接地電阻異頻測(cè)量方法及裝置

接地電阻異頻測(cè)量方法及裝置專利01專利背景附圖說明實(shí)施方式發(fā)明內(nèi)容權(quán)利要求榮譽(yù)表彰目錄0305020406基本信息《接地電阻異頻測(cè)量方法及裝置》是國(guó)家電力公司武漢高壓研究所于1999年8月16日申請(qǐng)的專利，該專利的申請(qǐng)?zhí)枮椋继?hào)為CN，公布日為2000年2月2日，發(fā)明人是李澍森、陳曉燕、趙正軍、董曉輝、姜?jiǎng)賹?，該發(fā)明涉及高電壓技術(shù)領(lǐng)域?！督拥仉娮璁愵l測(cè)量方法及裝置》采用異頻功率源產(chǎn)生異于工頻的測(cè)量電流信號(hào)注入被測(cè)地方法測(cè)量接地電阻，使異頻電流及測(cè)量的電壓經(jīng)濾波處理和數(shù)據(jù)分析得到其基波分量的實(shí)部與虛部，采用硬件和軟件通過公式計(jì)算被測(cè)地接地電阻，并顯示測(cè)量計(jì)算的結(jié)果，異頻測(cè)量信號(hào)使用40赫茲和60赫茲兩個(gè)頻率有效地排除了工頻及其它干擾信號(hào)的影響，測(cè)量準(zhǔn)確度高，測(cè)量數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，測(cè)量裝置和異頻功率源組合為一體，方便實(shí)用。2011年，《接地電阻異頻測(cè)量方法及裝置》獲得第七屆江蘇省專利項(xiàng)目獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)。（概述圖為《接地電阻異頻測(cè)量方法及裝置》摘要附圖）專利背景專利背景1999年8月前，據(jù)《接地電阻異頻測(cè)量方法及裝置》申請(qǐng)人所知，對(duì)接地的接地電阻的測(cè)量技術(shù)主要有大電流法和異頻測(cè)量法。其中，大電流法對(duì)于在運(yùn)行中的變電站的消除工頻對(duì)測(cè)量的干擾，必須抬高地的電位，即通過加大電流極的測(cè)量電流來實(shí)現(xiàn)，最大的測(cè)量電流可達(dá)100安，使得所需設(shè)備的體積龐大，而且需要大截面的電流極引線，在實(shí)地測(cè)量時(shí)，放線甚至用拖拉機(jī)拽線，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施相當(dāng)困難，使用的設(shè)備造價(jià)高，攜帶運(yùn)輸不方便。1999年8月前已有的異頻測(cè)量接地電阻的方法，一般采用較小的異于工頻的測(cè)量信號(hào)，能避開工頻干擾，方便測(cè)量，使用設(shè)備造價(jià)便宜。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN.4公開了一種接地電阻儀，該儀器采用選頻濾波產(chǎn)生70-250赫茲、50-500毫安的正弦波測(cè)量信號(hào)，實(shí)現(xiàn)用異頻測(cè)量方法測(cè)量接地電阻，由于該儀器采用的異頻測(cè)量信號(hào)過小，最大也只有500毫安，變電站接地接地電阻大多在0.1歐-0.5歐之間，若通過電流極向接地注入測(cè)量電流500毫安，則在輔助電壓極上獲得的電壓降則只有0.05伏-0.25伏，而接地的工頻干擾電流在輔助電壓極上產(chǎn)生的壓降可達(dá)10伏左右，其采用無源雙T、潛在雙T及有源雙T電路構(gòu)成選頻濾波器消除干擾單元，濾除直流及50赫茲等頻率的干擾信號(hào)，以期獲得被測(cè)接地裝置的接地電阻的真實(shí)值，但由于該儀器采用的濾波方式不可能完全消除工頻及其它高頻分量，其測(cè)量數(shù)據(jù)的精度仍受到影響，同時(shí)該儀器只能測(cè)出地的接地阻抗值，而無法測(cè)得接地電阻值R，而且該儀器采用的異頻測(cè)量信號(hào)在70-250赫茲的范圍，離工頻50赫茲較遠(yuǎn)，也增加了工頻接地電阻真實(shí)值測(cè)量的不準(zhǔn)確度。該儀器只能取代接地?fù)u表，用于測(cè)桿塔的接地電阻，不適于測(cè)大型地的接地電阻。1999年8月前，國(guó)際上對(duì)接地電阻采用異頻測(cè)量方法的有代表性的是加拿大安大略省水電局曾做過的一項(xiàng)試驗(yàn)，見IEEE91年冬季會(huì)議論文集中記載的由P.發(fā)明內(nèi)容專利目的改善效果技術(shù)方案發(fā)明內(nèi)容專利目的《接地電阻異頻測(cè)量方法及裝置》的目的是，針對(duì)上述1999年8月前已有技術(shù)存在的異頻測(cè)量方法不完善，異頻測(cè)量信號(hào)頻率偏離工頻過大，異頻測(cè)量信號(hào)的功率過小，難以真正實(shí)現(xiàn)信噪比高，不能有效地抑制工頻和其它干擾信號(hào)對(duì)測(cè)量的影響，不易保證測(cè)量精度，使用的測(cè)量設(shè)備過大或者過復(fù)雜或者采用的測(cè)量電路自身設(shè)計(jì)的缺陷而難以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的需要而談不上保證測(cè)量準(zhǔn)確度的不足，進(jìn)行改進(jìn)，提出一種新的接地電阻異頻測(cè)量方法及裝置，為實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行中的變電站、發(fā)電站及通信站等現(xiàn)場(chǎng)接地電阻的便捷、準(zhǔn)確的測(cè)量提供條件和保障。

技術(shù)方案《接地電阻異頻測(cè)量方法及裝置》提出的接地電阻異頻測(cè)量方法的技術(shù)方案是，采用異頻功率源產(chǎn)生不同于工頻的測(cè)量電流信號(hào)，注入被測(cè)地的輔助電流極，從被測(cè)地輔助電壓取得該測(cè)量電流產(chǎn)生的異頻電壓信號(hào)，異頻電流、電壓測(cè)量信號(hào)經(jīng)濾波處理及數(shù)據(jù)分析得到異頻電流信號(hào)和電壓信號(hào)基波分量的實(shí)部和虛部，其特征在于，采用硬件和軟件設(shè)備通過公式計(jì)算被測(cè)地的接地電阻和電抗，由顯示裝置顯示測(cè)量計(jì)算的最后結(jié)果，采用的異頻功率源是正弦波脈寬調(diào)制式可調(diào)頻率功率源，注入被測(cè)地輔助電流極的電流輸出額為3-5安，采用的異頻頻率為40赫茲和60赫茲兩個(gè)頻率。其特征在于，所采用的異頻功率源是500瓦正弦波脈寬調(diào)制式可調(diào)頻率功率源。其特征在于，對(duì)異頻電流，電壓信號(hào)進(jìn)行濾波處理是分別進(jìn)行的，首先對(duì)它們分別進(jìn)行取樣，使它們分時(shí)通過陷波濾波器和帶通濾波器進(jìn)行濾波，得到可以進(jìn)行檢測(cè)的異頻信號(hào)，對(duì)此異頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析是將通過濾波處理后的測(cè)量電壓信號(hào)與電流信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行處理變成數(shù)字量送入智能處理系統(tǒng)，在對(duì)濾波后的異頻信號(hào)進(jìn)行處理過程中，測(cè)量系統(tǒng)對(duì)電壓和電流信號(hào)的采樣與異頻功率源的頻率同步，對(duì)電流信號(hào)、電壓信號(hào)作加寬窗口頻譜分析由單片機(jī)構(gòu)成的智能處理系統(tǒng)完成，將其中的基波分量分離出來，進(jìn)一步除去干擾分量。改善效果《接地電阻異頻測(cè)量方法及裝置》的優(yōu)點(diǎn)是，克服了1999年8月前已有技術(shù)存在的不足，為運(yùn)行中的發(fā)電站（廠）、變電站及通訊站等接地工頻電阻測(cè)量提供了便捷實(shí)用、準(zhǔn)確度高的測(cè)量方法和裝置，該異頻測(cè)量方法簡(jiǎn)便易行，準(zhǔn)確可靠，其采用了功率為500瓦的異頻功率源，能發(fā)出3-5安異頻測(cè)量電流信號(hào)，以及高性能的陷波及帶通濾波電路，能有效地克服工頻及其他干擾信號(hào)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，能真實(shí)地反映出被測(cè)接地的工頻接地電阻值，精度優(yōu)于1.0％，所采用的裝置將異頻信號(hào)源與測(cè)量部件集于一體，做到了體積小，重量輕，適于現(xiàn)場(chǎng)使用，方便攜帶。

附圖說明附圖說明圖1，接地電阻異頻測(cè)量裝置測(cè)量電路電原理方框圖；圖2，該發(fā)明采用異頻測(cè)量裝置的電路方框圖；圖3，該發(fā)明采用裝置的異頻功率源的電路方框圖；圖4，該發(fā)明采用裝置的陷波及帶通濾波電路的方框圖。

權(quán)利要求權(quán)利要求1、接地電阻異頻測(cè)量方法，采用異頻功率源產(chǎn)生不同于工頻的測(cè)量電流信號(hào)，注入被測(cè)地輔助電流極，從被測(cè)地輔助電壓極取得該測(cè)量電流通過時(shí)產(chǎn)生的異頻電壓信號(hào)，異頻電流、電壓測(cè)量信號(hào)經(jīng)濾波處理和數(shù)據(jù)分析得到異頻電流信號(hào)和電壓測(cè)量信號(hào)的基波分量的實(shí)部和虛部，其特征在于，采用硬件和軟件設(shè)備通過公式計(jì)算被測(cè)地的接地電阻和電抗，由顯示裝置顯示測(cè)量計(jì)算的最后結(jié)果，采用的異頻功率源是正弦波脈寬調(diào)制式可調(diào)頻率功率源，注入被測(cè)地輔助電流極的電流輸出額為3-5安，采用的異頻頻率為40赫茲和60赫茲兩個(gè)頻率；對(duì)異頻電流、電壓信號(hào)進(jìn)行濾波處理是分別進(jìn)行的，首先對(duì)它們分別進(jìn)行取樣，使它們分時(shí)通過陷波濾波器和帶通濾波器進(jìn)行濾波，得到可以進(jìn)行檢測(cè)的異頻信號(hào)，對(duì)此異頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析是將通過濾波處理后的測(cè)量電壓信號(hào)與電流信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行處理變成數(shù)字量送入智能處理系統(tǒng)，在對(duì)濾波后的異頻信號(hào)進(jìn)行處理過程中，測(cè)量系統(tǒng)對(duì)電壓和電流信號(hào)的采樣與異頻功率源的頻率同步，對(duì)電流信號(hào)、電壓信號(hào)作加寬窗口頻譜分析由單片機(jī)構(gòu)成的智能處理系統(tǒng)完成，將其中的基波分量分離出來，進(jìn)一步除去干擾分量；采用如下計(jì)算公式：Ur、Ui、Ir、Ii分別為異頻信號(hào)的基波電壓、電流的實(shí)部和虛部；Z為阻抗，R為接地的等效接地電阻，X為接地等效接地電抗，f為異頻頻率，40赫茲或60赫茲由于電抗和頻率相關(guān)電抗值應(yīng)修正到工頻下的值f＝50赫茲，同時(shí)應(yīng)減去引線之間的互感抗，該值可根據(jù)引線長(zhǎng)度及引線間的距離實(shí)施方式實(shí)施方式如圖1所示，將被測(cè)地輔助電流極引線連接到《接地電阻異頻測(cè)量方法及裝置》采用的測(cè)量裝置的電流輸出端（紅端子）C2、將被測(cè)地輔助電壓極的引線連到測(cè)量裝置的電壓輸入端（紅端子）P2，電壓輸入端（黑端子）P1與電流輸出端（黑端子）C1分別接到被測(cè)地中心，被量地的接地電阻的極，線布置及距離按《接地裝置工頻特性參數(shù)的測(cè)量導(dǎo)則》（DL475-92）的要求進(jìn)行確認(rèn)，若采用“三極法”，輔助電流極引線長(zhǎng)度為被測(cè)地對(duì)角線距離的4-5倍，輔助電壓極引線長(zhǎng)度為輔助電流極引線的62％左右，準(zhǔn)備就緒后，打開電源開關(guān)，通過采用的測(cè)量裝置面板上按鍵選擇輸出的異頻電流的頻率（40赫茲或60赫茲），若發(fā)現(xiàn)電壓極上存在工頻干擾信號(hào)，可通過面板上的按鍵將陷波及帶通濾波電路6投入，采用的異頻功率源1為500瓦正弦波脈寬調(diào)制式（SWPM）可調(diào)頻率功率源產(chǎn)生異頻測(cè)量電流信號(hào)，通過電流輸出端子C1、C2，向被測(cè)地注入3-5安略高于工頻的60赫茲測(cè)量電流I1、或者略低于工頻的40赫茲的測(cè)量電流I2。通過電壓輸入端子P1、P2在輔助電壓極上獲得電壓信號(hào)U，根據(jù)選用異頻頻率來確定電壓信號(hào)U是U1（異頻頻率為60赫茲的測(cè)量電流I1流過輔助電壓極所產(chǎn)生的電壓降）或U2（40赫茲異頻頻率測(cè)量電流引流過輔助電壓極產(chǎn)生的電壓降）。通過電流傳感器2和電壓傳感器3，對(duì)異頻測(cè)量信號(hào)I1（60赫茲的異頻電流）、U1或者I2（40赫茲的異頻電流）、U2（40赫茲的異頻電壓）進(jìn)行取樣，使其通過由運(yùn)算放大器組成的預(yù)處理電路，并通過60赫茲或者40赫茲四階雙二次帶通通濾器28、29，得到較純凈的60赫茲或者4