一种基于地线电流注入的变电站接地网性能评估方法与流程

本发明涉及变电站接地网技术领域，尤其涉及一种基于地线电流注入的变电站接地网性能评估方法。

背景技术：

接地网在电力系统安全运行中起着十分重要的作用，它不仅为各种电气设备提供一个公共的信号参考地，更重要的是能够在系统发生故障时迅速排泄故障电流并降低地电位的升高，因此接地网接地性能的优劣直接关系到电力系统工作人员的人身安全和各种电气设备的安全及正常运行。近年来，由于我国用电需求高速增长，电力系统规模和容量迅速扩大，接地短路电流越来越大，从而对接地网的安全、可靠性能提出了更高的要求。ieee规定，变电站接地电阻需满足r≤2000/ig，其中ig为经接地网入地的最大接地故障不对称电流。

目前，评估变电站接地网性能的方法主要是测量变电站的接地电阻，普遍采用的测量接地网接地电阻的方法是三极法，三极法(又称电流电压极法)是指接地网g、电压辅助极p1和电流辅助极p2组成的三个电极测试接地电阻的方法，一般采用直线法布置电极，如图1所示。测量时，外接电源，测试电流由接地网g(等效为半球形电极)注入，在接地网g、电流辅助极p2和之间的大地形成回路，用电流表测量得到回路的电流值，并用电压表测得接地网g和电压辅助极p1之间的电压值，用电压值比上电流值即可得到接地电阻值。

但是，采用三极法测量接地网接地电阻时，需要铺设长达数百米甚至数公里的电压、电流引线，且需要配套测量土壤结构及土壤电阻率，工作量很大。还有三极法测量方法影响因素较多，造成测量误差较大。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于地线电流注入的变电站接地网性能评估方法，以解决目前测量方法工作量大，测量误差较大的问题。

本发明提供了一种基于地线电流注入的变电站接地网性能评估方法，所述方法包括：

获取变电站参数及变电站接地网原始分流系数ke2；

选择所述变电站的一根架空地线，并在所述架空地线上注入电流iw，分别测量接入所述变电站的线路流出的总电流iw1和变压器中性点流出的电流in；

根据公式ig＝iw-iw1-in计算得到所述变电站接地网入地电流ig；

根据公式ke1＝ig/iw计算得到所述变电站接地网分流系数ke1；

比较所述分流系数ke1和原始分流系数ke2，评估所述变电站接地网的安全性能。

可选的，所述获取变电站参数，具体包括：

所述变电站包括n根架空地线和m回电缆，其中，n≥1,m≥0。

可选的，所述测量接入变电站的线路的总电流iw1，具体包括：

测量接入所述变电站的n-1根架空地线流出的电流iw2；

测量接入所述变电站的m回电缆流出的电流iw3。

可选的，所述比较所述分流系数ke1和原始分流系数ke2，评估所述变电站接地网的安全性能，具体包括：

计算所述分流系数ke1和原始分流系数ke2的大小变化量；

若所述分流系数ke1和原始分流系数ke2的变化量大于20％，则判定所述变电站接地网可能存在故障；

若所述分流系数ke1和原始分流系数ke2的变化量小于或等于20％，则判定所述变电站接地网性能良好。

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明提供的基于地线电流注入的变电站接地网性能评估方法，所述方法包括：获取变电站参数，计算得到变电站接地网原始分流系数ke2，选择变电站的一根架空地线，并在所述架空地线上注入电流iw，分别测量接入变电站的线路流出的总电流iw1和变压器中性点流出的电流in，根据公式ig＝iw-iw1-in计算得到变电站接地网入地电流ig，根据公式ke1＝ig/iw计算得到变电站接地网分流系数ke1，比较分流系数ke1和原始分流系数ke2，评估变电站接地网的安全性能。本发明提出的基于电流分布测量的接地网性能评估方法，无需进行变电站接地电阻的测量，大大减小了测量工作量；而且本方法可以在变电站正常运行时进行，无需停电；还有本方法测量的结果受季节、气候的影响较小。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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他的附图。

图1为现有技术测量变电站接地网接地电阻的方法示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于地线电流注入的变电站接地网性能评估方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种基于地线电流注入的变电站接地网性能评估方法的测量示意图；

图4为本发明实施例提供的一种基于地线电流注入的变电站接地网性能评估方法中s200的详细流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种基于地线电流注入的变电站接地网性能评估方法中s500的详细流程示意图。

具体实施方式

参见图2，为本申请实施例提供的基于地线电流注入的变电站接地网性能评估方法的流程图。

s100：获取变电站参数及变电站接地网原始分流系数ke2。

具体地，获取变电站的架空地线和电缆的数量，变电站包括n根架空地线和m回电缆，其中，n≥1,m≥0。变电站一般包括多条回线，每条回线上连接2根以上的架空地线，评估变电站接地网性能之前，首先获取接入变电站的架空地线和电缆的数量及其变电站接地网原始分流系数ke2。

s200：选择所述变电站的一根架空地线，并在所述架空地线上注入电流iw，分别测量接入变电站的线路流出的总电流iw1和变压器中性点流出的电流in。

具体地，选择待评估变电站的一条回线上的一根架空地线，在该架空地线上注入电流iw，如图3所示，在变电站上某一架空地线上外接电流源，使用电流探头c1测得注入电流的架空地线上通过该架空地线进入变电站的电流iw。通过架空地线进入变电站的电流iw由架空地线、电缆、变压器中性点和接地网进行分流，使用电流探头分别测量接入变电站的线路(架空地线和电缆线)流出的电流iw1，使用电流探头c3测量变压器中性点流出的电流in，而接地网入地电流无法直接测量，可计算得到。

测量接入变电站的线路(架空地线和电缆线)的电流iw1的具体方法参见图4。

s201：测量接入所述变电站的n-1根架空地线流出的电流iw2。

s202：测量接入所述变电站的m回电缆流出的电流iw3。

具体地，一条回线上通常连接两根以上的架空地线，且架空地线之间属于并联关系，位于杆塔的两侧。而变电站包含n根架空地线(n≥1)，使用电流探头c2测量n-1根架空地线上流出的电流iw2。还有，变电站通常设有m回电缆(m≥0)，电缆线也能起到分流作用，若待评估变电站不包含电缆线，则不需测量该电流；若变电站含有m回电缆，因电缆线的分流作用，使用电流探头c4测量接入变电站的m回电缆流出的总电流iw3。

当变电站未设置电缆时，电流iw3的大小为零，此时接入变电站的线路(架空地线)流出的总电流iw1＝iw2；当变电站设有电缆时，接入变电站的线路(架空地线和电缆)流出的总电流iw1＝iw2+iw3。因此，接入变电站的线路流出的电流应视情况而定。

s300：根据公式ig＝iw-iw1-in计算得到所述变电站接地网入地电流ig。

具体地，通过架空地线进入变电站的电流iw由架空地线、电缆、变压器中性点和接地网进行分流，架空地线、电缆和变压器中性点流出的电流可通过电流探头测量得到电流大小，可分别由电流探头测得接入变电站的线路(架空地线和电缆)流出的电流为iw1＝iw2+iw3，变压器中性点流出的电流为in，而接地网入地电流不可测量得到，但可通过式(1)计算得到：

s400：根据公式ke1＝ig/iw计算得到变电站接地网分流系数ke1。

具体地，根据计算得到的接地网入地电流ig可获得变电站接地网分流系数ke1，计算公式为：

将式(1)代入式(2)，可得：

s500：比较所述分流系数ke1和原始分流系数ke2，评估所述变电站接地网的安全性能。

具体地，将计算得到的待评估变电站接地网的分流系数ke1与原始分流系数ke2进行大小比较，以此来评估变电站接地网的性能情况。其中，获得原始分流系数ke2的方法步骤与获得分流系数ke1方法步骤相同，关键是在变电站新建成使用前，选择变电站的同一条回线，在回线的同一架空地线上进行注入电流试验，如此获得的原始分流系数ke2与变电站运行一段时间后获得的分流系数ke1才有可比性，从而才能评估变电站接地网的性能。

如图5所示，根据分流系数评估变电站接地网性能的具体步骤如下：

s501：计算所述分流系数ke1和原始分流系数ke2的大小变化量。

s502：若所述分流系数ke1和原始分流系数ke2的变化量大于20％，则判定所述变电站接地网可能存在故障。

s503：若所述分流系数ke1和原始分流系数ke2的变化量小于或等于20％，则判定所述变电站接地网性能良好。

具体地，比较分流系数ke1和原始分流系数ke2的大小，计算分流系数ke1和原始分流系数ke2的大小变化量(ke2-ke1)/ke2，若分流系数ke1和原始分流系数ke2的变化量(ke2-ke1)/ke2大于20％，即分流系数明显变小，则表明该变电站接地网可能存在故障，需要进行进一步检测；若分流系数ke1和原始分流系数ke2的变化量(ke2-ke1)/ke2小于或等于20％，即分流系数变化不大，则表明该变电站接地网性能良好。

本申请以一具体实例说明本申请提供的基于地线电流注入的变电站接地网性能评估方法。

富宁站在投入使用前，在富武甲线的一根架空地线进行电流注入试验，该架空地线上进入变电站的电流iw为1.1ka，同时富武甲线另一根架空地线流出的电流iw2为0.2ka，接入变电站的其他线路上架空地线流出的电流iw3为0.2ka，变压器中性点流出的电流in为0.1ka，由此计算得到原始分流系数ke2为54.5％。变电站运行2年后，在同一根架空地线上重新进行电流注入试验，同样的计算方法，计算得到变电站接地网分流系数ke1为12.2％，该分流系数ke1远小于原始分流系数ke2((ke2-ke1)/ke2＞20％)，因此可判定该变电站接地网可能存在故障，需要进行进一步检测。

本申请提供的基于地线电流注入的变电站接地网性能评估方法，所述方法包括：获取变电站参数及变电站接地网原始分流系数ke2；选择变电站的一根架空地线，并在该架空地线上注入电流iw，该电流iw经接入变电站的架空地线、电缆、变压器中性点和接地网进行分流，变电站包括n根架空地线和m回电缆，其中，n≥1,m≥0，分别测量接入变电站的线路流出的总电流iw1和变压器中性点流出的电流in，而接入变电站的线路流出的总电流iw1包括接入变电站的n-1根架空电线流出的电流iw2和接入变电站的m回电缆流出的电流iw3，即iw1＝iw2+iw3；根据公式ig＝iw-iw1-in计算得到变电站接地网入地电流ig；根据公式ke1＝ig/iw计算得到变电站接地网分流系数ke1；计算所述分流系数ke1和原始分流系数ke2的变化量，根据分流系数ke1和原始分流系数ke2的变化量评估所述变电站接地网的安全性能。本申请提出的基于地线电流注入的变电站接地网性能评估方法，无需进行变电站接地电阻的测量，大大减小了测量工作量。而且本方法可以在变电站正常运行时进行，无需停电。还有通过接地电阻评估接地网性能时，线路杆塔接地电阻和变电站接地网接地电阻同时随季节、气候改变，测量结果受季节、气候的影响较大，而本申请提供的评估方法得到的测量结果受季节、气候的影响较小。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

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。