芯片，安装于pda背部上侧正中位置，读取安装了rfid标签的设备，读卡距离3-7厘米，将信息传输至cpu并显示存储；所述摄像头对所测设备标识牌进行拍照ocr识别功能，也可对接地网开挖缺陷处进行拍照取证，主摄应保证1000万以上像素并带自动对焦，同时具备前置摄像头；所述闪光灯为拍照提供补光，亦可作应急照明使用，位于主摄像头旁；所述音频模块包括扬声器、3.5mm耳机听筒、麦克风，起到测试过程数据、仪器、功能的异常报警作用；所述第二usb接口为usb type-c接口，具有数据传输接口和pda充电接口功能。
30.所述测试导线为四根，分别为红色粗线、红色细线、黑色粗线、黑色细线，每根导线一端为鳄鱼夹，与被测接地引下线连接，连接时粗线的鳄鱼夹应置于细线的鳄鱼夹的上方；另一端为u形夹，分别与接地导通测试仪采集模块的四个接线柱连接(红色粗线与c1连接、红色细线与p1连接、黑色粗线与c2连接、黑色细线与p2连接)，黑色的两根导线连接参考点，红色的两根导线连接测试点，红色导线的长度应该保证在100米以上。
31.所述pda采用android操作系统，并预装了接地导通测试分析app；所述pda数据存储采用基于android系统的sqlite数据库；如图4所示，所述接地导通测试分析app，主要有设置模块、测试模块、查询模块三大功能模块。
32.接地导通测试分析app中的设置模块，有“报警值”和“常规设置”两大子模块，报警值阈值默认为50，同时对存储数据表中的缺陷数据进行特殊颜色标记进行设置，默认出厂设置：大于0且小于50mω的，不标记；大于等于50mω且小于200mω的，标记黄色；大于等于200mω且小于1ω的，标记橙色；大于等于1ω的，标记红色；按照规程要求：状况良好的设备测试值应在50mω以下；50mω-200mω的设备状况尚可，宜在以后测试中重点关注，重要的设备宜在适当时候检查；200mω-1ω的设备状况不佳，重要的设备应尽快检查，其他设备宜在适当时候检查；1ω以上的设备与主地网未连接，应尽快检查处理。
33.接地导通测试分析app中的测试模块，有“新建电站”和“电站选择”两大子模块，根据是否初次测量进行选择，在确认电站后通过“添加测试”模块添加测试；进入测试前需输入“测试信息”模块，包括填写测试日期、温湿度、测试人员等；“输出电流”模块提供“10a”、“5a”、“1a”、“自动”四种可选输出测试电流档位；“参考点确认”模块是针对非初次测试，显示历史测试中的参考点供测试人员确认。
[0034]“测试点/参考点名称录入”功能模块中，有三种录入方式：rfid识别、ocr文字识别、手动输入。rfid识别通过pda背部距离被测设备rfid标签3-7厘米，识别设备运行编号及名称信息，如果初次测量，则自动保存新建字段至数据库中，如果已有测试记录，则通过cpu进行匹配数据库中已有相同字段，自动确认并添加新的测试；ocr文字识别即光学字符识别技术，通过扫描图像获取图片中的文字信息，是目前应用十分成熟的识别技术，本发明所述的ocr文字识别通过在编程app时添加ocr文字识别功能，应用时调用pda摄像头对设备标识牌进行拍照并识别设备运行编号及名称文字信息，如果初次测量，则自动保存新建字段至数据库中，如果已有测试记录，则通过cpu进行匹配数据库中已有相同字段，自动确认并添加新的测试；所述的手动输入，为测试点没有标识牌或测试点位置需自定义的情况下，所采
用的一种名称添加方法。
[0035]“开始测试”模块，在参考点和测试点接线完成、名称记录完毕后，进入测试阶段工作；“结束测试”模块指一个阶段测试工作结束或一项测试工作全部结束，将自动保存已测试的所有信息，再次测试需重返测试模块开始。
[0036]
接地导通测试分析app中的查询模块中，包括“当日测试”、“历史测试”、“缺陷数据”三个子模块，具备查询各测试记录，导出数据表为excel格式文件的功能，查询以一个变电站为一个数据库分类，导出为一个变电站或一个测试记录为一个文件。
[0037]
接地导通测试工作前，首先选择参考点，历次测试应选择相同的参考点，以变电站中心位置确定可靠接入主接地网的设备接地引下线为宜，优选地，选择主变压器本体接地引下线为参考点，接地导通测试仪平稳置于参考点旁。根据测试点位置，移动测试点测量导线，布线完成后，开始测试工作。需要说明的是，参考点通常选定一个，若变电站面积非常大，常见于220kv以上电压等级变电站，在安全接线的前提下，且测试导线长度不能满足测试点与参考点之间距离的情况下，可选择2-4个参考点，但应保证不同电压等级间、不同设备区之间应有一定数量的导通测试。根据具体工作需要，选择是否无线控制模式。如测试点很少、复测个别点、两点距离很近等情况，可以选择非无线模式，此模式下pda无需使用。如测试点多、变电站面积大，为保障高效作业，应选择无线模式。
[0038]
以下结合图5测试流程示意图，对本发明无线模式下的测试流程具体实施步骤作说明：
[0039]
s1，打开接地导通测试仪并可靠接地，仪器自检完毕后，选择“无线”模式，进行pda与接地导通测试仪的匹配，匹配通过zigbee无线通信模块搜索连接，匹配完毕后，进入测试；
[0040]
s2，打开pda接地导通测试分析app，登入已注册账号，该账号历史测试数据均保存在pda中，进入app“设置”模块，确认“报警值”，默认出厂报警阈值为50，其它常规设置默认，按需调整。如果该变电站是初次测试，选择“新建电站”手动添加被测变电站，如果本系统有该变电站以往测试信息，通过“电站选择”进行选中；
[0041]
s3，“添加测试”，首先需输入“测试信息”，包括填写测试日期、温湿度、测试人员等，“输出电流”选择“自动”，确认参考点，如初次测试，录入参考点所在设备的运行编号和名称；如非初次，则按照历史数据选择与历史测试相同的参考点，并予以确认；
[0042]
s4，连接好测试仪c1、p1、c2、p2四个端子及参考点测试导线，移动测试点导线，按照设备等级、距离远近合理安排测试顺序，移动导线需两人进行，不得挥动或悬空导线；
[0043]
s5，“测试点/参考点名称录入”，本发明提供三种录入方式，根据速度优先级依次为rfid识别、ocr文字识别、手动输入。大部分地区变电站内设备均已安装rfid标签，通过读取rfid标签信息操作更便捷，应优先使用；针对部分未装rfid标签的变电站或设备，可通过ocr文字识别设备的标识牌，对于既未装rfid标签，标识牌又不清晰的，或接地引下线所属不明确的以及需要自定义的，可手动输入测试点信息。如果初次测量，则自动保存新建字段至数据库中，如果已有测试记录，则通过cpu进行匹配数据库中已有相同字段，以添加新的测试，测试过程中，三种输入方式可以任意切换，默认前一种选择方式，无需每个测试点均要选择方式。
[0044]
s6，测试点接线完毕、名称录入后，点击“开始测试”，pda通过zigbee无线通信模块
向接地导通测试仪发送测试指令，测试仪自动测试，测试完毕自动放电并将测试值通过zigbee无线通信模发送至pda，pda通过不同语音告知测试是否合格，如测试数据合格，自动生成一条测试记录保存至数据库中，并等待下一个测试点扫描；如语音报警，测试人员可在检查接线后重新测试，如反复测试依旧异常，保存缺陷数据并进行特殊标记，同时保存至“缺陷数据库”中；
[0045]
语音短滴一声表示数据合格，连续滴滴声告警数据异常(设定阈值50)，持续长滴声表示接地导通测试仪内部出错告警或无线信号问题；
[0046]
s7，一个测试点测试完成后，进入下一个测试点选择、接线，并录入名称，录入方式默认上一个测试点使用方式，也可根据所需重新选择；如参考点数量不止一个，可以返回重新选择参考点并更换接线；测试完成后，如果初次测量，一个变电站自动生成一个数据表，如果已有测试记录，app对比以往测试点数量最大的一次数据表，对本次测试点完整性进行检查，显示出空白数据测试点，测试人员可选择补测遗漏点或确认结束工作。查询模块包括“当日测试”、“历史测试”、“缺陷数据”，查询结果如表1所示，表中可直观看到特殊颜色标记的缺陷数据，同时还可以将数据导出excel格式文件至pda数据存储中，一个变电站(220kv xx变电站)或一个测试记录(测试n)生成一个文件，后期通过usb接口导出电子报告。
[0047]
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。