一种考虑大地影响的大型地网接地阻抗测试方法与流程

本发明属于地网接地阻抗测试领域，特别涉及一种能考虑大地影响的接地阻抗测量方法，用于对大型地网接地阻抗的真实值分析判断，以提高现场测试结果的准确性。
背景技术：
：电力系统是一个由地上和地下多导体组成的互联广域(wide-area)系统。变电站(厂)地网是电力系统地下网格的重要组成部分，起工作接地、保护接地、防雷接地和防静电接地等四大功能。现场实测变电站(厂)地网接地阻抗是保证接地系统正常工作和满足接地应用需求的重要手段。对地网接地阻抗的准确测量有利于掌握地网的运行状况，推进变电站(厂)地网状态检修、对减少停电时间和提高供电可靠性都有着重要意义。因试验电流和地网电位均为交流，接地阻抗实测值表达式为z＝r+jx，包含了电阻分量r和电感分量x。直线法是目前国内地网接地阻抗的主要测试方法，其核心思想是利用远离地网的电流极形成测试电流回路，再利用合理的电压极布置以补偿电流极互阻抗的影响，也通常称为补偿法或“0.618”法。在大型变电站(厂)地网的接地阻抗测试中大地的影响会对直线法的实测结果会带来较大的影响：一方面由于地网敷设广泛导致周围土壤电阻率存在不均匀分布，用传统的直线法测试可能会出现补偿点难以找准或是不同放线路径上的测试值差别较大的情况。在国内现行接地阻抗测量标准《dl/t475-2006接地装置特性参数测量导则》中对测量点(零电位点附近)的选取方法为：电压极以电流极长度的5％为间距移动三次，三次的测量值误差在5％以内认为是测量点，该方法在实际测量中具有很大的局限性；另一方面，大型地网的尺寸较大导致实测时电压、电流引线平行共线距离过长使得二者间互感值增大，该部分互感值会叠加到接地阻抗的电感分量上造成实测结果偏大。采用夹角法或远离法，即通过增大电压、电流引线间距的方法来减小或消除互感的影响，能提高测量结果的准确性。但是实际测量中某些厂站受现场地形限制仅有唯一的路径可以放置电压、电流引线，只能采取直线法进行测试，此时就需要准确评估并消除互感造成的测试误差。因此，有必要提供一种能消除互感造成的测试误差，进而对地网接地阻抗进行准确测量的方法。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是：针对传统直线法测接地阻抗存在的试验误差，提出一种考虑大地影响的大型地网直线法测量接地阻抗的新方法，该方法能有效消除土壤电阻率不均匀和测试引线间互感的影响，提高了现场实测结果的准确性。本发明所提供的技术方案是：一种考虑大地影响的大型地网接地阻抗测试方法，包括以下步骤：步骤1、确定电流极的布置位置，电流极与被测地网的连线则为电流测量线；确定与电流测量线平行的电压测量线；在电压测量线上等间隔布置多个电压极测量点，记为p1～pn，p1～pn与被测地网边缘的距离小于电流极的布置位置与被测地网边缘的距离；根据dl/t475-2006《接地装置特性参数测量导则》，电压极与被测地网边缘的距离应小于电流极与被测地网边缘的距离，本发明以电流极与被测地网边缘的距离的0.618倍为基准点，在此范围内等间距的取多个电压极测量点，用于后续的三次样条插值。步骤2、记录每个电压极测量点与被测地网边缘的距离(即电压、电流测量线平行共线长度)，记为x1～xn，以及每个电压极测量点测得的被测地网接地阻抗的实测值，包括电阻分量和电感分量(根据dl/t475-2006《接地装置特性参数测量导则》中规定的三极法测量得到被测地网接地阻抗的实测值，从试验仪器的读数中得出接地阻抗的实测值中电阻分量和电感分量大小)，数据记录格式如表1所示；表1测量数据记录表电压极测点pp1p2p3p4……pn距离xx1x2x3x4……xn电阻分量值rr1r2r3r4……rn电感分量值ll1l2l3l4……ln步骤3、根据表1记录数据采用曲线拟合的方法分别得到电阻分量曲线及其表达式r(x)＝ax3+bx2+cx+d和电感分量曲线及其表达式l＝δl·x+l0，其中a、b、c、δl和l0均为拟合得到的参数；电感分量曲线及其表达式中的斜率δl为电压、电流测量线平行共线单位长度的互感误差，地网越大，则平行共线长度越长，由δl×平行共线长度造成的互感误差就越大；步骤4、对电阻分量表达式进行二阶求导，得到二阶导数r″(x)＝6ax+2b，二阶导数的极值点即为接地阻抗电阻分量的取值点，返代入电阻分量表达式中计算得到电阻分量测量值为r(x0)；步骤5、对电感分量表达式取纵轴截距l0作为电感分量测量值；步骤6、得到被测地网接地阻抗的测量值为z0＝r(x0)+jl0。进一步地，所述步骤3中，通过三次样条插值拟合得到电阻分量曲线及其表达式r(x)＝ax3+bx2+cx+d，直线插值拟合得到电感分量曲线及其表达式l＝δl·x+l0。本发明考虑到在使用直线法测量大型变电站(厂)地网的接地阻抗时大地的影响，通过电阻分量三次样条差值取二阶导数极值的方法有效解决了由于地网敷设面积广泛导致周围土壤电阻率存在不均匀分布使得测量时零电位点难以选取的问题；另一方面通过电感分量直线拟合的方法有效剔除由于较长电压、电流测量引线平行耦合得到的互感阻抗误差。有益效果是：本发明是对传统直线法的一种优化和改进，从接地阻抗测试原理出发，分别从电阻分量和电感分量的两个角度通过对实测数据拟合的方式消除了传统直线法电压极测量点(零电位附近)难以选取的困难，并可以有效消除电压、电流测量线平行共线的互感误差的影响，取得地网本身的接地阻抗的电感分量值，能有效提高大型地网接地电阻测试的准确性。附图说明图1本发明原理图。图2实测某地网电阻分量拟合曲线及表达式。图3实测某地网电感分量拟合曲线及表达式。图4本发明流程图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步具体说明。本发明公开了一种考虑大地影响的大型地网接地阻抗测试方法，原理图如图1所示，包括以下步骤：步骤1、确定电流极的布置位置，电流极与被测地网的连线则为电流测量线；确定与电流测量线平行的电压测量线；在电压测量线上等间隔布置多个电压极测量点，记为p1～pn，p1～pn与被测地网边缘的距离小于电流极的布置位置与被测地网边缘的距离；根据dl/t475-2006《接地装置特性参数测量导则》，电压极与被测地网边缘的距离应小于电流极与被测地网边缘的距离，本发明以电流极与被测地网边缘的距离的0.618倍为基准点，在此范围内等间距的取多个电压极测量点，用于后续的三次样条插值。步骤2、记录每个电压极测量点与被测地网边缘的距离(即电压、电流测量线平行共线长度)，记为x1～xn，以及每个电压极测量点测得的被测地网接地阻抗的实测值，包括电阻分量和电感分量(根据dl/t475-2006《接地装置特性参数测量导则》中规定的三极法测量得到被测地网接地阻抗的实测值，从试验仪器的读数中得出接地阻抗的实测值中电阻分量和电感分量大小)，数据记录格式如表1所示；表1测量数据记录表电压极测点pp1p2p3p4……pn距离xx1x2x3x4……xn电阻分量值rr1r2r3r4……rn电感分量值ll1l2l3l4……ln步骤3、根据表1记录数据采用曲线拟合的方法分别得到电阻分量曲线及其表达式r(x)＝ax3+bx2+cx+d(示例如图2所示)和电感分量曲线及其表达式l＝δl·x+l0(示例如图3所示)，其中a、b、c、δl和l0均为拟合得到的参数；电感分量曲线及其表达式中的斜率δl为电压、电流测量线平行共线单位长度的互感误差，地网越大，则平行共线长度越长，由δl×平行共线长度造成的互感误差就越大；步骤4、对图2中的电阻分量表达式进行二阶求导，得到二阶导数r″(x)＝6ax+2b，二阶导数的极值点即为接地阻抗电阻分量的取值点，返代入电阻分量表达式中计算得到电阻分量测量值为r(x0)；步骤5、对图3中的电感分量表达式取纵轴截距l0作为电感分量测量值；步骤6、得到被测地网接地阻抗的测量值为z0＝r(x0)+jl0，测量流程图如图4所示。进一步地，所述步骤3中，通过(origin软件进行)三次样条插值拟合得到电阻分量曲线及其表达式r(x)＝ax3+bx2+cx+d，直线插值拟合得到电感分量曲线及其表达式l＝δl·x+l0。参见图2、图3所示本发明考虑大地影响的大型地网接地阻抗测试方法的一个具体实施例，该实施例的被测地网接地阻抗的电阻分量和电感分量分别通过origin软件进行拟合曲线描述，被测地网接地阻抗的电阻分量求解点取在拟合曲线二阶导数极值处，电感分量取拟合直线纵轴截距。由以上构成的该实施例考虑大地影响的大型地网接地阻抗测试方法，经试用被证明效果良好、试验结果准确，完全达到设计要求。当前第1页12