[实用新型]直流系统线路接地故障报警仪

说明书

所属技术领域

本实用新型属于电学领域，是一种能在在线的情况下检测出直流控制电源的正线和负线是否存在接地点的检测报警装置。

技术背景

在工业控制现场，很多控制系统采用直流电源供电的方式，如工业控制现场广泛采用的可编程控制器及其分布式外围构成的控制系统中，往往采用直流电作为PLC输入、输出模块及其负载的供电电源。这种系统的线路具有分布范围广，线路多的特点，而且有些设备的供电、测量、控制的电缆还须移动，如电磁阀控制的液压油缸等，在使用过程中很容易造成线路磨损破皮而接地。单独的正线或负线接地并不会影响系统的正常运行，但是如果在正线和负线上同时存在接地点，就会形成短路故障，造成保护开关跳闸而且送电不上。由于线路分布范围广，查找接地点往往需要花费很长的时间，从而导致生产的长时间中断。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种直流系统线路接地故障报警仪，能在线监测出直流控制电源及是否存在接地点，包括系统的硬接地故障和线路在移动过程中发生过的短时接地故障。一旦装置检测到系统存在接地点或曾经发生接地故障，装置就会记录下来，同时发出报警声提醒设备维护人员及时处理，从而避免正线和负线同时接地而导致的短路故障的发生。

实用新型的技术方案：直流系统线路接地故障报警仪，电路由接地故障检测部分、模数转换部分、单片机运算处理部分、显示报警部分组成。其特征在于电路由接地故障检测部分：监测装置引出三个接线端，分别连接到被监测直流电源的正线、负线以及大地。R1、R2、R3、R4四个电阻串联连接，其中R1=R4，R2=R3，并将R2、R3之间的连接点与大地相连，同时该点还与电路板上的模拟地和数字地相连。

R2为电压取样电阻，为的是取出被测电路的电压信号作为接地故障判断的依据，同时也使这个取样的电压信号在模数转换模块的输入电压范围之内。

接地故障信号检测的原理：假设直流电压为Ud，如果正线和负线都不存在接地点，电阻R1和R2上的电压之和在Ud/2 左右（受正负线对地分布电容的影响，可能有所偏差），R3和R4上的电压之和也在Ud/2 左右。如果正线存在接地点，则正线的电位与地电位相等，那么R1和R2上的电压之和约为0V，R3和R4上的电压之和为Ud；同理，如果负线接地，R1和R2上的电压之和约为Ud，R3和R4上的电压之和约为0V。从以上的分析可以看出，无论正线接地还是负线接地，都将导致电阻R2上电压的变化，通过检测电阻R2两端电压的变化，就能判断直流系统是否存在接地点。

R2上电压信号被送至模数转换模块U1的输入端VIN+和VIN-，模数转换模块上的模拟量接地端A GND、数字量接地端D GND和VIN-都连接至装置供电电源的负端，从DB0~DB7输出的数字量信号被送至单片机U2的P2口，单片机的P0口连接至四位数码管的段选线，P1.0~P1.3连接至四位数码管的位选线。

本实用新型的优点：①接地故障信号检测电路简单、实用、可靠；②具有直流电压值及接地次数记录显示功能；③具有动态接地记录功能。对于某些移动电缆，在静止时不接地，在移动过程中却可能发生过的短时的接地故障，该仪器也能将这一过程记录下来，维护人员可以调阅接地次数进行分析判断。

附图说明

图1为本实用新型总电路图。图2为接地故障检测部分电路图。

图中：R1、R2、R3、R4为串联分压电阻， R1=R4，R2=R3，将R2和R3连接的中点与大地相连， 其中R2为取样电阻。

集成块U1为模数转换模块，用于将R2上取样的电压模拟量信号转换为数字量信号。

集成块U2为单片机，用于对取样来的电压信号运算处理。

U3为四位数码管，用于显示电压值和接地次数。

SW0为四位数码管显示内容的转换开关。

Q1是一个PNP型三极管，起放大作用，为蜂鸣器BUZ工作提供足够的电流。

具体实施方式

下面结合附图的实施例进一步说明本实用新型的内容。

如图如示，在制作完成的电路板上引出三个接线端子，分别是R1上引出的正线接线端，从R4上引出的负线接线端，从R2和R3连接的中点引出的地线接线端。

使用时，将故障引出的正线接线端连接至所监视直流电源的正极，负线接线端连接至电源的负极，地线接线端与大地相连。接线无误后，送上直流电源，直流系统线路接地检测报警仪就开始工作。通过切换转换开关SW0，在4位数码管上可以查看直流电源的电压值和接地故障次数记录。维护人员在对系统进行点检时，如果发现蜂鸣器报警，则说明系统现在或曾经发生过线路接地故障。这样就提醒维护人员及时将这一接地故障排除，避免正线和负线同时接地故障的发生。