[发明专利]一种用于接地装置火花放电条件下的微小电流检测电路

说明书

技术领域

本发明涉及防雷技术领域，更具体地，涉及一种用于接地装置火花放电条件下的微小电流检测电路。

背景技术

在防雷设计中，接地是用来将雷电流顺利泻入地下，以减小它所引起的过电压。接地是防雷保护装置中不可或缺的组成部分。防雷接地电阻主要由两部分组成工频接地电阻和冲击接地电阻。当输、配电线路遭受雷击时，冲击电流通过接地装置向地流散，在冲击电流作用下，经接地体流出的电流密度超过土壤的基础场强时，在接地体周围就会出现一个火花放电区，相当于改变了接地体的有效尺寸，即发生雷击时接地装置的接地电阻会发生改变。已有的研究表明，冲击电阻对输、配电线路的耐雷性能影响显著。因此，开展雷击冲击电阻的研究对输、配电线路防雷而言具有重要意义。

目前，针对冲击电流对接地电阻的影响开展了大量研究，但涉及火花放电对接地电阻的影响的研究不多，且多以仿真为主。因此，开展冲击电流下尤其是出现火花放电时接地装置的接地电阻变化的试验研究，进而提出新的降低接地电阻的方法，提高输、配电线路耐雷水平而言具有重要意义。

目前针对放电电流检测中I/V转换比较常用的方法有两种，其一为电流电压传感器，这种方法简单，并且能保证一定的灵敏度，但是电流电压传感器的成本一般比较高，经济性并不高，其二，采用电阻分压原理实现电流电压转换。针对电阻分压原理，一般有两种结构的电流输入的放大电路实现I/V转换，如图1所示。

图1-(a)为输入电阻将电流转换为电压后再进行放大；图1-(b)是利用负反馈降低输入阻抗，实现电流输入放大。在图1-(a)电路中，电流在Rc上形成电位，再跟随输出端变化，输出端电位为输出幅值，而且这一电位会随着输入电流的变化而变化，变化的电流会直接馈送到管收集极上，从而影响火花放电电流检测的灵敏度。在图1-(b)中，理论上只要的Rc足够大，即使输入的电流很小，也能输出理想的电压V_out，但是在实际电路中，运放的输入阻抗不可能无穷大。同时考虑偏置电流I_b对被测火花放电电流I₊的影响，实际输出为：V_out＝-(I₊-I_b)R_c，当偏置电流I_b大于被测火花放电电流I₊，则被测火花放电电流将会淹没而导致无法检测。

发明内容

本发明提供一种用于接地装置火花放电条件下的微小电流检测电路，该电路有效决了因火花放电电流微弱导致不易检测或者信号失真的难题，提高了接地装置电阻检测的准确度。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种用于接地装置火花放电条件下的微小电流检测电路，其特征在于，包括顺次连接的抗干扰电路、T型负反馈电流电压转换电路和四阶巴特沃斯低通滤波器；接地装置火花放电电流经抗干扰电路后输出到T型负反馈电流电压转换电路的电流输入端，T型负反馈电流电压转换电路的电压输出端连接到四阶巴特沃斯低通滤波器电压输入端。

进一步地，所述抗干扰电路包括三同轴插座、第一低阻抗放大器T1和第二低阻抗放大器T2，电阻R31、R32、R33，电容C3；电阻R31的一端与电阻R32的一端连接，电阻R31的另一端经三同轴插座连接到第一低阻抗放大器T1的负输入端，电阻R32的另一端连接到第二低阻抗放大器T2的负输入端，第二低阻抗放大器T2的正输入端经电阻R33连接到第一低阻抗放大器T1的正输入端。

进一步地，所述T型负反馈电流电压转换电路包括LF353运算放大器、电阻R1、R2、Rc；第一低阻抗放大器T1的输出端与LF353运算放大器的负输入端连接，LF353运算放大器的负输入端还与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R1与电阻R2之间的连接点与电阻Rc的一端接地，电阻Rc的另一端接地，电阻R2的另一端与LF353运算放大器的输出端连接，LF353运算放大器的正输入端接地。