一种地网装置工频特性综合测试装置和测试方法

技术领域

本发明属于电力测试技术领域，具体涉及一种基于变频抗干扰技术进行地网工频特性参数测试和状态安全评估的检测装置和测试方法。

背景技术

接地系统是电网的重要组成部分，其主要作用是把电气设备与大地连接，提高稳定的参考地电位，为故障电流和雷击电流提供泄放通道，因此接地系统对电网的安全稳定运行具有非常重要的意义。在电力系统中，最大的电气事故有很多是和接地装置的缺陷有关。针对地网工频特性测试与安全评估主要以工频接地阻抗测量为主要依据。接地电阻是接地装置相对于无穷远电位与流入大地电流的比值。实际测量中电压极不可能设在真正的无穷远处，而电流极的存在又会使地中的电流场发生畸变从而影响到地面的电位分布，所以接地电阻的测量会存在误差。围绕着如何尽可能有效地减小测量误差、测得尽量真实的接地电阻值，电力工作者提出了各种各样的测量方法和测量仪器。根据测试时施加的电流信号的频率可分为工频电流法和变频电流法；根据电极位置布局可分为电压降法和三极法。下面对上述测试方法进行简单分析。

1)工频电流法是通过给接地装置注入不小于50A的工频电流，由于测试信号和干扰信号都是50HZ，电压采集模块无法分辨是有效信号和干扰信号，导致测试结果存在较大误差。因此，工频电流法存在设备笨重，而且抗干扰能力较差，无法满足大型接地装置的接地电阻的精确测试。

2)变频电流法采用40-60HZ的恒定电流源作为信号源，测试过程中仅接收和测试信号频率一致的信号，这样不但可以有效滤除干扰信号，也提高了满足误差要求的信噪比，使得施加的恒流信号不必太大，大大减小了测试装置的体积和重量。因此，变频电流法抗干扰能力强，测试精度高，现场携带方便，是目前接地装置广泛采用的方法。

根电位降法和三极法，也就是根据测试点G、电压极P以及电流极C三者位置分布来分类的。所谓的电位降法就是通过绘制绘制UPG(PG之间电位差)和dPG(PG之间距离)的曲线来分析接地阻抗的。此种方式的工作量相当大，测试过程较为繁琐，针对大型地网系统的接地阻抗的测试效率太低。另外一种接地阻抗的测试方法就是三极法，可细分为：0.618倍直线法、30°夹角法和远离夹角法由于0.618倍直线法和30°夹角法存在电流线和电位线之间的信号互感现象，对测量的影响较大，所以一般在测量时大多采用远离夹角法。

综上所述，目前主要测试方法为变频电流法，测试回路布局采用远离夹角法。但是此种测试方式也存在以下问题：1、测试设备功能单一，只能测试地网装置的接地阻抗，对于地网装置的其他工频特性参数的测试无能为力；2、采用远离夹角法进行测试回路布线时，由于距离较远，对于电流极和电位极位置的确定比较困难，在布线时无法得知是否满足距离和角度等布线要求，工作效率太低；3、进行分流测试时，由于分流电流信号较微弱，现场干扰信号又强，针对分流电流向量不但要测试幅值还要测试相位，并且需要对多个测试点的向量进行求和计算，目前的测试设备效率较低而且精度较差。

因此，对于新型地网装置工频特性综合测试装置的研制具有重大意义。

发明内容

本发明提供了一种地网装置工频特性综合测试装置和测试方法，提供一种可进行多种工频特性测试的综合检测装置。

为达到上述目的，本发明所述一种地网装置工频特性综合测试装置，1.一种地网装置工频特性综合测试装置，其特征在于，包括电连接的系统主机和信号接收器，所述系统主机包括主机主控单元，和与主机主控单元电连接的主机人机交互单元、测试信号输出单元以及信号处理采集单元；

所述主机主控单元用于根据设置的参数指令，对主机人机交互单元、测试信号输出单元以及信号处理采集单元发送操作指令，接收信号处理采集单元和信号接收器发送的测试数据，根据测试数据计算测试结果，并将测试结果发送至主机人机交互单元；

主机人机交互单元用于供操作者设置参数、发送的测试项目命令或者查询测试结果；信号处理采集单元用于将采集到的对电压、电流信号换成数字信号后，并将转换的数字信号传送给主机主控单元；测试信号输出单元用于根据主机主控单元的指令，输出测试所需频率的电压信号；

所述信号接收器包括接收器主控单元，以及与接收器主控单元电连接的接收器人机交互单元和信号处理采集模块，所述信号处理采集模块和电流电压传感器连接；所述接收器主控单元用于接收接收器人机交互单元发送的测试项目命令或者测试参数设置信息、信号处理采集模块发送的电压和电流的幅值、相位信息，对接收到的信息进行计算后传递至系统主机；所述接收器人机交互单元用于供操作者执行不同的测试指令或查询数据；所述信号处理采集模块用于对电流电压传感器采集到的模拟信号进行滤波、放大处理，将特定频率的信号检出，并进行模数转换，送入接收器主控单元。

进一步的，测试信号输出单元包括依次连接的信号整流模块、逆变控制模块、滤波单元和输出切换单元。

进一步的，信号整流模块为全桥整流电路、电感L1、电容C4、电阻R4和电阻R5；所述全桥整流电路的输入端与交流电源连接，输出端第一端子和电感L1第一端连接，电感L1另一端与电容C4的正极、电阻R4的第一端连接，输出端第一端子和电容C4的负极、电阻R5的第二端以及电源GND连接；电阻R4的第二端、电阻R5的第一端和引出线连接。

进一步的，逆变控制模块为由三极管组成的全桥逆变电路。

进一步的，主机主控单元上连接有主机定位模块，所述接收器主控单元上连接有接收器定位模块；所述主机定位模块用于获取参考点的位置信息，并传递至主机主控单元；接收器定位模块用于将电流极或者电压极的位置信息发送给接收器主控单元。

进一步的，系统主机和信号接收器通过无线传输通信模块通讯。

基于上述的测试装置的测试方法，包括以下步骤：

通过主机人机交互单元想发送测试指令；

主机主控单元控制测试信号输出单元测试所需的电压信号，所述电压信号注入被测大地中，由主机信号处理采集单元和接收器信号处理采集单元采集电压信号和电流信号并发送给主机主控单元，主机主控单元根据各频点的电压信号、电流信号计算出测试结果，将测试结果发送给主机人机交互单元显示。

进一步的，在测试前，利用主机定位模块和接收器定位模块采集的位置信息，计算测试点与电压极距离，测试点与电流极距离和角度，判断电压极、电流极的布局是否满足测试需求。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：

1、一机多用：该装置可进行地网接地阻抗测试、分流系数测试，同时也可完成跨步电压测试和接触电压测试等，功能丰富，携带方便，操作简单，目前市场上还没有此类多功能设备。

2、抗干扰性能优良：本测试系统测试电源采用40Hz-60Hz(按1Hz或5Hz与50Hz相邻对等频率)的交流电源自动选频跟踪测试，能在强干扰环境下准确测量后换算到工频50Hz下的数据，通过主控单元、逆变控制单元和信号处理采集单元实现此功能，由主控单元控制逆变控制单元完成40-60Hz的变频信号输出，信号处理采集单元计算分析对各频率点对应的阻抗测试值，最后将各频点测试结果进行换算，因此测量的准确性和等效性进一步得到提高。

3、GPS定位功能：可自动定位电压极和电流极的位置信息，由主机进行距离和角度的自动计算，方便查看电压极、电流极的布局是否满足测试需求，使得工作效率明显提高。

4、无线选频遥测功能：主机能够通过无线方式发送指令给接收器，接收器根据指令完成电压或者电流信号的选频采集测量，同时将采集的数据再发送给主机，由主机进行数据统计记录和矢量和计算，使得分流系数测试、接触电压和跨步电压等测量变得更加准确、高效。

附图说明

图1为系统主机原理框图；

图2为信号接收器原理框图；

图3为主机主控单元原理图；

图4为主机人机交互单元原理图；

图5为信号整流模块原理图；

图6为逆变控制模块原理图；

图7为滤波单元原理图；

图8为输出切换单元原理图；

图9为信号处理采集单元原理图；

图10为主机GPS定位模块原理图；

图11为主机无线传输通信模块原理图；

图12为接收器主控单元原理图；

图13为接收器人机交互单元原理图；

图14为电压电流传感器原理图；

图15为接收器GPS定位模块原理图；

图16为接收器无线传输通信模块原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供高信噪比、高精度、高效安全的地网综合检测装置，一种地网装置工频特性综合测试装置，由系统主机和信号接收器构成。

参照图1，系统主机包括主机主控单元、主机人机交互单元、信号整流模块、逆变控制模块、滤波单元、输出切换单元、信号处理采集单元、主机无线传输通信模块和主机GPS定位模块。

主机人机交互单元、主机无线传输通信模块和主机GPS定位模块均与主机主控单元双向通讯连接，信号整流模块的输入端和主机主控单元连接，信号整流模块的输出端和逆变控制模块的输入端以及输出切换单元的输入端连接，逆变控制模块的输入端和主机主控单元连接，逆变控制模块的输出端和输出切换单元的输入端连接，输出切换单元的输入端和主机主控单元连接，输出切换单元的输出端和信号处理采集单元的输入端连接，信号处理采集单元的输出端连和主机主控单元的输入端连接。

其中，主机主控单元是整个系统的核心部分，根据设置的参数指令或者各单元返回的数据信息，对其他单元发送操作指令，并且进行数据的处理计算，主机主控单元接收主机人机交互单元所设置的参数或者测试项目指令，同时读取主机GPS定位模块的定位信息和无线传输通讯模块所接收到的接收器定位信息，计算出主机与电压极和电流极的距离；主机主控单元调控信号整流模块和逆变控制模块输出设置频率的电压、电流信号，同时控制信号处理采样单元执行阻抗值、分流系数、跨步电压以及接触电压的分析计算并将测试结果发送至主机人机交互单元；

信号处理采集单元的主要作用是对滤波单元中电阻R7两端的电压，信号整流模块中电阻R5两端的电压，输出切换单元中电阻R8所流过的电流信号进行滤波处理后，再经模数转换芯片转换成数字信号后，将转换的数字信号传送给主控单元进行处理计算。

主机人机交互单元是供操作者设置参数、发送的测试项目命令或者查询测试结果的通道单元；

信号整流模块的作用是将外部提供的交流信号转换为幅值可调的直流电压源，作为逆变控制模块和输出切换单元的输入信号，由主机主控单元进行幅值调节控制；

逆变控制模块的作用是将直流电压源转换为频率可调节的交流信号，频率调节受主机主控单元的控制；

滤波单元的主要作用是对逆变控制模块输出的交流信号进行滤波处理，使逆变单元的输出变为纯正弦波，满足测试需求；

输出切换单元的主要作用根据主机主控单元的操作命令，切换直流信号和交流信号输出，满足不同测试项目的输出需求。

主机无线传输通信模块用于和接收机的无线通讯模块进行数据传输，实现主机对接收机的控制和信息互传；

主机GPS定位模块的主要作用是获取参考点的位置信息，通过接收到的电流极和电压极的位置信息进行距离和角度的计算，所述角度为参考点—电流极两点之间的引线和参考点—电压极两点之间引线的角度。

参照图2，所述信号接收器主要包括接收器主控单元、接收器GPS定位模块、接收器人机交互单元、接收器无线传输通信模块、电流电压传感器、信号处理采集模块。

无线通讯模块和接收器主控单元双向通讯连接，接收器GPS定位模块、接收器人机交互单元以及信号处理采集模块的输出端均与接收器主控单元的输入接口连接，电流电压传感器的输出端和信号处理采集模块的输入端连接。

其中，接收器主控单元的主要作用是接收接收器人机交互单元发送的测试项目命令或者测试参数设置信息、信号处理采集模块发送的电压和电流的幅值、相位信息、接收器GPS定位模块的发送的电流极或者电压极位置，对接收到的信息进行计算处理后，再控制接收器无线传输通信模块将结果各点的接触电压值以及位置信息、各点的电流分流的大小、相位以及位置信息)发送给主机无线传输通信模块，此位置信息是指在进行分流系数测试时测试点的位置；

接收器GPS定位模块的主要作用是将电流极或者电压极的位置信息发送给接收器主控单元；

接收器人机交互单元的主要作用是供操作者执行不同的测试指令或者查询相关数据，测试指令包括：跨步电压测试指令、接触电压测试指令、分流系数测试指令，查询数据包括：各点的跨步电压数据、各点的接触电压数据、各点的分流电流矢量数据，接收器人机交互单元是操作者和接收器主控单元的沟通通道；

接收器无线传输通信模块是主机和接收器信息交换的桥梁，接收器通过无线传输模块将定位信息和电流电压测试结果发送给主机，主机通过无线传输模块将准备就绪信息发送给接收器，接收器根据接收内容提示操作者进行下一步操作；

电流电压传感器的主要作用是用于测试架空线或者电缆上的分流信号或者是接触电压和跨步电压等，同时将采集的模拟信号送入信号处理采集模块；

信号处理采集模块的主要作用是对电流电压传感器采集到的模拟信号进行滤波、放大处理，将特定频率的信号检出，并进行模数转换，送入接收器主控单元进行计算转换，接收器主控单元将信号处理采集单元采集的电流信息和相位信息同主机输出的信号进行对比，并根据电流传感器的变比得出电流幅值大小和角度，从而得到分流电流的矢量值；接收器主控单元将信号处理单元采集的电压幅值按照电压传感器的转换比还原为原始的模拟信号有效值，得到跨步电压和接触电压。

1、系统主机实施方案

参考图3所示，主机主控单元主要作用是完成与系统其他功能单元的信息交换，同时控制功能单元执行相应的操作指令，其中芯片U1是本单元的控制核心，芯片U1型号为AT89S52。U1的1至4脚分别接至主机人机交互单元的K1至K4引脚，完成按键操作信息的接收；U1的5至7脚分别接主机人机交互单元的P14至P16脚，完成菜单和结果显示的控制；U1的第8脚接芯片U3的第11脚，完成锁存器的控制；U1的第9脚和电阻R1的一端、电容C3的负极以及按钮S1的一端相连，R1的另一端与电源GND)相连，电容C3的正极与电源VCC以及按钮S1的另一端相连，完成上电复位和按键复位功能；U1的第10脚和第11脚分别接继电器K2的动触点，K2的两组常闭触点分别接主机GPS定位模块的RXD1和TXD1，K2的两组常开触点分别接主机无线传输通信模块的RXD2和TXD2，K2线圈的一端接电源GND，K2线圈的另一端接三极管Q1的发射极，三极管Q1的基极接U1的第16脚，三极管Q1的集电极接电源VCC，实现主机主控单元与两个无线传输通信模块之间的数据接收的切换；U1的第12至15脚分别接信号整流模块的VT1至VT4引脚，完成对整流信号幅值的控制；U1的第17脚接输出切换单元的RELAY1引脚，用于控制输出信号的切换，即直流电压信号和交流信号的切换，其中直流电压信号用于对电压极和电流极接线的绝缘检测，交流信号主要接地阻抗测试、分流测试、跨步电压测试、接触电压测试过程中的信号源；U1的第18脚与电容C1的一端、晶振Y1的一端相连，C1的另一端接电源GND,U1的第19脚与电容C2的一端、晶振Y1的另一端相连，C2的另一端接电源GND,实现芯片U1时钟信号的输入；U1的第20脚接电源GND；U1的第21至24引脚分别接信号处理采集单元的F_CLK4至F_CLK1引脚，完成对信号的程控滤波处理；U1的第25至28引脚分别接逆变控制模块的IGBT4至IGBT1引脚，完成对交流信号频率的调节；U1的第31脚接电源VCC；U1的第32至39引脚分别接排阻R3的第9至2引脚，排阻的第1脚接电源VCC；U1的第40脚接电源VCC；

芯片U3的第1脚和第10脚接电源GND，U3的第20脚接电源VCC，为芯片U3提供工作电压；U3的第2脚与信号处理采集单元中芯片U6的第19脚连接，U3的第5脚与信号处理采集单元中芯片U6的第17脚相连，U3的第6脚与信号处理采集单元中芯片U6的第16脚相连，U3的第3脚与U1的第39脚相连，U3的第4脚和U1的第38脚相连，U3的第7脚与U1的第37脚相连，完成信号的锁存控制。

参图4所示，主机人机交互单元主要由按键和液晶屏构成，液晶屏型号为LCD12864，按键的主要作用是完成操作指令信息的输入，液晶屏的主要作用是显示功能菜单和数据结果。其中按键S3、S4、S5和S6的一端分别与电源GND相连，按键S3、S4、S5、S6的另一端分别与主机主控单元的K1、K2、K3、K4相连，S3按键按下后用于循环选择测试项目：接地阻抗测试、分流测试；S4按键按下后实现对设置参数的修改作用，可使数值逐步增大；S5按键按下后实现对设置参数的修改作用，可使数值逐步减小；S6按键按下后实现确认功能，可进入被选测试项目的测试界面或者子菜单；液晶屏J1的第1脚、20脚与电源GND相连，J1的第2脚、第19脚、电阻R2的一端与电源VCC相连，J1的第3脚与电阻R2的中间滑动端相连，J1的第4至6脚分别与主机主控单元U1的第5至7脚相连，J1的第7至14脚分别与主机主控单元U1的第39至32脚相连。

参照图5所示，信号整流模块的主要作用是通过可控硅全桥整流电路，将电源的AC220V转换为幅值可调整的直流电压信号，供给输出切换单元和逆变控制单元，进行变频控制。其中可控硅Q2的阳极与电源AC220V的L端、可控硅Q3的阴极相连，可控硅Q2的阴极与可控硅Q4的阴极、电感L1的一端相连，可控硅Q4的阳极与可控硅Q5的阴极、电源AC220V的N端相连，可控硅Q5的阳极与可控硅Q3的阳极、电容C4的负极、电阻R5的一端以及电源GND相连，可控硅Q2、可控硅Q3、可控硅Q4以及Q5的控制极分别与主机主控单元的U1的VT1、VT2、VT3、VT4相连，电感L1的另一端与电容C4的正极、电阻R4的一端、逆变控制模块以及输出切换单元相连，电阻R4的另一端与R5的另一端以及信号处理采集单元相连。

参照图6所示，逆变控制模块主要作用是将信号整流模块输出的直流信号转换为信号频率范围在40Hz—60Hz内并且可调的交流信号，并将该信号送入滤波单元，滤波之后作为系统测试的交流源。包括三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8和三极管Q9，其中三极管Q6的集电极与整流模块的输出U1、二极管D1的负极、三极管Q8的集电极、二极管D3的负极相连，三极管Q6的门极与主机主控单元U1的IGBT1相连，三极管Q6的发射极与D1的正极、三极管Q7的集电极、二极管D2的负极、逆变输出端U3相连，三极管Q7的门极与主机主控单元U1的IGBT2相连，Q7的发射极与电源GND、二极管D2的正极、Q9的发射极、二极管D4的正极相连，三极管Q8的门极与主机主控单元U1的IGBT3相连，三极管Q8的发射极与D3的正极、三极管Q9的集电极、二极管D4的负极、逆变输出端U4相连，三极管Q9的门极与主机主控单元U1的IGBT4相连。

参照图7所示，滤波单元的主要功能是对逆变控制模块的输出电压信号进行滤波处理，保证输出信号近似正弦波并且无其他杂波，包括电容C5、电容C6、电感L2、电阻R6和电阻R7其中，电容C5的一端与电感L2的一端、逆变控制模块输出端U3相连，电感L2的另一端与电容C6的一端、电阻R6的一端和滤波单元输出端U5相连，电容C6的另一端与电容C5的另一端、逆变控制模块的输出端U4、电阻R7的一端、滤波单元输出端U6相连，电阻R6的另一端与电阻R7的另一端以及滤波单元输出端U7相连。

参照图8所示，输出切换单元的主要作用是根据测试需求，切换整流模块的直流信号输出和滤波单元的交流信号输出。包括继电器K1、三极管Q10和电阻R8，其中，继电器K1线圈的一端接接电源GND,线圈的另一端与三极管Q10的发射极相连，三极管的基极与主机主控单元芯片U1的RELAY1端子相连，三极管的集电极接电源VCC。继电器的两个常闭触点分别与滤波单元的输出端U5、U6相连，继电器的两个常开触点分别与信号整流模块的输出端U1、电源GND相连。继电器K1的上部动触点与电阻R8的一端、采样端I1相连，电阻R8的另一端分别与采样端I2、输出端Uo1相连，继电器K1的下部动触点与输出端Uo2相连，输出端Uo1和输出端Uo2分别于主机的输出端相连，分别对应主机参考点和电流极两个输出端子。

参照图9所示，信号处理采集单元的主要作用是对电压电流信号进行滤波处理后再经模数转换芯片采集后，将转换的数字信号传送给主机主控单元进行处理计算，主要包括芯片U4、芯片U5、芯片U6和三极管Q11，芯片U4和芯片U5的型号均为LTC1069-6IS8，芯片U6的型号为TLC2543。继电器K3实现直流分压信号和交流分压信号的切换，芯片U4主要完成对电压信号的程控滤波处理，芯片U5实现对电流信号的程控滤波，芯片U6实现对程控滤波后信号的模数转换，并将转换的数字信号送给主机主控单元分析计算。

其中，三极管Q11的集电极接电源VCC，Q11的基极接主机主控单元中U1的F_CLK2脚，Q11的发射机接继电器K2线圈的一端，K2线圈的另一端接电源GND，继电器K2的两个常闭触点分别接整流单元输出端电源GND和U2，继电器K2的两个常开触点分别接滤波单元输出端U6和U7，继电器的一个动触点与电源GND1和芯片U4的第1脚相连，继电器的另一个动触点与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端与芯片U4的第4脚相连，芯片U4的第2脚接电源VCC1，芯片U4的第3脚接电源GND1，U4的第5脚与电阻R11的一端相连，R11的另一端与主机主控单元U1的F_CLK2脚相连，U4的第6脚和第7脚接电源GND1，U4的第8脚与电阻R10的一端相连，R10的另一端与芯片U6的第1脚相连；

芯片U5的第1脚与输出切换单元的采样端I2、电源GND2相连，芯片U5的第2脚与电源VCC2相连，U5的第3脚与电源GND2相连，芯片U5的第4脚与电阻R12的一端相连，电阻R12的另一端与输出切换单元的采样端I1相连，芯片U5的第5脚与电阻R14的一端相连，R14的另一端与主机主控单元U1的F_CLK3脚相连，芯片U5的第6脚和第7脚接电源GND2，芯片U5的第8脚与电阻R13的一端相连，电阻R13的另一端与芯片U6的第7脚相连；

芯片U6的第10脚、第13脚与电源GND相连，芯片U6的第15脚与电源VCC相连，芯片U6的第16脚与主机主控单元芯片U3的Q3脚相连，芯片U6的第17脚与主机主控单元芯片U3的Q2脚相连，芯片U6的第18脚与主机主控单元芯片U1的F_CLK4脚相连，芯片U6的第19脚与主机主控单元芯片U3的Q1脚相连，芯片U6的第20脚与电源VCC、电容C7的一端，电容C7的另一端接电源GND。电阻R15的一端与电源VCC相连，电阻R15的另一端与R16的一端、稳压管D1的第3脚、芯片U6的第14脚相连，电阻R16的另一端与R17的一端、D1的第1脚相连，电阻R17的另一端与D1的第2脚、电源GND相连。

参照图10，主机GPS定位模块，采用高精度GPS定位芯片TD1030，其主要作用是获取参考点的位置信息，通过接收到的电流极和电压极的位置信息进行主机与电压极和电流极的距离和角度的计算；主机GPS定位模块的电源端分别接电源VCC和电源GND，信号输出端分别接主机主控单元中RXD1、TXD1以及电源GND。

参照图11，主机无线传输通信模块的主要作用是通过无线方式获取电流极和电压极的位置信息，供主机主控单元进行相关参数计算和修正。主机无线传输通信模块的电源端分别接电源VCC和电源GND,信号输出端分别接主机主控单元中RXD2、TXD2以及电源GND，采用超低功耗的无线模块E41-400M20S，工作频率为433MHZ，通信距离可达3000米。

2、信号接收器实施方案

参照图12所示，接收器主控单元主要由微处理器UX及其外围电路构成，其中C6、C7和无源晶振X1构成接收器主控单元的时钟系统，为接收器主控单元提供工作时序基础；由电阻R1、电容C1构成复位电路，主要实现系统上电时的初始化过程；由继电器K4、三极管Q1构成接收器主控单元和接收器GPS定位模块、无线通信模块的切换动作回路；主控单元通过P00-PO7、P10-P16以及P32-P33这些I/O引脚，实现接收器人机交互单元的数据收发和控制；另外，接收器主控单元通过P20-P24引脚实现对系统AD转换模块的控制和数据读写，从而完成模拟信号的采集和分析。所述信号接收器主要包括接收器主控单元、接收器GPS定位模块、接收器人机交互单元、接收器无线传输通信模块、电流电压传感器、信号处理采集模块。总体来说，接收器主控单元的主要作用是接收接收器人机交互单元、信号处理采集模块、GPS定位模块的信息，对信息进行计算处理后，再控制接收器无线传输通信模块将结果发送给主机。

其中，微处理器UX的第1脚至第5脚分别与接收器人机交互单元中的P10至P14引脚连接，微处理器UX的第6脚和第7脚分别与接收器人机交互单元中的液晶屏LCD的P15和P16引脚连接，微处理器UX的第8脚和三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极和电源VCC连接，发射极和继电器K4线圈的一端连接，继电器K4线圈的另一端接电源GND，继电器K4的两组常闭触点分别接接收器GPS定位模块的RXD1和TXD1，K4的两组常开触点分别接接收器无线传输通信模块的RXD2和TXD2；微处理器UX的第9脚与电容C1和电阻R1的第一端连接，电容C1的第二端与电源VCC连接，阻R1的第二端与电源GND连接；微处理器UX的第9脚与第10脚分别接继电器K4的两个动触点；微处理器UX的第12脚和第13脚接接收器人机交互单元中的液晶屏LCD的P32和P33，第P14引脚与电流电压传感器的P34端连接；微处理器UX的第18脚与电容C6的第一端以及晶振无源晶振X1的第一端连接，电容C6的第二端和电容C7的第一端均与电源GND连接，微处理器UX的第19脚与电容C7的第二端以及无源晶振X1的第二端连接；微处理器UX的第31脚与电容C4的第一端、电容C5的第一端以及电源VCC连接，C4的第二端和电容C5的第二端均与电源GND连接；微处理器UX的第32脚至第39脚分别与接收器人机交互单元中的LCD的P00至P07引脚连接；微处理器UX的第40脚与电容C2的第一端、电容C3的第一端以及电源VCC连接，C2的第二端和电容C3的第二端均与电源GND连接。

参照图13，接收器人机交互单元主要由按键模块和显示屏构成，其中S11-S15这5个按键构成按键模块，通过给接收器主控单元发送信号，来实现操作命令的设置或者输入；由所示液晶屏LCD和接收器主控单元的I/O口相连，实现菜单、提示信息、过程测量数据、测试结果的显示，提供人机对话窗口。该单元的主要作用是供操作者执行不同的测试指令或者查询相关数据，是操作者和接收器主控单元的沟通通道；

其中按键S11、S12、S13、S14、S15的一端分别与电源GND相连，按键S11、S12、S13、S14、S15的另一端分别与接收器主控单元的P10、P11、P12、P13和P14相连，液晶屏LCD的第1脚和第20脚与电源GND相连，液晶屏LCD的第2脚、第8脚和第19脚与电源VCC连接，液晶屏LCD的第4和5脚分别与微处理器UX的第4和5脚相连，液晶屏LCD的第7至14脚分别与接收器主控单元UX的第39至32脚相连。

参照图14所示，电压电流传感器主要由运放芯片U2A、U3A、继电器K5、三极管Q2、真有效值转换芯片U5及其外围电路构成。其中U2A芯片及其外围电路的主要作用是将柔性卡钳的输出的微弱电压信号经过U2A放大处理后转换为直流信号，主要作用是测量各点的分流信号；U3A芯片及其外围电路的主要作用是将电压传感器输出的电压信号经过U3A放大处理后转换为直流信号，主要作用是测量各点的接触电势；由三极管Q2和继电器K2所组成的电路主要作用是实现分流信号和接触电势信号的采集切换；芯片U5的主要作用是将交流信号转换为真有效值信号，再由AD芯片进行采集分析。

如图15所示，接收器GPS定位模块的主要作用是将电流极或者电压极的位置信息发送给接收器主控单元，由接收器主控单元进行距离的计算。

如图16所示，接收器无线传输通信模块是主机和接收器信息交换的桥梁，接收器通过无线传输模块将定位信息和电流电压测试结果发送给主机，主机通过无线传输模块将准备就绪信息发送给接收器，接收器根据接收内容提示操作者进行下一步操作。

进行地网接地阻抗测试时：

主机人机交互单元发送接地阻抗测试指令，由主机主控单元接收主机GPS定位模块和主机无线通信模块发送的定位信息，对参考点和电流极、电压极的距离进行计算并反馈给主机人机交互单元进行显示；主机主控单元控制信号整流模块、逆变控制模块和滤波单元输出40-60Hz的扫频电压信号，该电压信号通过主机输出切换单元注入被测大地中，由信号处理采集单元采集电压信号和电流信号并发送给主机主控单元，主机主控单元根据各频点的电压信号、电流信号以及电压极和电流极的布置距离进行换算，计算出各个频率点的接地阻抗，发送给主机人机交互单元进行显示。

进行分流系数测试时：

主机人机交互单元发送分流系数测试指令；主机主控单元控制信号整流模块、逆变控制模块和滤波单元输出40-60Hz的扫频电压信号，该电压信号通过主机输出切换单元注入被测大地中，完成分流系数测试所需的信号源的输出；接收器人机交互单元发送分流数据采集命令给信号接收器主控单元，接收器主控单元开始接收主机无线传输通信模块发送的信号源频率信息，接收器主控单元控制其信号处理采集模块对特定频率的信号进行采集，得出电流幅值和相位信息，并通过接收器GPS定位模块读取测试点位置信息；接收器主控单元将各点采集的电流数据和位置信息通过接收器无线传输通信模块发送给主机。主机无线传输通信模块接收信息后传递给主机主控单元，主机主控单元对所有测试点的电流信息进行矢量求和，并计算出分流系数，发送给主机人机交互单元进行显示。

进行跨步电压测试时：

主机人机交互单元发送跨步电压测试指令；主机主控单元控制信号整流模块、逆变控制模块和滤波单元输出40-60Hz的扫频电压信号，该电压信号通过主机输出切换单元注入被测大地中，完成跨步电压测试所需的信号源的输出；接收器人机交互单元发送跨步电压采集命令给接收器主控单元，接收器主控单元开始接收主机无线传输通信模块发送的信号源频率信息，接收器主控单元控制其信号处理采集模块对特定频率的信号进行采集，得出电压幅值和相位信息，并通过接收器GPS定位模块读取测试点位置信息；接收器主控单元将各点采集的电压数据和位置信息通过接收器无线传输通信模块发送给主机无线传输通信模块。主机无线传输通信模块接收信息后传递给主机主控单元，主机主控单元根据测试信号源的注入电流和最大短路故障电流的关系，对各点的测试电压换算成最大短路故障电流下的跨步电压，并发送给主机人机交互单元进行显示，操作人员可通过主机人机交互单元对测试信息进行查阅。

进行接触电压测试时：

主机人机交互单元发送接触电压测试指令；主机主控单元控制信号整流模块、逆变控制模块和滤波单元输出40-60Hz的扫频电压信号，该电压信号通过主机输出切换单元注入被测大地中，完成接触电压测试所需的信号源的输出；接收器人机交互单元发送接触电压采集命令给接收器主控单元，接收器主控单元开始接收主机无线传输通信模块发送的信号源频率信息，接收器主控单元控制其信号处理采集模块对特定频率的信号进行采集，得出电压幅值和相位信息，并通过接收器GPS定位模块读取测试点位置信息；接收器主控单元将各点采集的电压数据和位置信息通过接收器无线传输通信模块发送给主机无线传输通信模块。主机无线传输通信模块接收信息后传递给主机主控单元，主机主控单元对所有测试点的电压信息进行换算并列表记录，同时发送给主机人机交互单元供操作人员查询。

本发明为满足在强干扰环境下准确、高效测得接地装置的各类工频特性参数、完成接地状态安全评估工作，主要用于测试接地网工频接地阻抗、分流系数、跨步电压、接触电压等工频特性参数。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。