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CN113866505B - 一种接地网导通电阻测量与接地网状态评估方法及系统 - Google Patents

一种接地网导通电阻测量与接地网状态评估方法及系统 Download PDF

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CN113866505B CN202111095563.XA CN202111095563A CN113866505B CN 113866505 B CN113866505 B CN 113866505B CN 202111095563 A CN202111095563 A CN 202111095563A CN 113866505 B CN113866505 B CN 113866505B
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Abstract

本发明提出一种接地网导通电阻测量与接地网状态评估方法及系统，包括：选择接地引下线作为测量点和基准点；在裸露的接地引下线导体金属表面分别接上导通电源的电流极以及电压极；在基准点的电流极和测量点的电流极之间通入恒定直流测试电流；分析接地引下线导体所使用的材料及计算接地引下线导体的横截面积，计算接地网导通电阻的理想值与实际值；计算接地网导通电阻的理想值与实际值之比，根据比值的大小，对接地网的状态进行评估。根据不同的接地导体的材料以及横截面积，采用不同的导通电阻近似计算公式，计算出不同材料的接地网导通电阻理想值，并根据接地网导通电阻的理想值与实际值的比值大小，对接地网状态进行准确评估。

Description

一种接地网导通电阻测量与接地网状态评估方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统测量与评估领域，更具体地，涉及一种接地网导通电阻测量与接地网状态评估方法及系统。
背景技术
接地网是由埋设于地下垂直和水平接地极组成的水平网状接地装置，是维护电力系统正常运行的重要设施。接地网一旦施工建成将常年埋设于地下，接地的金属导体与土壤直接接触。随着运行年限的增加，接地的金属导体会受到不同程度的腐蚀，影响接地装置的完整性，从而危及电力系统的安全运行。因此，需要各种电气设备之间以及接地装置各部分之间的电气导通性进行测量，保证电力系统的正常运行。接地网的电气导通性一般采用直流电阻测量值来表征，因此测量接地网的电气导通性就需要测量接地网导通电阻。
公开号为CN106154047A(公开日为2016-11-23)提出一种接地网接地电阻的测量方法，包括：设置测量回路、电压极和辅助电流极；测量电压极与辅助电流极之间的距离以及电压极与接地网之间的电位差；根据距离与电位差，采用最小二乘法求得解析函数的最优参数；利用最优参数和解析函数计算接地电阻值。通过测量辅助电流极电位分布，结合辅助电流极电位的解析计算公式，采用最小二乘法进行拟合结果的误差分析和参数选择，确定辅助电流极实测电位分布曲线，同时，在测量曲线中补偿出辅助电流极电位对待测接地网电位的降落，获得接地网地电位升的准确数值，从而求得接地电阻。
然而，该方法忽略了接地导体的材料和接地导体的横截面积，测量出来的接地网导通电阻是不准确的，以此导通电阻来评估接地网状态的结果也不准确。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的接地网导通电阻测量结果不准确以及接地网状态评估结果不准确的缺陷，提供一种接地网导通电阻测量与接地网状态评估方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
本发明提出一种接地网导通电阻测量与接地网状态评估方法，包括以下步骤：
S1：选择接地引下线作为接地网导通电阻的测量点，以及选择主变的接地引下线作为测量点的基准点，并在测量点的接地引下线和基准点的接地引下线分别接上导通电源的电流极以及电压极；
S2：在基准点的电流极和测量点的电流极之间通入恒定直流测试电流；
S3：测量并记录基准点的电流极和测量点的电压极之间的电位差，并在电站平面图上测量基准点的电流极与测量点之间的直线距离；
S4：利用基准点的电流极和测量点的电压极之间的电位差，计算接地网导通电阻的实际值；
S5：分析接地引下线导体所使用的材料及计算接地引下线导体的横截面积并根据接地引下线导体所使用的材料、横截面积和基准点的电流极与测量点之间的直线距离计算接地网导通电阻的理想值；
S6：计算接地网导通电阻的理想值与实际值之比，并根据比值的大小，对接地网的状态进行评估；
S7：选择下一个测量点，跳转执行步骤S2，直至所有测量点测量完毕后，结束测量。
优选地，所述S1步骤中，作为接地网导通电阻的测量点所选择的接地引下线包括高压设备、低压设备、主控接地干线、内部接地干线、独立避雷针或微波塔的接地引下线。若存在多个主变的接地引下线，则选择最接近接地网中心处的接地引下线作为测量点的基准点。
优选地，所述S2步骤还包括，定义第一入地电流为I+，第二入地电流为I-；在基准点的电流极和测量点的电流极之间通入恒定直流测试电流的同时，将第一入地电流I+和第二入地电流I-置零。
优选地，所述步骤S3和步骤S4之间还包括以下步骤，具体为：使用磁力计测量基准点电流极和测量点之间的接地引下线的导体表面合成磁感应强度和电站内钢构架的导体表面合成磁感应强度；若所述接地引下线的导体表面合成磁感应强度或钢构架的导体表面合成磁感应强度大于0.005Oe，则使用柔性线圈测量接地引下线导体或钢构架导体上流过的直流电流。
优选地，当所述直流电流的电流方向为流向大地时，则将直流电流累加计入第一入地电流I+；当所述直流电流的电流方向为流出大地时，则将直流电流累加计入第二入地电流I-。
优选地，所述步骤S4中，接地网导通电阻实际值R′的计算公式如下所示：
其中，V为基准点的电流极和测量点的电压极之间的电位差。
优选地，所述步骤S5具体包括：
若接地引下线导体为铜导体，导通电阻理想值R1的近似计算公式为:
其中，D为基准点的电流极与测量点之间的直线距离，S为接地引下线导体的横截面积；
若接地引下线导体为钢导体，导通电阻理想值R2的近似计算公式为:
优选地，所述步骤S6中，计算接地网导通电阻的理想值与实际值之比K的计算公式如下所示：
其中，Ri表示不同接地引下线导体材料的理想导通电阻。
优选地，所述步骤S6中，对接地网的状态进行评估具体包括：
当K<2时，接地网状态良好；
当2≤K＜5时，接地网状态尚可；
当5≤K＜50时，接地网状态不佳；
当K＞50时，接地网状态极差。
第二方面，本发明还提出一种接地网导通电阻测量与接地网状态评估系统，应用于上述任一方案提出的一种接地网导通电阻测量与接地网状态评估方法，包括：
选择模块，用于选择接地引下线作为接地网导通电阻的测量点，以及选择主变的接地引下线作为测量点的基准点，并在所选择的测量点的接地引下线和基准点的接地引下线分别接上导通电源的电流极以及电压极；
电流导入模块，用于在基准点的电流极和测量点的电流极之间通入恒定直流测试电流；
测量模块，用于测量并记录基准点的电流极和测量点的电压极之间的电位差，并在电站平面图上测量基准点的电流极与测量点之间的直线距离，并分析接地引下线导体所使用的材料和测量接地引下线导体的横截面积；
计算模块，用于利用基准点的电流极和测量点的电压极之间的电位差，计算接地网实际的导通电阻；根据接地引下线导体所使用的材料、横截面积和基准点的电流极与测量点之间的直线距离计算接地网导通电阻的理想值；计算接地网导通电阻的理想值与实际值之比；
评估模块，根据接地网导通电阻的理想值与实际值之比的比值大小，对接地网的状态进行评估。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明基于近似理论模型，建立理想导通电阻的近似计算公式，根据不同的接地导体的材料以及接地导体的横截面积，采用不同的导通电阻近似计算公式，计算出不同材料的接地网导通电阻理想值，并根据接地网导通电阻的理想值与实际值的比值大小，对接地网状态进行准确评估。
附图说明
图1为实施例1中接地网导通电阻测量与接地网状态评估方法的流程图。
图2为实施例1中接地引下线上电流极和电压极的安装示意图。
图3为实施例3中接地网导通电阻的测量与评估系统的原理图。
其中，1-接地引下线，2-电流极，3-电压极，4-地面。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
请参阅图1-图2，本实施例提出一种接地网导通电阻测量与接地网状态评估方法，具体包括以下步骤：
S1：选择接地引下线1作为接地网导通电阻的测量点，以及选择主变的接地引下线1作为测量点的基准点，并在测量点的接地引下线1和基准点的接地引下线1分别接上导通电源的电流极2以及电压极3。
本实施例中，作为接地网导通电阻的测量点所选择的接地引下线1包括高压设备、低压设备、主控接地干线、内部接地干线、独立避雷针或微波塔的接地引下线1。若存在多个主变的接地引下线1，则选择最接近接地网中心处的接地引下线1作为测量点的基准点。
本实施例中，对接地引下线1分别接上导通电源的电流极2以及电压极3前，需要使用工具清理接地引下线1金属导体表面的防腐涂层，然后在裸露的接地引下线1金属导体表面分别接上导通电源的电流极2以及电压极3。如图2所示，图2为本实施例中接地引下线1上电流极2和电压极3的安装示意图。本实施例中电流极2安装在接地引下线1上离地面4高度为0.5m的位置，电压极3安装在接地引下线1上离地面4高度为0.3m的位置。
S2：在基准点的电流极2和测量点的电流极2之间通入恒定直流测试电流；定义第一入地电流为I+，第二入地电流为I-；在基准点的电流极和测量点的电流极之间通入恒定直流测试电流的同时，将第一入地电流I+和第二入地电流I-置零。
本实施例中，还使用磁力计测量基准点电流极2和测量点之间主要的接地引下线1的导体表面合成磁感应强度和电站内的钢构架的导体表面合成磁感应强度；若所述接地引下线1的导体表面合成磁感应强度或钢构架的导体表面合成磁感应强度大于0.005Oe，则使用柔性线圈测量接地引下线1导体或钢构架导体上流过的直流电流。当所述直流电流的电流方向为流向大地时，则将直流电流累加计入第一入地电流I+；当所述直流电流的电流方向为流出大地时，则将直流电流累加计入第二入地电流I-。
本实施例中的钢构架为接地网所在电站内设置的门型架、支柱、支架等构件。
S3：测量并记录基准点的电流极2和测量点的电压极3之间的电位差，并在电站平面图上测量基准点的电流极2与测量点之间的直线距离；
S4：利用基准点的电流极2和测量点的电压极3之间的电位差，计算接地网导通电阻的实际值R′，其计算公式如下所示：
其中，V为基准点的电流极2和测量点的电压极3之间的电位差。
S5：分析接地引下线1导体所使用的材料及计算接地引下线1导体的横截面积并根据接地引下线1导体所使用的材料、横截面积和基准点的电流极2与测量点之间的直线距离计算接地网导通电阻的理想值，具体如下所示：
若接地引下线1导体为铜导体，导通电阻理想值R1的近似计算公式为:
其中，D为基准点的电流极2与测量点之间的直线距离，S为接地引下线1导体的横截面积；
若接地引下线1导体为钢导体，导通电阻理想值R2的近似计算公式为:
S6：计算接地网导通电阻的理想值与实际值之比，并根据比值的大小，对接地网的状态进行评估；接地网导通电阻的理想值与实际值之比K的计算公式如下所示：
其中，Ri表示不同接地引下线1导体材料的理想导通电阻。
S7：选择下一个测量点，继续执行步骤S2，直至测量结束。
本实施例提出的一种接地网导通电阻测量与接地网状态评估方法，在现场实测过程中使用柔性线圈测量地上导通网络的分流，从而校正未知地上导通网络对接地网导通电阻测量值的影响。基于近似理论模型，建立理想导通电阻的近似计算公式，提出根据接地网导通电阻的理想值与实际值之比K的接地网状态评估方法。根据不同的接地导体的材料以及接地导体的横截面积，采用不同的导通电阻计算公式，能够准确计算出接地网导通电阻，并利用接地网导通电阻的理想值与实际值之比K，对接地网的状态进行准确有效的评估。
实施例2
本实施例提出一种接地网导通电阻测量与接地网状态评估方法，其中，在根据接地网导通电阻的理想值与实际值之比K对接地网的状态进行评估时，其评估步骤还包括：
当接地网导通电阻的理想值与实际值之比K<2时，接地网状态良好，可以维持正常工作；
当2≤K＜5时，接地网状态尚可，应重点关注其变化，在适当的时候对重要的设备进行检查处理；
当5≤K＜50时，接地网状态不佳，应尽快对重要的设备进行检查处理，对其它设备也要在适当的时候进行检查处理；
当K＞50时，接地网状态极差，接地引下线1与主地网的电气连接性能很差，应对整体设备进行检查处理。
实施例3
请参阅图3，本实施例提出一种接地网导通电阻测量与接地网状态评估系统，应用于实施例1和实施例2提出的一种接地网导通电阻测量与接地网状态评估方法，包括：
选择模块，用于选择接地引下线1作为接地网导通电阻的测量点，以及选择主变的接地引下线1作为测量点的基准点，并在所选择的测量点的接地引下线1和基准点的接地引下线1分别接上导通电源的电流极2以及电压极3；
电流导入模块，用于在基准点的电流极2和测量点的电流极2之间通入恒定直流测试电流；
测量模块，用于测量并记录基准点的电流极2和测量点的电压极3之间的电位差，并在电站平面图上测量基准点的电流极2与测量点之间的直线距离，并分析接地引下线1导体所使用的材料和测量接地引下线1导体的横截面积；
计算模块，用于利用基准点的电流极2和测量点的电压极3之间的电位差，计算接地网实际的导通电阻；根据接地引下线1导体所使用的材料、横截面积和基准点的电流极2与测量点之间的直线距离计算接地网导通电阻的理想值；计算接地网导通电阻的理想值与实际值之比；
评估模块，根据接地网导通电阻的理想值与实际值之比的比值大小，对接地网的状态进行评估。
在具体实施过程中，选择模块选择接地引下线作为接地网导通电阻的测量点，以及选择主变的接地引下线作为测量点的基准点，并在所选择的测量点的接地引下线和基准点的接地引下线分别接上导通电源的电流极以及电压极；电流导入模块在基准点的电流极和测量点的电流极之间通入恒定直流测试电流；测量模块测量并记录基准点的电流极和测量点的电压极之间的电位差，并在电站平面图上测量基准点的电流极与测量点之间的直线距离，并分析接地引下线导体所使用的材料和测量接地引下线导体的横截面积；计算模块利用基准点的电流极和测量点的电压极之间的电位差，计算接地网实际的导通电阻；根据接地引下线导体所使用的材料、横截面积和基准点的电流极与测量点之间的直线距离计算接地网导通电阻的理想值；计算接地网导通电阻的理想值与实际值之比；评估模块根据接地网导通电阻的理想值与实际值之比的比值大小，对接地网的状态进行评估。
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种接地网导通电阻测量与接地网状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选择接地引下线作为接地网导通电阻的测量点，以及选择主变的接地引下线作为测量点的基准点，并在测量点的接地引下线和基准点的接地引下线分别接上导通电源的电流极以及电压极；
S2：在基准点的电流极和测量点的电流极之间通入恒定直流测试电流；并定义第一入地电流为I+，第二入地电流为I-；在基准点的电流极和测量点的电流极之间通入恒定直流测试电流的同时，将第一入地电流I +和第二入地电流I -置零；当直流电流的电流方向为流向大地时，则将直流电流累加计入第一入地电流I +；当直流电流的电流方向为流出大地时，则将直流电流累加计入第二入地电流I -；
S3：测量并记录基准点的电流极和测量点的电压极之间的电位差，并在电站平面图上测量基准点的电流极与测量点之间的直线距离；
S4：利用基准点的电流极和测量点的电压极之间的电位差，计算接地网导通电阻的实际值；
S5：分析接地引下线导体所使用的材料及计算接地引下线导体的横截面积并根据接地引下线导体所使用的材料、横截面积和测量的基准点的电流极与测量点之间的直线距离计算接地网导通电阻的理想值；
其中，若接地引下线导体为铜导体，导通电阻理想值R 1的近似计算公式为:
其中，D为测量的基准点的电流极与测量点之间的直线距离，S为接地引下线导体的横截面积；
若接地引下线导体为钢导体，导通电阻理想值R 2的近似计算公式为:
S6：计算接地网导通电阻的实际值与理想值之比，并根据比值的大小，对接地网的状态进行评估；
其中，计算接地网导通电阻的实际值与理想值之比K的计算公式如下所示：
，i=1,2
其中，R i表示不同接地引下线导体材料的理想导通电阻；
对接地网的状态进行评估具体包括：
当K<2时，接地网状态良好；
当2≤K＜5时，接地网状态尚可；
当5≤K＜50时，接地网状态不佳；
当K＞50时，接地网状态极差；
S7：选择下一个测量点，跳转执行步骤S2，直至所有测量点测量完毕后，结束测量。
2.根据权利要求1所述的接地网导通电阻测量与接地网状态评估方法，其特征在于，所述S1步骤中，作为接地网导通电阻的测量点所选择的接地引下线包括高压设备、低压设备、主控接地干线、内部接地干线、独立避雷针或微波塔的接地引下线；若存在多个主变的接地引下线，则选择最接近接地网中心处的接地引下线作为测量点的基准点。
3.根据权利要求1所述的接地网导通电阻测量与接地网状态评估方法，其特征在于，所述步骤S3和步骤S4之间还包括以下步骤，具体为：使用磁力计测量基准点电流极和测量点之间的接地引下线的导体表面合成磁感应强度和电站内钢构架的导体表面合成磁感应强度；若所述接地引下线的导体表面合成磁感应强度或钢构架的导体表面合成磁感应强度大于0.005Oe，则使用柔性线圈测量接地引下线导体或钢构架导体上流过的恒定直流测试电流。
4.一种接地网导通电阻测量与接地网状态评估系统，应用于如权利要求1~3任一项所述的接地网导通电阻测量与接地网状态评估方法，其特征在于，包括：
选择模块，用于选择接地引下线作为接地网导通电阻的测量点，以及选择主变的接地引下线作为测量点的基准点，并在所选择的测量点的接地引下线和基准点的接地引下线分别接上导通电源的电流极以及电压极；
电流导入模块，用于在基准点的电流极和测量点的电流极之间通入恒定直流测试电流；
测量模块，用于测量并记录基准点的电流极和测量点的电压极之间的电位差，并在电站平面图上测量基准点的电流极与测量点之间的直线距离，并分析接地引下线导体所使用的材料和测量接地引下线导体的横截面积；
计算模块，用于利用基准点的电流极和测量点的电压极之间的电位差，计算接地网实际的导通电阻；根据接地引下线导体所使用的材料、横截面积和测量的基准点的电流极与测量点之间的直线距离计算接地网导通电阻的理想值；计算接地网导通电阻的实际值与理想值之比；
评估模块，根据接地网导通电阻的实际值与理想值之比的比值大小，对接地网的状态进行评估。
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