接地电阻异频测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及接地电阻异频测量方法及装置，采用异频功率源产生异于工频的测量电流信号注入被测地网方法测量接地电阻，使异频电流及测量的电压经滤波处理和数据分析得到其基波分量的实部与虚部，采用硬件和软件通过公式计算被测地网接地电阻，并显示测量计算的结果，异频测量信号使用４０Ｈｚ和６０Ｈｚ两个频率有效地排除了工频及其它干扰信号的影响，测量准确度高，测量数据真实可靠，测量装置和异频功率源组合为一体，方便实用。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高电压
，特别是用于变电站、发电站及通讯站等接地网工频接地电阻异频测量方法及装置。目前，据申请人所知，对接地网的接地电阻的测量技术主要有大电流法和异频测量法。其中，大电流法对于在运行中的变电站的消除工频对测量的干扰，必须抬高地网的电位，即通过加大电流极的测量电流来实现，最大的测量电流可达100A，使得所需设备的体积庞大，而且需要大截面的电流极引线，在实地测量时，放线甚至用拖拉机拽线，现场实施相当困难，使用的设备造价高，携带运输不方便。现有的异频测量接地电阻的方法，一般采用较小的异于工频的测量信号，能避开工频干扰，方便测量，使用设备造价便宜。中国专利文献CN92208327、4公开了一种接地电阻仪，该仪器采用选频滤波产生70-250HZ、50-500mA的正弦波测量信号，实现用异频测量方法测量接地电阻，由于该仪器采用的异频测量信号过小，最大也只有500mA，变电站接地网接地电阻大多在0.1Ω-0.5Ω之间，若通过电流极向接地网注入测量电流500mA，则在辅助电压极上获得的电压降则只有0.05V-0.25V，而接地网的工频干扰电流在辅助电压极上产生的压降可达10V左右，其采用无源双T、潜在双T及有源双T电路构成选频滤波器消除干扰单元，滤除直流及50HZ等频率的干扰信号，以期获得被测接地装置的接地电阻的真实值，但由于该仪器采用的滤波方式不可能完全消除工频及其它高频分量，其测量数据的精度仍受到影响，同时该仪器只能测出地网的接地阻抗值，而无法测得接地电阻值R，而且该仪器采用的异频测量信号在70-250HZ的范围，离工频50HZ较远，也增加了工频接地电阻真实值测量的不准确度。该仪器只能取代接地摇表，用于测杆塔的接地电阻，不适于测大型地网的接地电阻。目前，国际上对接地电阻采用异频测量方法的有代表性的是加拿大安大略省水电局曾做过的一项试验，见IEEE91年冬季会议论文集中记载的由P.R、Pitlai Member等著的《变电站接地系统试验及计算》一文，试验采用不同于工频(加拿大国的工频标准为60HZ)频率的测量源，即由本载发电机组提供65HZ-70HZ的正弦交流电源再通过一变压器向电流极注入5-20A(240V电压)的测量用电流，采用双通道频谱分析仪，将65-70HZ的测量信号从工频及其他高频信号中分离出来，这种方法因其采用的异频比较接近工频且信噪比较大，因而达到清除工频及其它高频干扰信号对其测量的影响。但是，这种测量的试验方法采用的测量信号源是由本载发电机通过变压器提供的，使得设备笨重，不便现场使用，与大电流法所需用设备相比有增无减，且测量部分仅由频谱分析仪完成，除操作复杂外，显示测量数据不太直观，且仅用高于工频的正弦波信号源也有不足，不便于校正测量误差。中国专利文献91219435.9公开的《超低频微机型接地电阻测量仪》，由微型计算机、超低频功率发生器，信号选择电路、电压信号通道、电流回路的信号进行计算并校正误差，通过显示器直观地显示出测定值，尽管其有使用方便，结构简单，且有抗干扰的特性，但其电路设计上仍存在不足，测量信号较小，仅使用无源低通滤波器和有源低通滤波器排除工频和高于工频的干扰信号、通过计算检验仪器自校的测量信号与实际测量信号之间的比值，借助于取样电阻来确定接地电阻的实际值，而通过发出的电测量电信号经过整形后输出的方波信号的相位差来修正计算误差，显然是不够的，最终在显示器上显示的接地电阻并没有排除容抗和感抗分量的影响，没有更有效地把这种影响降到最低，从根本上提高装置的测量精确度。本专利技术的目的是，针对上述现有技术存在的异频测量方法不完善，异频测量信号频率偏离工频过大，异频测量信号的功率过小，难以真正实现信噪比高，不能有效地抑制工频和其它干扰信号对测量的影响，不易保证测量精度，使用的测量设备过大或者过复杂或者采用的测量电路自身设计的缺陷而难以适应现场测量的需要而谈不上保证测量准确度的不足，进行改进，提出一种新的接地电阻异频测量方法及装置，为实现对运行中的变电站、发电站及通信站等现场接地电阻的便捷、准确的测量提供条件和保障。本专利技术提出的接地电阻异频测量方法的技术方案是，采用异频功率源产生不同于工频的测量电流信号，注入被测地网的辅助电流极，从被测地网辅助电压取得该测量电流产生的异频电压信号，异频电流、电压测量信号经滤波处理及数据分析得到异频电流信号和电压信号基波分量的实部和虚部，其特征在于，采用硬件和软件设备通过公式计算被测地网的接地电阻和电抗，由显示装置显示测量计算的最后结果，采用的异频功率源是正弦波脉宽调制式可调频率功率源，注入被测地网辅助电流极的电流输出额为3-5A，采用的异频频率为40HZ和60HZ两个频率。其特征在于，所采用的异频功率源是500W正弦波脉宽调制式可调频率功率源。其特征在于，对异频电流，电压信号进行滤波处理是分别进行的，首先对它们分别进行取样，使它们分时通过陷波滤波器和带通滤波器进行滤波，得到可以进行检测的异频信号，对此异频信号进行数据分析是将通过滤波处理后的测量电压信号与电流信号通过A/D转换电路进行处理变成数字量送入智能处理系统，在对滤波后的异频信号进行处理过程中，测量系统对电压和电流信号的采样与异频功率源的频率同步，对电流信号、电压信号作加宽窗口频谱分析由单片机构成的智能处理系统完成，将其中的基波分量分离出来，进一步除去干扰分量。其特征在于，采用如下计算公式，U＝Ur+jUiI＝Ir+jIiUr、Ui、Ir、Ii分别为异频信号的基波电压、电流的实部和虚部Z=R+jXf=Ur+jUiIr+jIi]]>Z为阻抗，R为接地网的等效接地电阻，X为接地网等效接地电抗，f为异频频率，40HZ或60HZX=150fXf]]>由于电抗值与频率相关应修正到工频下的值f＝50HZ同时应减去引线之间的互感抗(该值可根据引线长度及引线间的距离计算得到)。本专利技术提出的接地电阻异频测量方法采用的装置，包括异频功率源、电流传感器、电压传感器、两个运算放大器、程控放大电路、A/D转换电路、单片机系统、液晶显示及控制面板，其特征在于，采用了陷波及带通滤波电路、同步采样脉冲回路、采样保持电路，异频功率源的电流输出端口分别配接电流输出端子、电流传感器，运算放大器配接陷波及带通滤波电路，陷波及带通滤波电路的输出接程控放大电路、程控放大电路接采样保持电路，异频功率源的同步信号输出端S2与同步采样脉冲回路的输入端相接，同步采样脉冲回路的输出接采样保持电路的控制端，采样保持电路的输出端接A/D转换电路，将模拟信号转换成数字信号的A/D转换电路再与单片机系统配接，单片机系统通过控制线及地址/数据总线与液晶显示及控制面板相连。其特征在于，异频功率源采用有(IGBT)模块构成的正弦脉宽调制式(SPWM)可调频率功率源。其特征在于，异频功率源采用了两个滤波电路、调幅电路、加法器、三角波发生器、比较器、隔离驱动与保护电路、启动控制电路、桥式整流电路、由(IGBT)模块组成的DC-AC逆变桥、LC滤波电路、反馈电路以及隔离变压电器组成，其中，单片机系统正弦调制信号的输出端接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端有一路作为同步信号输出端并接调幅电路的输入端，调幅电路的输出与反馈电路的输出分别同本文档来自技高网...

【技术保护点】
接地电阻异频测量方法，采用异频功率源产生不同于工频的测量电流信号，注入被测地网辅助电流极，从被测地网辅助电压极取得该测量电流通过时产生的异频电压信号，异频电流、电压测量信号经滤波处理和数据分析得到异频电流信号和电压测量信号的基波分量的实部和虚部，其特征在于，采用硬件和软件设备通过公式计算被测地网的接地电阻和电抗，由显示装置显示测量计算的最后结果，采用的异频功率源是正弦波脉宽调制式可调频率功率源，注入被测地网辅助电流极的电流输出额为３－５Ａ，采用的异频频率为４０ＨＺ和６０ＨＺ两个频率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李澍森，陈晓燕，赵正军，董晓辉，姜胜宝，
申请(专利权)人：国家电力公司武汉高压研究所，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]