变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量系统和方法与流程

本发明涉及电力系统技术领域，更为具体地说，涉及一种变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量系统和方法。

背景技术：

电力系统运行极易受到雷电影响，为了满足电力系统的防雷需求，变电站内往往设置独立避雷针，该独立避雷针与变电站接地网互不相连，以减小雷电对电力系统的损坏。当雷击独立避雷针时，独立避雷针接地装置的接地电位会有较大幅度提升。为避免独立避雷针接地装置接地电位的抬升对变电站内其他设备产生影响，独立避雷针接地装置通常独立设置，与变电站接地网互不相连，独立避雷针接地装置不得与变电站接地网主网相连接，且在地下应与变电站接地网主网有一定距离要求。并且为了实现对电力系统的保护，往往需要对独立避雷针接地阻抗进行测量。

目前针对接地阻抗的测量主要采用三级法，如图1所示，三极法接地阻抗测量装置主要包括：与被测试接地装置7依次串联的电流表33、试验电源8和插入地下的电流极9组成的第一支路，与被测试接地装置依次串联的电压表34和插入地下的电压极10组成的第二支路。其中，电流极9距离被测试接地装置7的放线距离D_GC为4-5D，电压极10距离被测试接地装置7的放线距离D_GP为0.618D_GC，D为被测试接地装置7的对角线长度。通过计算电压表34测量的被测试接地装置7的电压U与电流表33测量的流经被测试接地装置7的电流I之比，即可得到被测试接地装置7的接地阻抗R。

然而由于独立避雷针接地装置位于变电站场地内，场地下方还存在变电站接地网主网，因此在对独立避雷针接地装置的接地阻抗进行测量时，虽然独立避雷针接地装置的对角线长度比较小，但是为减小变电站接地网对独立避雷针接地装置测量结果的影响，电流极和电压极放线仍然需要放置到变电站外，耗费人力和物力，再加上一个变电站内往往存在多根独立避雷针，更加会耗费大量的人力和物力，导致接地阻抗的测量效率低下。

综上所述，如何能够提高变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量效率成为目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量方案，以解决背景技术中所介绍的现有技术中测量独立避雷针接地装置的接地阻抗时，需要将测量装置的电压极和电流极放置到变电站外，导致耗费大量人力和物力的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，提供了一种变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量系统，所述测量系统包括：

独立避雷针接地装置和变电站接地网，所述独立避雷针接地装置和变电站接地网顺序串联构成闭合回路；

连接于所述闭合回路的回路阻抗测量装置；其中，所述回路阻抗测量装置包括连接于所述闭合回路的测试电源。

优选地，所述回路阻抗测量装置包括连接于所述闭合回路的钳形接地电阻测试仪；

所述钳形接地电阻测试仪的测试电源，包括：连接于所述闭合回路的电压线圈，所述电压线圈用于提供电能；

所述钳形接地电阻测试仪还包括：

连接于所述闭合回路的电流线圈；以及与所述电压线圈以及所述电流线圈分别电连接的电阻表本体；其中，

所述电阻表本体包括与所述电流线圈以及所述电压线圈分别电连接的回路阻抗计算器，以及与所述回路阻抗计算器电连接的回路阻抗显示器。

优选地，所述回路阻抗测量装置的测试电源包括：连接于所述闭合回路的异频测试电源；

所述回路阻抗测量装置还包括：连接于所述闭合回路的电流表；连接于所述测试电源两端线路、且与所述独立避雷针接地装置和所述变电站接地网所在线路并联的电压表。

优选地，所述变电站接地网连接有延伸于地上的接地引下线；

所述独立避雷针接地装置在地上通过导线与所述接地引下线连接。

优选地，变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量系统，还包括：

与所述回路阻抗测量装置电连接的接地阻抗计算器。

根据本发明的第二方面，还提供了一种变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量方法，该方法用于上述技术方案所述的变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量系统，所述测量方法包括：

将独立避雷针接地装置与变电站接地网顺序串联构成闭合回路；

获取所述变电站接地网的接地网阻抗；

使用测试电源对所述闭合回路施加电能，使用回路阻抗测量装置获取所述闭合回路的回路电压和回路电流，根据所述回路电压和回路电流之比计算所述闭合回路的回路阻抗；

计算所述回路阻抗与所述接地网阻抗之差作为所述独立避雷针接地装置的接地阻抗。

优选地，所述使用测试电源对所述闭合回路施加电能，使用回路阻抗测量装置获取所述闭合回路的回路电压和回路电流，根据所述回路电压和回路电流之比计算所述闭合回路的回路阻抗，包括：

使用连接于所述闭合回路的电压线圈产生异频测试电源，通过所述闭合回路产生回路电压和回路电流；

通过连接于所述闭合回路的电流线圈收集所述回路电流；

使用与所述电压线圈和电流线圈电连接的回路阻抗计算器计算所述回路电压和回路电流之比，作为所述回路阻抗。

优选地，所述使用测试电源对所述闭合回路施加电能，使用回路阻抗测量装置获取所述闭合回路的回路电压和回路电流，根据所述回路电压和回路电流之比计算所述闭合回路的回路阻抗，包括：

使用连接于所述闭合回路的异频测试电源对所述闭合回路施加电能；

使用连接于所述闭合回路的电流表测量所述闭合回路的回路电流；

使用连接于所述测试电源两端线路、且与所述独立避雷针接地装置和所述变电站接地网所在线路并联的电压表测量所述闭合回路的回路电压；

计算所述回路电压与所述回路电流之比，作为所述回路阻抗。

优选地，所述计算回路阻抗与接地网阻抗之差作为所述独立避雷针接地装置的接地阻抗，包括：

使用与所述回路阻抗测量装置电连接的接地阻抗计算器计算所述回路阻抗与所述接地网阻抗之差，作为所述独立避雷针接地装置的接地阻抗。

本发明提供的变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量方案的工作过程如下：

独立避雷针接地装置在正常使用状态下是与变电站接地网互不连接的，当需要对避雷针接地阻抗进行测量时，首先将独立避雷针接地装置和变电站接地网进行串联，形成闭合回路，然后将回路阻抗测量装置与闭合回路相连接。由于回路阻抗测量装置包括连接于闭合回路的测试电源，测试电源能够向闭合回路提供电能，闭合回路在测试电源的作用下，能够产生回路电压和回路电流，回路阻抗测量装置采集闭合回路的回路电压，测量流经闭合回路的回路电流，然后计算回路电压和回路电流之比，即可得到闭合回路的回路阻抗，并且预先获知变电站接地网的接地网阻抗，通过计算回路阻抗与接地网阻抗之差，作为该独立避雷针接地装置的接地阻抗。其中，变电站接地网的接地网阻抗能够通过设计图纸或者预防性试验报告获取。

通过上述工作过程可以得出，本发明提供的变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量方案，通过将原先互不相连的独立避雷针接地装置和变电站接地网进行顺序串联，构成闭合回路，不需要背景技术中提到的测量装置的电流极放线和电压极放线，仅仅通过回路阻抗测量装置为闭合回路提供测试电源，然后通过测量闭合回路的回路电压和回路电流即能够计算得到闭合回路的回路阻抗，进而可获知独立避雷针接地装置的接地阻抗。能够提高变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量效率。本发明提供的技术方案不需要将电流极放线和电压极放线放置于变电站外进行测量，能够减少测量耗费的人力和物力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是相关技术提供的一种三极法接地阻抗测量装置的结构图；

图2是本发明实施例提供的一种变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量系统的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种钳形接地电阻测试仪的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量系统的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量系统的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量方法的流程示意图；

图8是图7所示实施例提供的一种回路阻抗的测量方法的流程示意图；

图9是图7所示实施例提供的一种回路阻抗的测量方法的流程示意图；

图10是图7所示实施例提供的一种接地阻抗的测量方法的流程示意图。

图1至图10中所示各结构与附图标记的对应关系如下：

1-独立避雷针接地装置、2-变电站接地网、3-回路阻抗测量装置、31-异频测试电源、32-钳形接地电阻测量仪、321-电压线圈、322-电流线圈、323-电阻表本体、3231-回路阻抗计算器、3232-回路阻抗显示器、33-电流表、34-电压表、4-接地引下线、5-接地网阻抗测量装置、6-接地阻抗计算器、7-被测试接地装置、8-试验电源、9-电流极、10-电压极。

具体实施方式

本发明实施例提供的变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量方案，解决了背景技术中所介绍的现有技术中测量独立避雷针接地装置的接地阻抗时，需要将测量装置的电压极和电流极放置到变电站外，导致耗费大量人力和物力的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中的技术方案作进一步详细的说明。

请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量系统的结构示意图，如图2所示，该变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量系统包括以下结构：

独立避雷针接地装置1和变电站接地网2，独立避雷针接地装置1和变电站接地网2顺序串联构成闭合回路。

变电站接地网2往往占地较大，其接地阻抗要求往往小于0.5欧，而独立避雷针接地装置1的接地阻抗往往要求小于10欧，两者在数量级上不同，且独立避雷针接地装置1和变电站接地网2互不连接，因此在测量独立避雷针接地装置1接地阻抗时，需要将独立避雷针接地装置1和变电站接地网2顺序串联构成闭合回路，能够方便对该闭合回路进行测量，得到回路阻抗，且由于独立避雷针接地装置1的接地阻抗远大于变电站接地网2阻抗，因此电能多集中于独立避雷针接地装置1，对变电站接地网2的损害较小。同时，独立避雷针接地装置1的接地阻抗远大于变电站接地网2阻抗，通过得到回路阻抗即可根据该回路阻抗估计独立避雷针接地装置1的接地阻抗。

连接于闭合回路的回路阻抗测量装置3；其中，回路阻抗测量装置3包括连接于闭合回路的测试电源。

通过将回路阻抗测量装置3连接于闭合回路，由于回路阻抗测量装置3包括连接于闭合回路的测量电源，因此，通过该测量电源为闭合回路提供具有一定大小的回路电压的电能，在闭合回路中形成回路电流，从而回路阻抗测量装置3根据该回路电压与回路电流之比，计算得到闭合回路的回路阻抗，进而计算该回路阻抗与变电站接地网2的接地网阻抗之差，得到独立避雷针接地装置1的接地阻抗，该公式为R＝Rh-Rg，其中R为独立避雷针接地装置1的接地阻抗，Rh为回路阻抗，Rg为变电站接地网2的接地网阻抗。

综上，本发明提供的变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量系统，通过将原先互不相连的独立避雷针接地装置1和变电站接地网2进行顺序串联，构成闭合回路进行测量，不需要背景技术中提到的测量装置的电流极放线和电压极放线，仅仅通过回路阻抗测量装置3为闭合回路提供测试电源，然后通过测量闭合回路的回路电压和回路电流即能够计算得到闭合回路的回路阻抗，进而可获知独立避雷针接地装置1的接地阻抗。能够提高变电站独立避雷针接地装置1接地阻抗的测量效率。本发明提供的技术方案不需要将电流极放线和电压极放线放置于变电站外进行测量，能够减少测量耗费的人力和物力。

针对图2所示实施例提供的闭合回路的回路阻抗的测试，可采用钳形接地电阻测量仪法，具体如图3和图4所示，图2所示实施例提供的回路阻抗测量装置3包括连接于闭合回路的钳形接地电阻测量仪32，该钳形接地电阻测量仪32的测试电源包括：

连接于闭合回路的电压线圈321，电压线圈321用于提供电能；

该钳形接地电阻测试仪还包括：连接于闭合回路的电流线圈322；以及与电压线圈321和电流线圈322分别电连接的电阻表本体323；

其中，电阻表本体323包括与电压线圈321以及电流线圈322分别电连接的回路阻抗计算器3231，以及与回路阻抗计算器3231电连接的回路阻抗显示器3232。

如图3和图4所示，钳形接地电阻测量仪32具有电压线圈321和电流线圈322两个线圈，电压线圈321如同变压器，能够向闭合回路提供测试电源(电压为U)，充当测试电源的功能，这样，闭合回路如同一个电路，而在闭合回路中形成回路电流I，回路电流I被钳形接地电阻测量仪32中的电流线圈322采集，通过回路阻抗计算器3231与电流线圈322和电压线圈321相连，通过计算回路电压与回路电流之比U/I，即可得到回路阻抗Rh，从而根据该回路电阻进一步测算独立避雷针接地装置1的接地阻抗。另外，该钳形接地电阻测量仪还包括回路阻抗显示器3232，通过该回路阻抗显示器3232对测量的回路阻抗进行显示，能够使得操作人员及时直观地了解到该闭合回路的回路阻抗，方便对独立避雷针接地装置1的接地阻抗进行测算。

针对图2中，闭合回路的回路阻抗的测量，可采用电流表电压表法，该电流表电压表法具体如图5所示，图2所示实施例提供的回路阻抗测量装置3的测试电源包括连接于闭合回路的异频测试电源31，优选地，该异频测试电源31的频率不等于50HZ，以避免变电站地网中常见的50HZ的频率干扰。

异频测试电源31连接于闭合回路，能够产生回路电压U，为闭合回路上的独立避雷针接地装置1和变电站接地网2提供电能，从而形成回路电流I，这样就形成了一个完整的电路。

另外，该回路阻抗测量装置3还包括：连接于闭合回路的电流表33；连接于异频测试电源31两端线路、且与独立避雷针接地装置1和变电站接地网2所在线路并联的电压表34。

电流表33连接于闭合回路上，能够测算回路电流I，电压表34连接于异频测试电源31两端线路，且与独立避雷针接地装置1和变电站接地网2所在线路并联，能够测算施加在独立避雷针接地装置1和变电站接地网2的回路电压U，通过计算该回路电压与回路电流之比U/I，即可得到该闭合回路的回路阻抗Rh。其中，电流表33可安装于异频测试电源31两端的主路上，也可安装于独立避雷针接地装置1和变电站接地网2所在支路上。

另外，变电站接地网2连接有延伸于地上的接地引下线4，在独立避雷针接地装置1与变电站接地网2连接时，为了连接方便，图2中的独立避雷针接地装置1在地上通过导线与接地引下线4连接。

变电站中的电力设备往往通过接地引下线4与变电站接地网2进行连接，因此变电站接地网2通常都具有接地引下线4，通过将独立避雷针接地装置1在地上通过导线与接地引下线4连接，独立避雷针接地装置1与变电站接地网2在地下通过大地相连通，从而独立避雷针接地装置1与变电站接地网2通过导线、接地引下线4和大地构成了完整的闭合回路。节省了对独立避雷针接地装置1与变电站接地网2的连接时间，提高了测算效率。

另外，为了实现对独立避雷针接地装置1的接地阻抗的自动测量，作为一种优选的实施例，如图6所示，图2所示的变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量系统还包括：

连接于变电站接地网2的接地网阻抗测量装置5，用于测量变电站接地网2的接地网阻抗。

变电站接地网2的接地网阻抗可通过查询设计图纸或者预防性试验报告提前获知，当不能够提前获知该接地网阻抗时，可通过本实施例中的接地网阻抗测量装置5进行测量，该接地网阻力测量装置能够为图3所示的钳形接地电阻测量仪，具体地可在将独立避雷针接地装置1与变电站接地网2连接成闭合回路之前，单独对变电站接地网2进行测算，或者如背景技术中，即图1所示的装置单独对变电站接地网2的接地网阻抗进行测算。

与回路阻抗测量装置3电连接的接地阻抗计算器6，该接地阻抗计算器6还与接地网阻抗测量装置5电连接。

接地阻抗计算器6与接地网阻抗测量装置5和回路阻抗测量装置3分别电连接，能够通过计算回路阻抗测量装置3测量的回路阻抗Rh与接地网阻抗测量装置5测量的接地网阻抗Rg之差，得到独立避雷针接地装置1的接地阻抗R，公式即：R＝Rh-Rg。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量方法，由于方法对应的系统是本申请实施例中的变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量系统，并且方法解决问题的原理与系统相似，因此该方法的实施可以参见系统的实施，重复之处不再赘述。

如图7所示，本发明实施例还提供了一种变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量方法，该测量方法用于图2至图6所示实施例提供的变电站独立避雷针接地装置接地阻抗的测量系统，如图7所示，本发明实施例提供的测量方法包括以下步骤：

S110：将独立避雷针接地装置1与变电站接地网2顺序串联构成闭合回路。

S120：获取变电站接地网2的接地网阻抗。

S130：使用测试电源对闭合回路施加电能，使用回路阻抗测量装置3获取闭合回路的回路电压和回路电流，根据回路电压和回路电流之比计算闭合回路的回路阻抗。

S140：计算回路阻抗与接地网阻抗之差作为独立避雷针接地装置1的接地阻抗。

在正常使用状态下，独立避雷针接地装置1和变电站接地网2互不相连，首先将独立避雷针接地装置1和变电站接地网2进行串联，形成闭合回路，然后将回路阻抗测量装置3与闭合回路相连接。由于回路阻抗测量装置3包括连接于闭合回路的测试电源，测试电源能够向闭合回路提供电能，此时回路阻抗测量装置3获取闭合回路的回路电压，测量流经闭合回路的回路电流，然后计算回路电压和回路电流之比，即可得到闭合回路的回路阻抗，并且预先获知变电站接地网2的接地网阻抗，通过计算回路阻抗与接地网阻抗之差，作为该独立避雷针接地装置1的接地阻抗。其中，变电站接地网2的接地网阻抗能够通过设计图纸或者预防性试验报告获取。本发明提供的变电站独立避雷针接地装置1接地阻抗的测量方案，通过将独立避雷针接地装置1和变电站接地网2顺序串联，构成闭合回路进行测量，不需要背景技术中提到的测量装置的电流极放线和电压极放线，仅仅通过回路阻抗测量装置3为闭合回路提供测试电源，然后通过闭合回路的回路电压和回路电流即能够计算得到闭合回路的回路阻抗，进而可获知独立避雷针接地装置1的接地阻抗。能够提高变电站独立避雷针接地装置1接地阻抗的测量效率。本发明提供的技术方案不需要将电流极放线和电压极放线放置于变电站外进行测量，能够减少测量耗费的人力和物力。

其中，如图8所示，图7所示实施例中的步骤S130：使用异频测试电源31对闭合回路施加电能，使用回路阻抗测量装置3获取闭合回路的回路电压和回路电流，根据回路电压和回路电流之比计算闭合回路的回路阻抗，包括：

S131：使用连接于闭合回路的电压线圈321产生异频的测试电源，通过闭合回路产生回路电压和回路电流；

S132：通过连接于闭合回路的电流线圈322收集回路电流；

S133：使用与电压线圈321和电流线圈322电连接的回路阻抗计算器3231计算回路电压和回路电流之比，作为回路阻抗。

钳形接地电阻测量仪32具有电压线圈321和电流线圈322两个线圈，电压线圈321如同变压器，能够向闭合回路提供测试电源(电压为U)，充当测试电源的功能，这样，闭合回路如同一个电路，而在闭合回路中形成回路电流I，回路电流I被钳形接地电阻测量仪32中的电压线圈322采集，通过回路阻抗计算器3231与电流线圈322和电压线圈321相连，通过计算回路电压与回路电流之比U/I，即可得到回路阻抗Rh，从而根据该回路电阻进一步测算独立避雷针接地装置1的接地阻抗。另外，该钳形接地电阻测量仪32还包括回路阻抗显示器3232，通过该回路阻抗显示器3232对测量的回路阻抗进行显示，能够使得操作人员及时直观地了解到该闭合回路的回路阻抗，方便对独立避雷针接地装置1的接地阻抗进行测算。

其中如图9所示，图7所示实施例中的步骤S130：使用测试电源对闭合回路施加电能，使用回路阻抗测量装置3获取闭合回路的回路电压和回路电流，根据回路电压和回路电流之比计算闭合回路的回路阻抗，包括：

S134：使用连接于闭合回路的异频测试电源31对闭合回路施加电能；

S135：使用连接于闭合回路的电流表33测量闭合回路的回路电流；

S136：使用连接于异频测试电源31两端线路、且与独立避雷针接地装置1和变电站接地网2所在线路并联的电压表34测量闭合回路的回路电压；

S137：计算回路电压与回路电流之比，作为闭合回路的回路阻抗。

电流表33连接于闭合回路上，能够测算回路电流I，电压表34连接于异频测试电源31两端线路，且与独立避雷针接地装置1和变电站接地网2所在线路并联，能够测算施加在独立避雷针接地装置1和变电站接地网2的回路电压U，通过计算该回路电压与回路电流之比U/I，即可得到该闭合回路的回路阻抗Rh。其中，电流表33可安装于异频测试电源31两端的主路上，也可安装于独立避雷针接地装置1和变电站接地网2所在支路上。

为了实现对独立避雷针接地装置1的接地阻抗的自动测量，如图10所示，图7所示步骤S120：获取所述变电站接地网2的接地网阻抗，包括：S121：使用连接于变电站接地网2的接地网阻抗测量装置5测量所述变电站接地网2的接地网阻抗。

步骤S140：计算回路阻抗与接地网阻抗之差作为所述独立避雷针接地装置1的接地阻抗，包括：S141：使用与回路阻抗测量装置3接地阻抗计算器6计算所述回路阻抗与所述接地网阻抗测量装置5测量的接地网阻抗之差，作为所述独立避雷针接地装置1的接地阻抗。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。