基于多次同步异频法的大型地网工频接地阻抗测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于多次同步异频法的大型地网工频接地阻抗测量方法，具体为：在使用异频法测量大型地网工频接地阻抗时，采用本专利给出的多次同步测量方法，同步测得多组异频电压和异频电流；利用加窗傅里叶滤波算法计算得到多组异频电压相量和异频电流相量；利用本专利给出的计算方法，计算得到大型地网在异频频率下的接地阻抗；利用插值方法计算得到大型地网工频接地阻抗，包括阻性分量和感性分量。本发明方法考虑了利用停运线路作为测量回路测量大型地网接地阻抗时，电流极引线、测量回路周围中性点接地系统的平行架空线路与电压极引线的电磁耦合效应对测量结果的影响，从而大大提高了大型地网工频接地阻抗测量结果的精度。
【专利说明】基于多次同步异频法的大型地网工频接地阻抗测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统地网工频接地阻抗测量【技术领域】，尤其是涉及一种基于多次 同步异频法的大型地网工频接地阻抗测量方法。
【背景技术】
[0002] 接地电阻是变电站接地系统的重要技术指标，在变电站投运之前或运行一段时间 后都要测量其接地电阻值。准确测量变电站接地网的接地电阻是维护电力系统安全可靠运 行，保障设备和人身安全的重要措施之一。目前实用的接地电阻测量方法大都存在无法有 效消除电压极引线上的干扰电压对测量结果带来的误差。如果测量结果偏大，则会误导工 程项目采用各种降阻措施进而加大工程投资；如果测量结果偏小，则会对变电站工作人员 的人身安全带来隐患，对变电站设备的正常工作带来隐患，甚至影响系统的正常运行。
[0003] 国内外变电站接地电阻测量的常用方法是IEEE标准推荐的电位降法，即布置电 流极和电压极两个辅助电极，通过不断改变电极位置测量得到接地体与电压极之间的电位 降曲线，分析测量曲线，得到接地电阻的测量值。在实际操作中，传统的变电站接地网接地 电阻的测量方法大致上采用补偿法。补偿法又分为〇. 618法和30度夹角法。
[0004] 由于电力系统在正常运行时，大地中会流过不平衡电流，为了避免地中不平衡电 流对接地电阻测量结果的影响，目前针对地网工频接地电阻测量方法的研究主要集中在异 频测量方法。但是，现有的异频测量方法采用理论公式解决电流极引线与电压极引线间的 电磁耦合对测量结果带来的误差，这种将测量值与理论值混合使用的方法往往会带来更大 误差。同时，使用停运线路作为测量回路时，如果测量回路周围存在中性点接地系统的平行 架空线路，测量回路与平行架空线路间存在的电磁耦合效应也会影响测量结果的精度。
【发明内容】
[0005] 本发明主要是解决现有技术所存在的在测量大型地网工频接地电阻时不能很好 地处理电流极引线与电压极引线之间的电磁耦合以及测量回路周围中性点接地系统的平 行架空线路与电压极引线之间的电磁耦合对测量结果带来的影响的技术问题；提供了一种 考虑了电流极引线、测量回路周围中性点接地系统的平行架空线路与电压极引线的电磁耦 合效应对测量结果的影响，从而大大提高了大型地网工频接地阻抗测量结果的精度的基于 多次同步异频法的大型地网工频接地阻抗测量方法。
[0006] 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
[0007] 基于多次同步异频法的大型地网工频接地阻抗测量方法，应用于测量回路周围无 平行架空线路，其特征在于，
[0008] 基于一个测量电路：分别使用停运线路的A相和B相作为电流极引线、电压极引 线；在电流极引线和测量接地极G间接入异频电源E、电流表，在电压极引线和测量接地极G 间接入电压表；Gu、&分别为电压极和电流极；所述异频电源E频率可调；定义：LV、Q分别 为电压极引线与电流极引线的长度，R m、Xm分别为电流极引线与电压极引线间的单位工频互 电阻、单位工频互电抗，并记Zm = Rm+Xm ;
[0009] 采用如下步骤进行测量：
[0010] 步骤1，异频电源频率设置为fl，fl宜在40?60Hz范围内；利用电流极位置数据、 地网结构及温纳四极法测得的实际电阻率计算得到电压极G u的补偿位置，记与Gu所在位置 相对应的电压极引线长度为Lvl ;从电压表和电流表同步测得电压数据和电流数据，经加窗 傅里叶滤波算法后，求出异频频率下的电压相量匕、电流相量丨i，且存在关系式一，
[0011] 式一；
[0012] 式一中，Rgfl表示频率为Π 时待测地网的异频接地电阻，表示频率为Π 时电 压极引线、电流极引线间单位长度的异频互阻抗；
[0013] 步骤2,异频电源频率设置为与步骤1相同，改变电流极&的位置，记与h所在位 置相对应的电流极引线长度为L i2 (通过改变电流极&的位置来改变电流极引线长度，改变 位置后，附图中接线方式不变，改变的仅是各变量如Q、Lv的值），利用新的电流极位置数 据、地网结构及温纳四极法测得的实际电阻率计算得到新的电压极G u的补偿位置，记与Gu 所在位置相对应的电压极引线长度为Lv2 ;从电压表和电流表同步测得电压数据和电流数 据，经加窗傅里叶滤波算法后，求出异频频率下的电压相量匕、电流相量，且存在关系 式二
[0014] [/2 = /2 RKfl + /2 LrlZmfl 式二
[0015] 式二中各量意义同式一；
[0016] 步骤3,通过式一和式二，即得异频频率为Π 时的接地阻抗Rgfl，如式三所示，
【权利要求】
1. 基于多次同步异频法的大型地网工频接地阻抗测量方法，应用于测量回路周围无平 行架空线路，其特征在于， 基于一个测量电路：分别使用停运线路的A相和B相作为电流极引线、电压极引线；在 电流极引线和测量接地极G间接入异频电源E、电流表，在电压极引线和测量接地极G间接 入电压表；Gu、^分别为电压极和电流极；所述异频电源E频率可调；定义：L v、Li分别为电压 极引线与电流极引线的长度，Rm、Xm分别为电流极引线与电压极引线间的单位工频互电阻、 单位工频互电抗，并记Z m = Rm+Xm ; 采用如下步骤进行测量： 步骤1，异频电源频率设置为Π ，Π 宜在40?60Hz范围内；利用电流极位置数据、地 网结构及温纳四极法测得的实际电阻率计算得到电压极Gu的补偿位置，记与Gu所在位置相 对应的电压极引线长度为L vl ;从电压表和电流表同步测得电压数据和电流数据，经加窗傅 里叶滤波算法后，求出异频频率下的电压相量R、电流相量丨1，且存在关系式一， Ui = I\ R&fl +1\ ZmfXLvl 式； 式一中，Rgfl表示频率为π时待测地网的异频接地电阻，zmfl表示频率为π时电压极 引线、电流极引线间单位长度的异频互阻抗； 步骤2,异频电源频率设置为与步骤1相同，改变电流极h的位置，记与h所在位置相 对应的电流极引线长度为Li2，利用新的电流极位置数据、地网结构及温纳四极法测得的实 际电阻率计算得到新的电压极G u的补偿位置，记与Gu所在位置相对应的电压极引线长度为 Lv2;从电压表和电流表同步测得电压数据和电流数据，经加窗傅里叶滤波算法后，求出异频 频率下的电压相量仍、电流相量)2，且存在关系式二 U2=l2Rsn+l2Lv2Zmfl 式二 式二中各量意义同式一； 步骤3,通过式一和式二，即得异频频率为Π 时的接地阻抗Rgfl，如式三所示， / 、f · · 、1Γ ·、 〔Μ Ζι /ιΖ'ι 认 1 一 z =.. . 式二 步骤4,将异频电源频率设置为f2,且fl+f2 = 100 ;重复步骤1至步骤3,得到异频频 率为f2时的接地阻抗Rgf2 ; 步骤5,取两种异频频率下接地阻抗的平均值为工频接地阻抗，如式四所示，式四中的 Rg5Q为工频50Hz时的接地阻抗； Rg5〇=(Rgfl+Rgf2)/2 式四。
2. 基于多次同步异频法的大型地网工频接地阻抗测量方法，应用于测量回路周围存在 中性点接地系统的平行架空线路，其特征在于， 基于一个测量电路：分别使用停运线路的A相和B相作为电流极引线、电压极引线；在 电流极引线和接地极G间接入异频电源E、电流表，在电压极引线和接地极G间接入电压表； Gu、&分别为电压极和电流极；所述异频电源E频率可调；定义：LV、Q分别为电压极引线与 电流极引线的长度，R m、Xm分别为电流极引线与电压极引线间的单位工频互电阻、单位工频 互电抗，并记zm = Rm+Xm ; 采用如下步骤进行测量： 步骤1，测量时接线方式如图1所示，异频电源频率设置为Π ，Π 宜在40?60Hz范围 内；记电流极引线长度为Ln ;利用电流极位置数据、地网结构及温纳四极法测得的实际电 阻率计算得到电压极Gu的补偿位置，记与G u所在位置相对应的电压极引线长度为Lvl ;从电 压表和电流表同步测得电压数据和电流数据，经加窗傅里叶滤波算法后，求出异频频率下 的电压相量C/l、电流相量/ι，且存在关系式五， 式五中，Rgfl、Zmfl意义同式一；Z'mfl为频率Π 时，考虑测量回路周围存在平行线路情况 下的等效互阻抗，h = Ln/Lvl ; 步骤2,异频电源频率设置为与步骤1相同，改变电流极&的位置，记与&所在位置相 对应的电流极引线长度为Li2，利用新的电流极位置数据、地网结构及温纳四极法测得的实 际电阻率计算得到新的电压极G u的补偿位置，记与Gu所在位置相对应的电压极引线长度为 Lv2;从电压表和电流表同步测得电压数据和电流数据，经加窗傅里叶滤波算法后，求出异频 频率下的电压相量0:、电流相量）2，且存在关系式六 U'i-IiRp+Ii LvTZ 叫' + k211 LvlZ式/、 式六中，k2 = Li2/Lv2，其余各量意义同式五； 步骤3,异频电源频率设置为与步骤1相同；改变电流极&的位置，记与&所在位置相 对应的电流极引线长度为Li3，利用新的电流极位置数据、地网结构及温纳四极法测得的实 际电阻率计算得到新的电压极G u的补偿位置，记与Gu所在位置相对应的电压极引线长度为 Lv3;从电压表和电流表同步测得电压数据和电流数据，经加窗傅里叶滤波算法后，求出异频 频率下的电压相量％、电流相量丨3，且存在关系式七 Ui =h Rgfl +13 + /c3 h LylZmfx 式七 式七中，k3 = Li3/Lv3，其余各量意义同式五； 步骤4,通过式五、六、七，即可得异频频率为Π 时的接地阻抗Rgfl，如式八所示，
步骤5,将异频电源频率设置为f2,且fl+f2 = 100 ;重复步骤1至步骤4,得到异频频 率为f2时的接地阻抗Rgf2 ; 步骤6,取两种异频频率下接地阻抗的平均值为工频接地阻抗，如式九所示，式九中的 Rg5Q为工频50Hz时的接地阻抗； Rg50= (Rgfl+Rgf2)/2 式九。
【文档编号】G01R27/18GK104122452SQ201410375037
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】胡志坚, 贾超 申请人:武汉大学