基于激发极化效应消除互感影响的大地电阻率测量方法
【专利摘要】一种基于激发极化效应消除互感影响的大地电阻率测量方法，步骤是：在一条直线上打入四个地桩，在A侧注入直流电流I(t)，跟踪记录M，N间电压差ΔV(t)；对注入信号I(t)和接受信号ΔU(t)分别进行快速傅里叶变换(FFT)，得到注入信号和接受信号的幅频特性曲线I(s)和ΔU(s)；对其中1-10Hz的视在电阻幅值予以平均，得到接近于直流下的视在电阻幅值；改变极距a，得到视在电阻-极距曲线，利用视在电阻率ρ＝2πaR，得到视在电阻率ρ-a曲线；用交流小电流法验证有效性。所述激发极化法的频率均在1-10Hz，能有效避免交流小电流法所造成的引线间的互感效应，准确得到浅层土壤结构模型，避免造接地电阻的设计值与实际值相差较大，有利于准确有效的掌握变电站及接地极附近的跨步电势差和接触电势差分布。
【专利说明】基于激发极化效应消除互感影响的大地电阻率测量方法
【技术领域】
[0001]本发明属电力系统大地土壤电阻率测量领域，适用于测量大地浅层数百米的大地电阻率分布。
【背景技术】
[0002]目前，在变电站接地设计和直流接地极设计中，均需采用四极法测量浅层大地电阻率。
[0003]传统土壤电阻率的测量采用接地电阻测试仪，接地电阻测试仪采用交流小电流原理，通过测量视在电阻来推算得到视在电阻率，但在测量过程中，电流引线的互感效应在电压引线上产生额外的互感电压，导致测量电压偏离实际电压。当极距较大时，电流引线和电压引线间的互感对测量结果可以使测量视在电阻明显偏大。若采用直流电流进行测量时，则会导致土壤极化效应，测量视在电阻率会偏小。
[0004]采用直流电流进行测量时，通过在一个标准四极排列直流电阻器上注入电流可激发极化效应，电极间的直流电势差由原来的稳态值经过最初较大下降后，再缓慢衰减。衰减时间以秒为量级，甚至能达到分钟级。如果重新通电，电位在经过一个最初土壤增加后，在一个和前面相似的时间间隔内恢复到原来的直流电压幅度。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种基于激发极化效应消除互感影响的大地电阻率测量方法，该方法可克服采用交流小电流而带来的引线间的互感效应以及采用直流测量时土壤极化效应导致的测量视在电阻率偏小的缺点，能够准确测量浅层大地电阻率的分布。
[0006]本发明的解决方案是:
[0007]在一条直线上打入四个地桩，其中相邻两地桩间的极距a相等，最外侧A，B作为电流极，内侧M，N作为电压极；在A侧注入直流电流I⑴，通过闭合控制电源通断的开关K，跟踪记录M，N间电压差AV(t);对注入信号I(t)和接受信号AU(t)分别进行快速傅里叶变换(FFT)，得到注入信号和接受信号的幅频特性曲线I(S)和AU(S)，即视在电阻的频率特性曲线R(S) = AU(s)/I (S)。对其中1-1OHz的视在电阻幅值予以平均，得到接近于直流下的视在电阻幅值。改变极距a，得到视在电阻-极距曲线，并利用视在电阻率P = 2 π aR,式中P为视在电阻率，a为极距，R为视在电阻，得到视在电阻率P-a曲线。为了验证该方法的有效性，在利用上述方法测量的同时，在A侧注入交流小电流，测量视在电阻R'，消去引线间的互感作用，并得到此情况下的视在电阻率P / -a曲线，对比两种测量方法所得到的视在电阻率-极距曲线，当两者相差最大值小于5 Ω gm时，认为测量结果有效。
[0008]本发明的有益效果是:
[0009]获取准确的浅层土壤电阻率模型，避免造成变电站和接地极的接地电阻的设计值与实际值相差较大，有利于准确有效的掌握变电站及接地极附近的跨步电势差和接触电势差分布。[0010]由于激发极化法的频率均在1-10HZ，能够有效避免利用交流小电流法所造成的引线间的互感效应，从而能够准确得到浅层土壤结构模型，避免造成变电站和接地极的接地电阻的设计值与实际值相差较大，有利于准确有效的掌握变电站及接地极附近的跨步电势差和接触电势差分布。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明原理框图；
[0012]图2是激发极化法测量原理图；
[0013]图3采用激发极化时，视在电阻率随极距变化曲线图；
[0014]图4未消除互感时，视在电阻率随极距变化曲线图；
[0015]图5消除互感后，视在电阻率随极距变化曲线图；
[0016]图6消除互感后的四极法与激发极化法测量结果对比曲线图。
【具体实施方式】
[0017]1.如图2，在一条直线上打入四个地桩，其中相邻两地桩间的极距a相等，最外侧A，B作为电流极，内侧M，N作为电压极。
[0018]2.在A侧注入直流电流I⑴，通过闭合控制电源通断的开关K，保持一端时间，随后关闭K，开启和关闭的时间可以是Ι-lOs，并在上述过程中按照公式
[0019]
【权利要求】
1.一种基于激发极化效应消除互感影响的大地电阻率测量方法，其特征是按照如下步骤进行: a.在一条直线上打入四个地桩，其中相邻两地桩间的极距a相等，最外侧A，B作为电流极，内侧M，N作为电压极； b.在A侧注入直流电流I(t)，通过闭合控制电源通断的开关K，保持一端时间，随后关闭K，开启和关闭的时间间隔是Ι-lOs，并在上述过程中按照公式
【文档编号】G01R27/20GK103941096SQ201410164605
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】全江涛, 阮羚, 康钧, 李玉海, 潘卓洪, 杨琪, 马丽山, 李伟, 文习山, 鲁海亮 申请人:国家电网公司, 国网湖北省电力公司电力科学研究院, 国网青海省电力公司电力科学研究院, 武汉大学