一種桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量方法與裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量方法與裝置，包括采用磁場法判斷接地體的埋設(shè)方位；利用四極法測量接地體附近土壤的土壤電阻率；根據(jù)土壤電阻率選擇注入電流頻率范圍，測得一組桿塔接地電阻測量值，修正測量結(jié)果，得出桿塔接地電阻的測量準(zhǔn)確值。本發(fā)明提供裝置和方法可以不斷開接地引線實(shí)現(xiàn)對桿塔接地電阻值的準(zhǔn)確測量，首先通過對接地體埋設(shè)方位的判斷實(shí)現(xiàn)垂直布極，提高測量的準(zhǔn)確性；其次通過對桿塔附近土壤電阻率的測量選擇注入的電流頻率，提高測量方法對不同桿塔土壤環(huán)境的適應(yīng)性；無需斷開接地引線，提高測量接地電阻的工作效率。對于桿塔接地電阻的計(jì)算，采用平均值法，使測量誤差達(dá)到最小，提升測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【專利說明】
一種桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量方法與裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及桿塔接地電阻測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量方 法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 避雷線作為輸電線路最基本的防雷措施之一，既保護(hù)線路免受雷電直擊，同時(shí)也 與支撐桿塔、接地裝置共同構(gòu)成雷電流的泄流通道。接地裝置由埋在大地中的接地體及接 地引線構(gòu)成，是整個(gè)泄流通道最重要的部分，而接地電阻是衡量接地裝置的主要參數(shù)。當(dāng)雷 電流經(jīng)泄流通道流入大地時(shí)，接地裝置上的壓降將使避雷線獲得一個(gè)對地電位，如果接地 電阻過大將導(dǎo)致避雷線電位升高產(chǎn)生反擊過電壓使線路跳閘。
[0003] 因此桿塔接地電阻值直接影響輸電線路的跳閘次數(shù)，對電網(wǎng)的運(yùn)行有至關(guān)重要的 作用。符合規(guī)程要求的接地電阻是安全、穩(wěn)定地輸送電力的保證。因此準(zhǔn)確、高效地測量桿 塔接地電阻值具有重要的工程意義。而目前工程上普遍采用的桿塔接地電阻測量方法準(zhǔn)確 性卻不盡如人意，現(xiàn)今工程中普遍使用的桿塔接地電阻測量方法主要有以下幾種：
[0004] 1)三極法
[0005] 三極法是目前工程項(xiàng)目中被采用最廣泛的一種桿塔接地電阻測量方法。該方法基 于電壓電流原理，采用布置電流極電壓極的方式進(jìn)行測量，測量時(shí)，向接地體中注入電流信 號I，并測量電壓極上的電壓U，最后得到桿塔接地電阻值R=U/I，但該方法的前提是在土壤 均勻且接地體被看作半球體的等效條件下，通過理論計(jì)算可以得到電壓極距接地體的距離 比上電流極距接地體的距離為0.618,理論上將電壓極位于零電位點(diǎn)，因此也將此方法稱為 0.618 法。
[0006] 三極法在測量過程中要求沿著接地體的埋設(shè)方位垂直布設(shè)測量電極，然而在工程 實(shí)際中，由于施工圖紙的遺失等因素，接地極的埋設(shè)方位往往未知，因此垂直布極通常難以 得到實(shí)現(xiàn)，因此測量的準(zhǔn)確性也難以得到完全的保證。此外，由于注入接地體的電流通常為 工頻電流，因此在測量過程中需斷開接地引線，而在實(shí)際中，雷電流的泄流通道包含了接地 引線，斷開接地引線的測量結(jié)果也無法準(zhǔn)確反映接地體的真實(shí)阻值情況。且由于測量過程 中需斷開桿塔接地引線，因此大大增加了測量的工作量，效率不高。
[0007] 2)高頻并聯(lián)法
[0008] 布極方式類似于三極法的高頻并聯(lián)法實(shí)現(xiàn)了不斷開接地引線下桿塔接地電阻值 測量，其利用的原理是向接地體注入10kHz高頻電流，由于避雷線電感值遠(yuǎn)大于接地體電感 值，當(dāng)注入高頻信號時(shí)，絕大部分電流會經(jīng)過接地引線流入接地體中，因此可以實(shí)現(xiàn)對接地 體電阻的在線測量。
[0009] 然而由于不同桿塔，接地體的阻抗和桿塔的感抗不盡相同，不同桿塔所埋設(shè)土壤 的土壤電阻率也不同，高頻法注入的穩(wěn)定10kHz頻率電流對桿塔所處環(huán)境的適應(yīng)性也難以 得到保證。因此，高頻法的準(zhǔn)確性也有待提高。
[0010] 3)鉗表法
[0011] 二十世紀(jì)九十年代鉗形表的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了不完全斷開接地測量桿塔接地電阻值，其 最大的優(yōu)點(diǎn)即是測量時(shí)無需布置電極，即無需知道桿塔接地體的埋設(shè)方位，只要將鉗表夾 在接地引線上，便能進(jìn)行測量。與傳統(tǒng)的需要布極的三極法相比，該方法大大減輕了人力物 力，提高了測量速度。
[0012] 而鉗表法由于利用電磁感應(yīng)的原理，在測量桿塔接地電阻時(shí)極易受到干擾，因此 測量的準(zhǔn)確性通常難以得到保證。一般情況下，鉗表法只在從變電站出來的前幾基桿塔的 測量上擁有較高的準(zhǔn)確性。
[0013] 綜上所述，目前桿塔接地電阻測量的主要缺陷有：
[0014] ①接地體埋設(shè)方位不明確；
[0015] ②需斷開接地引線、注入電流頻率單一；
[0016] ③未考慮土壤電阻率的影響。
[0017] 因此，需要研究一種能準(zhǔn)確布極且在不斷開接地引線的情況下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量桿塔 接地電阻的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 本發(fā)明的目的是研究一種桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量裝置及方法，實(shí)現(xiàn)對桿塔接地電 阻的準(zhǔn)確測量。本方法實(shí)現(xiàn)了對接地體埋設(shè)方位的判斷，從而在測量過程中實(shí)現(xiàn)與接地極 方向的垂直布極方式;本方法實(shí)現(xiàn)了不斷開接地引線測量，從而測量結(jié)果中包含了接地引 線的阻值，具有更加準(zhǔn)確的測量結(jié)果;本方法通過對土壤電阻率的測量，實(shí)現(xiàn)注入電流頻率 的選擇，對不同的桿塔具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。本方法克服了普遍使用的接地電阻測量方法所 具有的不足，具有更高的準(zhǔn)確性，被證明是一種準(zhǔn)確可行、測量方便的方法。
[0019] 下面對本發(fā)明主要內(nèi)容進(jìn)行原理上的分析：
[0020] 1、桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量方法
[0021 ] (1)桿塔接地電阻埋設(shè)方位的探測
[0022]本方法的測量電路采用三極法的布極方式，而為了避免干擾，使測量結(jié)果更加準(zhǔn) 確，三極法在測量過程中要求測量電極沿垂直接地體方向布置。由于實(shí)際工程中施工圖紙 遺失等緣故，接地體埋設(shè)方位往往未知。本方法提出一種通過磁場判斷接地體埋設(shè)方位的 方法。
[0023]測量進(jìn)行前，向桿塔接地體中注入電流，電流經(jīng)接地體向土壤中散流，由于接地體 電阻遠(yuǎn)小于土壤電阻，因此電流大部分經(jīng)接地體埋設(shè)方向進(jìn)行流動，電流在土壤表面會形 成磁場，根據(jù)電磁場相關(guān)理論可知，沿接地體埋設(shè)方位的磁感應(yīng)強(qiáng)度為最大。采用相應(yīng)探測 磁感應(yīng)強(qiáng)度儀器探測土壤表面磁場，便可得知接地體埋設(shè)方位。本方法經(jīng)仿真分析和現(xiàn)場 實(shí)驗(yàn)被證明是一種可行的判斷接地體埋設(shè)方位的方法。
[0024] (2)不斷開接地引線測量
[0025]離線測量方式斷開接地引線相比于在線測量方式效率較低，且雷電流的泄流通道 包含了接地引線，因此，斷開接地引線的測量方式測量結(jié)果的準(zhǔn)確性也難以得到保證，無法 反應(yīng)接地體最真實(shí)的情況。本發(fā)明采用不斷開接地引線在線測量的方法進(jìn)行接地電阻測 量。向桿塔接地體注入足夠大頻率的電流，此時(shí)桿塔及避雷線感抗比接地體阻抗大得多，可 認(rèn)為桿塔部分被開路，因此實(shí)現(xiàn)了對接地電阻的在線測量。
[0026] (3)選頻式測量方法
[0027] 傳統(tǒng)的高頻并聯(lián)法采用10kHz電流注入桿塔接地體，而由于不同高壓桿塔電感值 不同，不同桿塔所處環(huán)境的土壤電阻率不同導(dǎo)致接地體阻抗也不同，因此僅注入10kHz頻率 電流對于不同桿塔環(huán)境的適應(yīng)性不強(qiáng)，因此測量結(jié)果的準(zhǔn)確性也無法得到保證。
[0028]本發(fā)明采用選頻的方法進(jìn)行注入電流頻率的選擇。首先測量桿塔附近土壤的土壤 電阻率，根據(jù)土壤電阻率選擇注入電流頻率的頻段，向桿塔接地體注入該頻段內(nèi)的一組頻 率，算出測量電阻值，并利用平均法對測量結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，得出桿塔接地電阻的測量值。通 過與三極法和鉗表法的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，可得本方法可行，且測量結(jié)果準(zhǔn)確。
[0029] 2、選頻式接地桿塔接地電阻測量裝置的設(shè)計(jì)
[0030] 選頻式桿塔接地電阻測量裝置由現(xiàn)場測量裝置和中央處理模塊兩部分組成，其中 現(xiàn)場測量裝置包括:激勵(lì)源模塊、信號采集電路模塊、中央處理模塊、液晶顯示模塊、電源電 路，現(xiàn)場測量裝置主要完成數(shù)據(jù)信號采集、進(jìn)行現(xiàn)場桿塔處土壤電阻率的計(jì)算和接地電阻 值的計(jì)算及顯示、電流頻率的選擇。
[0031] 裝置采用三極法的布極方式，通過對土壤電阻率的測量選擇注入接地體的電流頻 率，通過信號采集模塊將采集的電壓、電流信號經(jīng)過放大、濾波、轉(zhuǎn)換處理后輸入中央處理 模塊(單片機(jī))計(jì)算被測桿塔接地電阻值，在此計(jì)算過程中使用平均法，從而使整體計(jì)算誤 差最小，準(zhǔn)確反映接地電阻值。
[0032] 鑒于以上分析，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量方法，包括 以下步驟：
[0033] 1)桿塔接地電阻埋設(shè)方位的探測，采用磁場法判斷接地體的埋設(shè)方位，從而確定 電極的布設(shè)方向。
[0034] 2)利用四極法測量接地體附近土壤的土壤電阻率。
[0035] 3)采用三極法的布極方式進(jìn)行測量電極的布設(shè)，根據(jù)土壤電阻率選擇注入電流頻 率范圍，向桿塔接地體注入該頻率范圍內(nèi)的一組電流，分別計(jì)算出一組待測量電阻值，并利 用平均法對所述一組待測量電阻值進(jìn)行計(jì)算，得出桿塔接地電阻的測量值。
[0036] 具體地，在步驟1)中，所述磁場法判斷接地體的埋設(shè)方位具體為：向桿塔接地體中 注入電流，電流經(jīng)接地體和土壤散流之后經(jīng)電極回收并在土壤表面形成磁場;利用磁場探 測儀探測土壤表面磁場的分布情況，以電流注入點(diǎn)為圓心，距離注入點(diǎn)a距離為半徑測量圓 周上磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，磁感應(yīng)強(qiáng)度最強(qiáng)處即為桿塔接地體埋設(shè)方位，記為點(diǎn)E，同理在距離 注入點(diǎn)b距離的圓周上測量磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布，得出桿塔接地體埋設(shè)方位，記為點(diǎn)F，點(diǎn)E與 點(diǎn)F的連線方向即為桿塔接地體的埋設(shè)方位。
[0037] 在上述技術(shù)方案中，步驟3)所述根據(jù)土壤電阻率選擇注入電流頻率范圍，是根據(jù) 以下關(guān)系進(jìn)行注入電流頻率范圍選擇的：
[0039] 上述注入電流頻率范圍的上限值的確定如下：
[0040] 為使接地阻抗值接近于接地電阻值，接地體感抗部分需要盡可能小，2JifLx/Rx^0， 設(shè)注入電流頻率上限值確定函數(shù)A (f)為：△ (f) = 23ifLx/Rx，其中Lx為被測桿塔接地體電 感，Rx被測桿塔接地體電阻，f為注入電流頻率，A (f)為上限值確定函數(shù)。
[0041] 即條件轉(zhuǎn)化為△ (f)-0時(shí)，可以滿足準(zhǔn)確測量的要求，仿真計(jì)算可得，△ (f)的值 隨著頻率的增大而逐漸增大，但A(f)的值只有趨近于0才可以減少誤差，在確保測量結(jié)果 準(zhǔn)確性的前提下，設(shè)定A(f )=0.05對應(yīng)的頻率值為頻率上限值，根據(jù)不同土壤電阻率下的 接地電阻標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出注入電流頻率的上限值。
[0042] 本發(fā)明還提供一種桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量裝置，包括激勵(lì)源模塊、信號采集模塊、 信號預(yù)處理模塊、中央處理模塊和顯示模塊，所述激勵(lì)源模塊向桿塔接地體注入電流，通過 桿塔接地體、電流極與激勵(lì)源模塊形成回路;激勵(lì)源模塊的輸出端與中央處模塊連接;信號 采集模塊的輸入端與電壓極連接，信號采集模塊的輸出端與信號預(yù)處理模塊的輸入端相 連;信號預(yù)處理模塊的輸出端與中央處理模塊的輸入端相連;顯示模塊與中央處理模塊輸 出端相連。
[0043] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以不斷開接地引線實(shí)現(xiàn)對桿塔接地電阻值的準(zhǔn)確測量， 首先通過對接地體埋設(shè)方位的判斷實(shí)現(xiàn)垂直布極，提高測量的準(zhǔn)確性;其次通過對桿塔附 近土壤電阻率的測量選擇注入的電流頻率，提高測量方法對不同桿塔土壤環(huán)境的適應(yīng)性； 無需斷開接地引線，提高測量接地電阻的工作效率。對于桿塔接地電阻的計(jì)算，采用平均值 法，使測量誤差達(dá)到最小，提升測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0044]圖1是本發(fā)明專利的測量電路圖；
[0045] 圖2是桿塔水平接地體在土壤表面產(chǎn)生的磁場分布圖；
[0046] 圖3是不斷開接地引線測量桿塔接地電阻物理模型；
[0047] 圖4是桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量簡化等效模型；
[0048]圖5是土壤電阻率測量的電路圖；
[0049]圖6是δ(?·)隨注入電流頻率f變化曲線；
[0050] 圖7是選頻式桿塔接地電阻測量裝置結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步描述：
[0052] 1、桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量方法，其接線圖參照圖1，核心部分包括以下步驟：
[0053] 1)采用磁場法判斷接地體的埋設(shè)方位，從而確定電極的布設(shè)方向；
[0054]測量工作開始之前，向桿塔接地體中注入電流，電流經(jīng)接地體和土壤散流之后經(jīng) 另一個(gè)電極回收并在土壤表面形成磁場。由于桿塔水平接地體多選擇截面為矩形的扁鋼或 圓形的圓鋼，電流流經(jīng)接地體時(shí)，即可將桿塔水平接地體等效為有限長直載流導(dǎo)線模型進(jìn) 行計(jì)算，等效后的模型如圖2所示。計(jì)算可知，土壤表面任意一點(diǎn)P(x，y，0)處磁感應(yīng)強(qiáng)度B:
[0056] 式中，μ為土壤的磁導(dǎo)率，I為測量電流有效值，h為接地體的埋深，A為P點(diǎn)和桿 塔接地體兩端連線與接地體的垂直線所成夾角，L為接地體的長度。
[0057]可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值位于桿塔水平接地體的正上方，隨著位置的偏移，磁感 應(yīng)強(qiáng)度逐漸減小。利用磁場探測儀探測土壤表面磁場的分布情況，由于電流主要沿桿塔接 地體進(jìn)行流動，以電流注入點(diǎn)為圓心，距離注入點(diǎn)a距離為半徑測量圓周上磁感應(yīng)強(qiáng)度分 布，磁感應(yīng)強(qiáng)度最強(qiáng)處即為桿塔接地體埋設(shè)方位，記為點(diǎn)E。同樣的方法在距離注入點(diǎn)b的圓 周上測量磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布，得出桿塔接地體埋設(shè)方位，記為點(diǎn)F，點(diǎn)E與點(diǎn)F的連線方向即 為桿塔接地體的埋設(shè)方位。
[0058] 2)注入高頻電流作為測量電流，避免測量過程中斷開接地引線，測量結(jié)果包含接 地引線電阻值，提高測量結(jié)果準(zhǔn)確性；
[0059] 測量電路與三極法測量電路相同，輔助電壓極P和輔助電流極C布置在垂直于桿塔 接地體埋設(shè)方位的方向上，將電壓極布置在電位補(bǔ)償點(diǎn)（經(jīng)計(jì)算電壓極P距離接地體G的距 離為電流極C距離接地體G的距離的0.618倍，此時(shí)P處的電位為0)。
[0060] 向接地體中注入高頻交流電流，隨著頻率和土壤電阻率的提高，桿塔的電感效應(yīng) 越來越明顯，可以得到不斷開接地引線測量桿塔接地電阻物理模型如圖3所示，注入電流為 /二八+ /:，其中《通過桿塔接地體，土壤以及電流極形成了電流回路，而/2通過桿塔，避雷線 以及周圍的桿塔形成電流回路。設(shè)待求桿塔兩側(cè)的避雷線感抗、避雷線電阻、桿塔電阻、桿 塔感抗、接地電阻與接地體等效感抗總和為Ζ@= j ω Uq+Req，其中Uq為避雷線等效電感，Req 為避雷線等效電阻，等效后電路模型如圖4所示。經(jīng)計(jì)算可知，桿塔接地阻抗值隨頻率f變化 的表達(dá)式：
[0062]式中：Lx為桿塔接地體電感，Rx為桿塔接地體電阻。
[0063] 不斷開接地引線桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量的條件為：
[0064] |z(f)|〃=〇 (3)
[0065] 3)通過對土壤電阻率的測量，確定注入電流的頻率范圍，測得一組桿塔接地電阻 測量值，修正測量結(jié)果，得出桿塔接地電阻的測量準(zhǔn)確值。
[0066] 利用四極法對接地體附近土壤土壤電阻率進(jìn)行測量，其測量電路如圖5所示，采用 四個(gè)電流布極，其中A、B兩個(gè)電極構(gòu)成電流回路，C、D兩個(gè)電極用于測量土壤表面的電位差， 從而利用電壓電流的關(guān)系計(jì)算得出P值。
[0067] 圖中，ai，a2為電流極A和電位極C，D的間距，a3，a4為電流極B與電位極C，D的間距， 同樣，四個(gè)電極需沿著同一直線進(jìn)行布極，且布極的深度為h，各個(gè)電極之間均為a，其布極 的深度h要小于等于各個(gè)電極之間距離a的1/20, 即h<a/20,電流極對立面兩個(gè)電壓極產(chǎn)生 的電位為：
[0068] Vi = Ip/23i(l/a-l/2a)
[0069] V2 = Ip/23i(l/2a-l/a)
[0070] 所以兩個(gè)電壓極之間的電位差為：
[0071] V = Vi-V2 = Ip/2JTa
[0072] 由此可以得出土壤電阻率為：
[0073] p = 2iraV/I = 2JTaRg (4)
[0074] 式中，a為電極間的距離，Rg為實(shí)測的土壤電阻。
[0075]由式(4)可知，當(dāng)a已知時(shí)，測量C、D電極之間的電壓以及流過A、B電極的電流，即可 以算出土壤電阻率。
[0076]根據(jù)測得的土壤電阻率，高頻法測量要求接地電阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于接地體感抗值且遠(yuǎn) 遠(yuǎn)小于避雷線感抗值，即：
[0078] 將Rx=i〇Q，1^=1(^!1，1^=1〇111!1代入式（4)中得：
[0079] 159Hz?f?159kHz (6)
[0080] 上式得到了一個(gè)比較寬泛的注入電流頻率范圍，結(jié)合實(shí)際測量需要，將選頻式桿 塔接地電阻的注入電流頻率范圍初步確定為1 kHz~15kHz，即對1 kHz~15kHz范圍內(nèi)每隔 1kHz進(jìn)行測量。在該范圍內(nèi)測量得到多組頻率值，并根據(jù)測量所得到的離散數(shù)據(jù)進(jìn)行處理， 得到最佳頻率點(diǎn)，求解出接地電阻值。
[0081] 由于不同的土壤電阻率環(huán)境下，桿塔接地電阻的標(biāo)準(zhǔn)值也不盡相同，若每基桿塔 的值都采用相同的標(biāo)準(zhǔn)值，注入相同頻率的電流，誤差也會隨之增大，因此有必要分析在不 同土壤電阻率段的注入電流頻率范圍。
[0082] 式(6)中已經(jīng)初步推導(dǎo)出了一個(gè)初步的注入電流頻率范圍為1~15kHz，則根據(jù)表1 中的接地電阻標(biāo)準(zhǔn)值，通過構(gòu)建兩個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)，來分別確定注入電流頻率范圍的上限值與 下限值。
[0083] 表1不同土壤電阻率下桿塔接地電阻標(biāo)準(zhǔn)值
[0085] a)注入電流頻率下限值的確定 [0086]設(shè)注入電流頻率下限函數(shù)δ(?·)為：
[0088]當(dāng)式(7)中δ(?·)-〇時(shí)，即可以滿足式準(zhǔn)確測量條件，因此，選取選頻式桿塔接地電 阻測量的典型參數(shù)帶入該式，繪制出Wf)隨頻率f變化的曲線圖，如圖6所示。
[0089]根據(jù)該曲線可以看出，當(dāng)接地電阻標(biāo)準(zhǔn)值從10 Ω變化到30 Ω時(shí)，函數(shù)δ(?·)變化幅 度并不大，當(dāng)f在1kHz以后取值時(shí)，δ(?·)的值的變化量非常小，幾乎接近于零。結(jié)合之前確定 的初步頻率范圍的下限值，在不同土壤電阻率范圍內(nèi)，注入電流頻率的下限值均可以設(shè)定 為1kHz。
[0090] b)注入電流頻率上限值的確定
[0091] 為使接地阻抗值接近于接地電阻值，接地體感抗部分需要盡可能小，將（5)轉(zhuǎn)化 為:2JifLx/R x4〇，設(shè)注入電流頻率上限值確定函數(shù)Δ (f)為：
[0092] Δ (f)=23ifLx/Rx (8)
[0093]即條件轉(zhuǎn)化為△ (f)-0時(shí)，可以滿足準(zhǔn)確測量的要求。仿真計(jì)算可得，△ (f)的值 隨著頻率的增大而逐漸增大，但A(f)的值只有趨近于〇才可以減少誤差，在確保測量結(jié)果 準(zhǔn)確性的前提下，設(shè)定A(f )=0.05對應(yīng)的頻率值為頻率上限值，在保證有足夠的頻率段進(jìn) 行選頻處理的同時(shí)，也能滿足準(zhǔn)確測量的條件。則可確定在不同土壤電阻率下，注入電流頻 率的上限值。
[0094]由a)、b)可確定不同土壤電阻率下，注入電流選頻的頻率范圍，如表2所示。確定注 入電流頻率范圍后，向已知附近土壤電阻率的桿塔接地體中注入選定頻段的10組不同頻率 的電流(在選定頻段內(nèi)平均選10組頻率），測量接地電阻值，取得10組測量接地電阻值的平 均值，得桿塔接地電阻的準(zhǔn)確測量值。
[0095] 表2不同土壤電阻率下注入電流頻率范圍
[0097] 2、選頻式桿塔接地電阻測量裝置參照圖7,其組成及模塊連接情況如下：該裝置包 括激勵(lì)源模塊1、信號采集模塊2、信號預(yù)處理模塊3、中央處理模塊4和顯示模塊5，所述激勵(lì) 源模塊1向桿塔接地體注入電流，通過桿塔接地體、電流極C)與激勵(lì)源模塊1形成回路;激勵(lì) 源模塊1的輸出端與中央處模塊4連接;信號采集模塊2的輸入端與電壓極P連接，信號采集 模塊2的輸出端與信號預(yù)處理模塊3的輸入端相連;信號預(yù)處理模塊3的輸出端與中央處理 模塊4的輸入端相連;顯示模塊5與中央處理模塊4輸出端相連。本裝置中中央處理模塊4采 用意法半導(dǎo)體集團(tuán)的高性能微處理器STM32。
[0098] 本發(fā)明裝置是一種選頻式桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量裝置，能夠在不斷開接地引線的 情況下準(zhǔn)確測量桿塔的接地電阻值，并且采用平均法對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理從而使得誤差達(dá) 到最小，是一種準(zhǔn)確、高效的測量方法。通過對土壤電阻率的測量選擇注入接地體的電流頻 率，通過信號采集模塊將采集的電壓、電流信號經(jīng)過放大、濾波、轉(zhuǎn)換處理后輸入中央處理 模塊(單片機(jī))計(jì)算被測桿塔接地電阻值，在此計(jì)算過程中采用平均值法對選頻計(jì)算的10組 測量接地電阻值結(jié)果進(jìn)行處理，從而使整體計(jì)算誤差最小，準(zhǔn)確反映接地電阻值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量方法，其特征在于，包括W下步驟： 1) 桿塔接地電阻埋設(shè)方位的探測，采用磁場法判斷接地體的埋設(shè)方位，從而確定電極 的布設(shè)方向； 2) 利用四極法測量接地體附近±壤的±壤電阻率； 3) 采用Ξ極法的布極方式進(jìn)行測量電極的布設(shè)，根據(jù)±壤電阻率選擇注入電流頻率范 圍，向桿塔接地體注入該頻率范圍內(nèi)的一組電流，分別計(jì)算出一組待測量電阻值，并利用平 均法對所述一組待測量電阻值進(jìn)行計(jì)算，得出桿塔接地電阻的測量值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量方法，其特征在于:步驟1)所述磁場 法判斷接地體的埋設(shè)方位具體為：向桿塔接地體中注入電流，電流經(jīng)接地體和±壤散流之 后經(jīng)電極回收并在±壤表面形成磁場;利用磁場探測儀探測±壤表面磁場的分布情況，W 電流注入點(diǎn)為圓屯、，距離注入點(diǎn)a距離為半徑測量圓周上磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，磁感應(yīng)強(qiáng)度最強(qiáng) 處即為桿塔接地體埋設(shè)方位，記為點(diǎn)E，同理在距離注入點(diǎn)b距離的圓周上測量磁感應(yīng)強(qiáng)度 的分布，得出桿塔接地體埋設(shè)方位，記為點(diǎn)F，點(diǎn)E與點(diǎn)F的連線方向即為桿塔接地體的埋設(shè) 方位。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量方法，其特征在于:步驟3)所述根據(jù) ±壤電阻率選擇注入電流頻率范圍，是根據(jù)W下關(guān)系進(jìn)行注入電流頻率范圍選擇的： 止壤電阻率 P/Q.m 0-]00 10:0-500 日誕)-1.000 1000-2000 >2000 注入電流頻率范圍/k化 1-4 1-6 1-10 ^12。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量方法，其特征在于:所述注入電流頻 率范圍的確定如下： 其中上限值：為使接地阻抗值接近于接地電阻值，接地體感抗部分需要盡可能小， fLx/Rx 一 0,設(shè)注入電流頻率上限值確定函數(shù)Δ (f)為：A (f) = 2灶Lx/Rx， 即條件轉(zhuǎn)化為A (f )^0時(shí)，可W滿足準(zhǔn)確測量的要求，仿真計(jì)算可得，Δ (f)的值隨著 頻率的增大而逐漸增大，但A(f)的值只有趨近于0才可W減少誤差，在確保測量結(jié)果準(zhǔn)確 性的前提下，設(shè)定A (f)=0.05對應(yīng)的頻率值為頻率上限值，根據(jù)不同±壤電阻率下的接地 電阻標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出注入電流頻率的上限值。5. 采用權(quán)利要求1所述桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量方法的桿塔接地電阻準(zhǔn)確測量裝置，其 特征在于:所述裝置包括激勵(lì)源模塊(1 )、信號采集模塊(2 )、信號預(yù)處理模塊(3 )、中央處理 模塊(4)和顯示模塊(5)，所述激勵(lì)源模塊（1)向桿塔接地體注入電流，通過桿塔接地體、電 流極(C)與激勵(lì)源模塊（1)形成回路;激勵(lì)源模塊（1)的輸出端與中央處模塊(4)連接;信號 采集模塊(2)的輸入端與電壓極(P)連接，信號采集模塊(2)的輸出端與信號預(yù)處理模塊(3) 的輸入端相連;信號預(yù)處理模塊(3)的輸出端與中央處理模塊(4)的輸入端相連;顯示模塊 (5)與中央處理模塊(4)輸出端相連。
【文檔編號】G01R27/20GK106093589SQ201610647763
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月9日 公開號201610647763.4, CN 106093589 A, CN 106093589A, CN 201610647763, CN-A-106093589, CN106093589 A, CN106093589A, CN201610647763, CN201610647763.4
【發(fā)明人】楊孝華, 黃華勇, 苑吉河, 張曦, 馮德倫, 滕興忠, 張占龍
【申請人】國網(wǎng)重慶市電力公司南岸供電分公司, 國家電網(wǎng)公司, 重慶渝之特科技有限公司