基于结点电压法的多引下线接地电阻测量方法技术

本发明专利技术公开一种基于结点电压法的多引下线接地电阻测量方法，本方法基于回路法，根据结点电压方法，列写结点电压方程，并根据钳表法列写回路电阻方程，利用电压互感器将电压感应至引下线，再利用电流互感器采集引下线上的电流值，求解待求量。本方法对于多引下线接地系统，可以便捷的实现接地极接地电阻及引下线电阻的综合测量。

【技术实现步骤摘要】
基于结点电压法的多引下线接地电阻测量方法
本专利技术涉及一种基于结点电压法的多引下线接地电阻测量方法，主要应用于建筑及输电线路接地电阻测量领域。
技术介绍
在多引下线系统接地电阻测量方面，主要体现在以下几个方面：1.对于含有架空地线或者多引下线接地系统，回路法测量接地电阻是符合国家标准和行业规范的，操作便捷。测量时，将引下线钳入钳口，钳形表通过电压互感器感应至引下线确定的电压信号，再通过电流互感器读取电流信号，其比值即为回路电阻。对于含有架空地线或者多引下线接地系统，其回路电阻即认为是接地电阻值。但若多引下线连接同一接地极，则该接地极的接地电阻值无法测量。2.多引下线接地系统中，各引下线也存在电阻值，在实际工程中，其阻值计入接地极接地电阻中，但多引下线接地系统各引下线之间存在联结关系，在目前的操作中不能体现引下线接地电阻对于总体接地系统的影响。3.对于多引下线连接同一接地极的接地系统，钳形表只可测量各引下线的导通状态，其测量数值不能体现接地系统的接地性能，在实际应用中存在较普遍的误操作现象。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种基于结点电压法的多引下线接地电阻测量方法，对于多引下线接地系统，可以便捷的实现接地极接地电阻及引下线电阻的综合测量。为了解决所述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：基于结点电压法的多引下线接地电阻测量方法，包括以下步骤：S01)、构建接地电阻测量电路：接地电阻测量电路包括控制器、正弦电压产生电路和电流检测电路，正弦电压产生电路用于向接地系统的多条引下线施加测量电压，电流检测电流检测测量电压在引下线产生的电流，并反馈至控制器；S02)、列写结点电压方程：首先构建接地系统等效电路，设接地系统有N条引下线，将N条引下线视为N个并联的支路，N条引下线通过接地体接地，N条引下线的等效电阻为R1～RN，接地体等效电阻值为Rg，测量时，正弦电压产生电路对N条引下线施加的测量电压为U1～UN，各引下线电流为I1～IN，接地体两端电压为U，则根据结点电压法，有：公式(1)中，U无法直接测量，但根据基尔霍夫电流定律及欧姆定律有：将公式(2)代入公式(1)，即为：整理可得：公式(4)即为利用结点电压法列写的方程；S03)、列写回路电阻方程，利用钳表法钳入第i条引下线，获得测量数据Ti，并且测量数据Ti为：Ti＝Ri+R1//R2//…//Ri-1//Ri+1//…//RN//Rg(5)，则Ri＝Ti-R1//R2//…//Ri-1//Ri+1//…//RN//Rg(6)，其中//表示并联，R1//R2//…//Ri-1//Ri+1//…//RN//Rg表示取R1、R2、···、Ri-1、Ri+1、···、RN、Rg并联后的电阻值；公式(6)即为回路电阻方程；S04)、求解接地电阻，引下线等效电阻R1～RN和接地体等效电阻值为Rg为被求量：正弦电压产生电路对接地系统各引下线施加一组测量电压，电流检测电路检测各引下线的电流，构建结点电压方程；对于N条引下线，分别利用钳表法获得N个测量数据Ti，基于N个测量数据Ti构建N个回路电阻方程；将结点电压方程与回路电阻方程联立，求得各引下线等效电阻和接地体等效电阻。进一步的，通过迭代求解接地电阻，具体步骤为：S41)、根据精度要求确定允许误差值e及允许迭代次数q，令Ri(1)＝Ti，将该数据代入结点电压方程，求得Rg(1)，其中Ri(1)为迭代计算的初始值，也是钳表法的测量值；S42)、将Rg(1)重新代入回路电阻方程，求得Ri(2)和Rg(2)，多次迭代，直至|Rg(p)-Rg(p-1)|＜e，迭代结束，结果即为所求，若p＝q时，仍未达到|Rg(p)-Rg(p-1)|＜e，则迭代法不适用，无法利用该方法计算接地电阻。进一步的，接地电阻测量电路还包括相位检测电路，相位检测电路对测量的电流与发出的电压之间的相位进行检测，若被求量包括阻性部分和感性部分，电流检测电路将测量的电流大小和相位一起反馈至控制器，控制器根据反馈计算接地回路阻抗值。进一步的，钳表测量时，若某引下线故障，可实现辨别，并可在列写结点电压方程和回路电阻方程时不再考虑该支路，方程数量依次减少，该方法仍然适用。本专利技术的有益效果：对于多引下线接地系统，可以便捷的实现接地极接地电阻及引下线电阻的综合测量。基于回路法，利用电压互感器将电压感应至引下线，再利用电流互感器采集引下线上的电流值，根据结点电压方法，列写方程，求解得到待求量。若某一接地引下线断开，系统能够实现判断并且不影响方程的求解。若电路中某参数为阻抗形式，该方法仍然适用。附图说明图1为接地电阻测量电路的原理框图；图2为接地电阻等效电路图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1本实施例公开一种基于结点电压法的多引下线接地电阻测量方法，本方法包括以下步骤：S01)、构建接地电阻测量电路：如图1所示，接地电阻测量电路包括基本系统、正弦电压产生电路、电流检测电路和相位检测电路。基本系统由电源模块、串口模块以及主控制器MCU组成。其中电源模块负责对整个系统供电，可提供多种电压标准，必要时可提供负电压；串口模块用于将单片机的串口输出电平转换成外围设备所需要电平标准，如RS232、RS485、CAN等，方便与外围设备连接；主控制器应搭建复位电路，配备晶振并设置工作指示灯。正弦电压产生电路用于向接地系统的多条引下线施加测量电压。该部分由信号发生模块、信号放大模块、功率放大模块组成。其中信号发生模块可由DDC芯片通过编程实现正弦波的输出，也可由主控制器输出后滤波得到，还可由主控制器DA模块或DA芯片直接输出；若上述输出电压较小，则需信号放大模块将输出电压放大至较大电压值；另外，该电路需驱动电压互感器，功率较大，无法直接连接，因此应通过功率放大电路来驱动。电流检测电流检测测量电压在引下线产生的电流，并反馈至控制器。该部分由IV转换模块、滤波模块、交直流转换模块、AD转换模块组成。当测量接地回路电阻值时，电流数据通过电流互感器回读，电流信号应首先转换为电压值再进行测量，而回读的信号干扰较大，应对其滤波处理，滤波后该信号仍为交流电压值，无法直接测量其大小，应通过交直流转换模块将其转换为直流电压，再通过AD转换，测量其数据。若接地回路非纯阻性负载，而影响杆塔防雷性能的是阻性部分，当测量接地回路阻抗值或者计算接地体接地电阻值时，应区分阻性部分和感性部分，必须对测量的电流数据进行相位检测，因此设置相位检测电路。相位检测电路对测量的电流数据进行相位检测，若电流包括阻性部分和感性部分，电流检测电路将阻性部分和感性部分一起反馈至控制器，控制器根据反馈计算接地回路阻抗值。S02)、列写结点电压方程：...

【技术保护点】
1.基于结点电压法的多引下线接地电阻测量方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS01)、构建接地电阻测量电路：/n接地电阻测量电路包括控制器、正弦电压产生电路和电流检测电路，正弦电压产生电路用于向接地系统的多条引下线施加测量电压，电流检测电流检测测量电压在引下线产生的电流，并反馈至控制器；/nS02)、列写结点电压方程：/n首先构建接地系统等效电路，设接地系统有N条引下线，将N条引下线视为N个并联的支路，N条引下线通过接地体接地，N条引下线的等效电阻为R

【技术特征摘要】
1.基于结点电压法的多引下线接地电阻测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
S01)、构建接地电阻测量电路：
接地电阻测量电路包括控制器、正弦电压产生电路和电流检测电路，正弦电压产生电路用于向接地系统的多条引下线施加测量电压，电流检测电流检测测量电压在引下线产生的电流，并反馈至控制器；
S02)、列写结点电压方程：
首先构建接地系统等效电路，设接地系统有N条引下线，将N条引下线视为N个并联的支路，N条引下线通过接地体接地，N条引下线的等效电阻为R1～RN，接地体等效电阻值为Rg，测量时，正弦电压产生电路对N条引下线施加的测量电压为U1～UN，各引下线电流为I1～IN，接地体两端电压为U，则根据结点电压法，有：



公式(1)中，U无法直接测量，但根据基尔霍夫电流定律及欧姆定律有：



将公式(2)代入公式(1)，即为：



整理可得：
公式(4)即为利用结点电压法列写的方程；
S03)、列写回路电阻方程，利用钳表法钳入第i条引下线，获得测量数据Ti，并且测量数据Ti为：
Ti＝Ri+R1//R2//…//Ri-1//Ri+1//…//RN//Rg(5)，
则Ri＝Ti-R1//R2//…//Ri-1//Ri+1//…//RN//Rg(6)，
其中//表示并联，R1//R2//…//Ri-1//Ri+1//…//RN//Rg表示取R1、R2、···、Ri-1、Ri+1、···、RN、Rg并联后的电阻值；
公式(6)即为回路电阻方程；
S04)、求解接地电阻，引下线等效电阻R1～RN...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋首钢，辛永乐，乔镔，王昊，王涛，刘晓平，鲁守银，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：山东;37