一种变电站地网接地阻抗测距定位通讯辅助系统的制作方法

本发明涉及一种变电站地网接地阻抗测距定位通讯辅助系统,具体是一种应用于35kv及以上电压等级变电站地网接地阻抗测试时测距、定位及通讯的辅助系统。

背景技术：

接地网是电网重要组成部分，它是由垂直和水平接地极组成的供发电厂、变电所使用的兼有泄流和均压作用的较大型的水平网状接地装置。国标《交流电气装置的接地设计规范》gb／t50065-2011规定发电厂和变电站接地网除应利用自然接地极外，应敷设以水平接地极为主的人工接地网。该接地网为变电站内一次、二次电力设备提供工作接地、保护接地和防雷接地。换而言之，站内电力设备均要与接地网可靠相连用以获得参考电位，例如变压器的中性点、电力电缆的屏蔽层、电流互感器二次计量及测量绕组末端等，如不与接地网可靠连接就无法正常工作；其次变电站内电力设备的外壳及架构均要与接地网可靠连接，目的是为了保护变电站运维及检修人员操作或检修时的人身安全。再次，接地网为电力系统故障电流或者雷击电流提供“宣泄通道”用以保护站内电力设备和工作人员人身安全。大型变电站接地网通常用钢筋或者其他金属焊接而成的大型闭环网状结构，通常接地网深埋一般控制在0.6-0.8米，其面积约与变电站地表建筑相当。

地网接地阻抗的测量是通过测量接地装置对远方电位零点的阻抗，判断接地网质量的优劣，其表征的物理意义在于上文提到的深埋的闭环人工接地网状结构与无穷远处真正的大地零电位之间的差距，换而言之，接地电阻数值越小说明接地网越接近大地零电位。那么接地阻抗超标或者过大的危害：若接地电阻过大，发生接地故障时,使中性点电压偏移增大,可能使健全相、中性点电压过高,超过绝缘要求的水平而造成设备损坏；在雷击或雷电波袭击时,大电流会产生很高的残压,可能使附近的设备遭受到反击,并降低接地网所保护设备的耐雷水平，可能威胁到变电站运行人员、变电检修人员人身安全。

变电站接地阻抗的检测方法有“三极法”和“四极法”，“三极”是指电流极、电压极、站内极/测试极。三极法测量又分“直线法”和“角型法”，其中“三极直线法”是目前各级设备运维管理单位应用最广泛的方法。

现有的测量方法布线费事耗力且存在较大误差：

1、变电站对角线的距离无法准确获知：各电压等级变电站占地大小不同即使是同电压等级的变电站大小也不一样。设备运维管理很难从设计部门获取到变电站设计信息，所以测量接地阻抗时通常是通过眼睛测距估算，这样就存在很大的误差，且每次测量时估算距离都不一样，此处引入了误差a；

2、测试极在站内，电流极和电压极布置在站外，三极被变电站围墙隔开，同时还要避开河流、湖泊、道路、金属管线、输电线路等，要保持三极在同一直线，困难之致，此处引入误差b；

3、最远的电流极定位困难，其位置为4-5倍变电站对角线的距离，此距离也需要测试人员估算，此处引入误差c；

4、“黄金分割点”电压极也是通过估测定位，引入误差d；

5、测试结果需要跟上一次的测试数据相比较来判断地网在这6年的检测周期内有无发生腐蚀、断裂等变化。测试人员站在变电站门口可以向不同的方向布线，每次测量同一个变电站的接地阻抗布极的方向、位置不一样，导致测量结果没有参考性。

6、因为站外布置电流极和电压极的测试人员需要走出较远距离，通讯不畅问题较为突出。大部分变电站坐落于山区郊外，通讯及网络信号不好。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种变电站地网接地阻抗测距定位通讯辅助系统，

解决上述地网接地阻抗测试时定位各电极费事耗力、存在测量误差、试验数据缺乏前后对比性、测量规程中通讯不畅的问题。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种变电站地网接地阻抗测距定位通讯辅助系统，包括一台手持式主机、第一手持式分机和第二手持分机；

所述手持式主机、第一手持式分机和第二手持分机具有北斗定位系统。

作为本发明的进一步改进，

所述手持式主机包括中央控制器模块、北斗定位模块、数据存储模块、无线通讯模块以及数显模块；

所述北斗定位模块测得所述手持式主机的位置数据，并将手持式主机的位置数据通过数据线连接至中央控制器模块的数据输入接口，所述数据存储模块和数显模块分别数据传输连接中央控制器模块的数据输出接口；所述无线通讯模块与中央控制器模块的数据接口双向传输连接。

作为本发明的进一步改进，

所述手持式主机还包括电源模块，所述电源模块的电能输出端电连接中央控制器模块、北斗定位模块、数据存储模块、无线通讯模块和数显模块。

作为本发明的进一步改进，

所述电源模块为锂电池，所述手持式主机的一侧部设置有与电源模块的电能输入端连接的充电接口；所述手持式主机的另一侧部固定连接有手持把手。

作为本发明的进一步改进，

所述手持式主机的正面设置有数字显示屏、电源启动按钮和电源关闭按钮；

所述数字显示屏与数显模块电连接，以数字显示手持式主机的位置数据；

所述电源启动按钮和电源关闭按钮电连接电源模块，以控制电源模块的供电电路通断。

作为本发明的进一步改进，

所述第一手持分机包括北斗定位模块、远程通讯模块、数字显示模块和电池模块；

所述北斗定位模块测得所述第一手持分机的位置数据，所述北斗定位模块通过数据线分别数据传输连接远程通讯模块和数字显示模块，所述远程通讯模块将第一手持分机的位置数据传输至无线通讯模块，无线通讯模块将将第一手持分机的位置数据传输至将中央控制器模块；

所述电池模块的电能输出端电连接北斗定位模块、远程通讯模块和数显模块；

所述第二手持分机与所述第一手持分机的结构相同。

作为本发明的进一步改进，

所述电池模块为锂电池，所述第一手持分机的一侧部设置有与电池模块的电能输入端连接的电池充电接口；所述第一手持分机的另一侧部固定连接有分机手持把手。

作为本发明的进一步改进，

所述第一手持分机的正面设置有数显屏、分机启动按钮和分机关闭按钮；

所述数字显示屏与数字显示模块电连接，以数字显示第一手持分机的位置数据；

所述电源启动按钮和电源关闭按钮电连接电源模块，以控制电源模块的供电电路通断。

作为本发明的进一步改进，

所述第一手持式分机和第二手持分机的远程通讯模块与所述手持式主机的无线通讯模块之间设置有语音通讯通道；

所述中央控制器模块采用atmel公司的atmega168型单片机；

所述远程通讯模块和无线通讯模块采用4g通讯器或5g通讯器。

作为本发明的进一步改进，

利用该辅助系统进行变电站地网接地阻抗测距方法如下：

步骤s1，持手持主机和两台手持分机的测试人员分别站在变电站内的三个角处，此时手持主机与两台手持分机由各自的北斗定位模块获得相应的位置数据，三者位置数据传输至中央控制器模块，经中央控制器模块计算出该变电站的精确对角线长度并存储到数据存储模块中；

步骤s2，手持主机和第一手持分机在变电站内固定位置；

步骤s3，手持第二手持分机的电流极测试人员在站外合适位置进行放线，当其放线至5倍于手持主机和第一手持分机对角直线的距离时，手持主机发出提示信号，手持主机的人员通过手持主机与第二手持分机的通讯通道语音进行通知；

所述合适位置是指避开河流、湖泊、道路、金属管线和输电线路，并且使站外第二手持分机的电流极和电压极需要保持30度夹角的位置；

步骤s4，手持第一手持分机的电压极测试人员沿着手持主机和手持第二手持分机所在位置连成的直线放线，直至到达黄金分割点的位置；手持主机的数据存储模块存储此时第一手持分机、手持第二手持分机和手持主机的位置坐标；

步骤s5，由阻抗测量仪器测量在步骤s4中第一手持分机、手持第二手持分机和手持主机所在位置的接低阻抗，测试人员手动将结果输入持主机中存储；

步骤s6，当站内第一测试点完成测量后，变换手持主机和第一手持分机在变电站内固定位置，随之先后调整第一手持分机和手持第二手持分机的相对位置，使其保证在一条直线上，重复步骤s2-s5；

步骤s7，整体试验结束后，手持主机存储此次测量的所有测试点的位置以及测试结果；下一个周期测量时，测试人员根据该系统提供的语音导航布线即可。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明解决上述地网接地阻抗测试时定位各电极费事耗力、存在测量误差、试验数据缺乏前后对比性、测量规程中通讯不畅的问题。

接低阻抗检测时布线省时省力并且位置更加准确，通过北斗定位系统能够准确获知变电站对角线的距离，减少测量接低阻抗时的测距误差；

测试极在站内，电流极和电压极布置在站外，由北斗定位模块实时定位并相互通讯，能够保持三极在同一直线，减少路线偏离误差；

最远的电流极定位方便，其位置为4-5倍变电站对角线的距离，此距离也由北斗定位模块进行确定，减少放线距离数值误差；

黄金分割点电压极也是通过北斗定位模块定位，减少黄金分割点定位误差；

测试人员每次测量同一个变电站的接地阻抗布极的方向、位置按照手持主机中的存储路线进行，历史测量结果进行对比，具有参考性；

站外布置电流极和电压极的测试人员需要走出较远距离，4g/5g通讯方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术接低阻抗检测原理示意图；

图2是手持主机的外部结构示意图；

图3是手持主机的功能模块原理框图；

图4是第一手持分机的外部结构示意图；

图5是第一手持分机的功能模块原理框图；

图6是第二手持分机的外部结构示意图。

其中：

1手持主机、2第一手持式分机、3第二手持分机、11充电接口、12数字显示屏、13手持把手、14电源启动按钮、15电源关闭按钮、21电池充电接口、22数显屏、23风机手持把手、24分机启动按钮、25分机关闭按钮。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

接地阻抗检测方法具体检测原理示意图如图1所示，g为站内极，p为电压极，c为电流极。d代表变电接地网的对角线长度。测试时将站内极（g）分别布置在站内不同电压等级重要一次设备的接地引线下上，以220kv变电站为例站内极需要依次接在220kv主变、110kv避雷器、10kv电容器组等重要设备的接地引下线上。测试时保持g、c、p三极处在同一直线上，c极到g及距离为变电站对角线d的4至5倍，且p点“黄金分割”该条直线，换而言之g-p的距离是0.618倍g-c间距离。测量时应尽量避开河流、湖泊并避免横穿道路以防止交通工具对测试线的碾压损坏。同时测试线应远离地下金属管线和运行中的输电线路以避免电磁干扰。对于地网接地阻抗的测量，国家及行业规程规定每6年进行一次。

如图2-6所示，

一种变电站地网接地阻抗测距定位通讯辅助系统，包括一台手持式主机1、第一手持式分机2和第二手持分机3；

所述手持式主机1、第一手持式分机2和第二手持分机3具有北斗定位系统。

进一步的，所述手持式主机1包括中央控制器模块、北斗定位模块、数据存储模块、无线通讯模块以及数显模块；

所述北斗定位模块测得所述手持式主机1的位置数据，并将手持式主机1的位置数据通过数据线连接至中央控制器模块的数据输入接口，所述数据存储模块和数显模块分别数据传输连接中央控制器模块的数据输出接口；所述无线通讯模块与中央控制器模块的数据接口双向传输连接。

进一步的，所述手持式主机还包括电源模块，所述电源模块的电能输出端电连接中央控制器模块、北斗定位模块、数据存储模块、无线通讯模块和数显模块。

进一步的，所述电源模块为锂电池，所述手持式主机1的一侧部设置有与电源模块的电能输入端连接的充电接口11；所述手持式主机1的另一侧部固定连接有手持把手13。

进一步的，所述手持式主机1的正面设置有数字显示屏12、电源启动按钮14和电源关闭按钮15；

所述数字显示屏12与数显模块电连接，以数字显示手持式主机1的位置数据；

所述电源启动按钮14和电源关闭按钮15电连接电源模块，以控制电源模块的供电电路通断。

进一步的，所述第一手持分机2包括北斗定位模块、远程通讯模块、数字显示模块和电池模块；

所述北斗定位模块测得所述第一手持分机2的位置数据，所述北斗定位模块通过数据线分别数据传输连接远程通讯模块和数字显示模块，所述远程通讯模块将第一手持分机2的位置数据传输至无线通讯模块，无线通讯模块将将第一手持分机2的位置数据传输至将中央控制器模块；

所述电池模块的电能输出端电连接北斗定位模块、远程通讯模块和数显模块；

所述第二手持分机3与所述第一手持分机2的结构相同。

进一步的，所述电池模块为锂电池，所述第一手持分机2的一侧部设置有与电池模块的电能输入端连接的电池充电接口21；所述第一手持分机2的另一侧部固定连接有分机手持把手23。

进一步的，所述第一手持分机2的正面设置有数显屏22、分机启动按钮24和分机关闭按钮25；

所述数字显示屏12与数字显示模块电连接，以数字显示第一手持分机2的位置数据；

所述电源启动按钮14和电源关闭按钮15电连接电源模块，以控制电源模块的供电电路通断。

进一步的，所述第一手持式分机2和第二手持分机3的远程通讯模块与所述手持式主机1的无线通讯模块之间设置有语音通讯通道；

所述中央控制器模块采用atmel公司的atmega168型单片机；

所述远程通讯模块和无线通讯模块采用4g通讯器或5g通讯器。

进一步的，利用该辅助系统进行变电站地网接地阻抗测距方法如下：

步骤s1，持手持主机1和两台手持分机的测试人员分别站在变电站内的三个角处，此时手持主机1与两台手持分机由各自的北斗定位模块获得相应的位置数据，三者位置数据传输至中央控制器模块，经中央控制器模块计算出该变电站的精确对角线长度并存储到数据存储模块中；

步骤s2，手持主机1和第一手持分机2在变电站内固定位置；

步骤s3，手持第二手持分机3的电流极测试人员在站外合适位置进行放线，当其放线至5倍于手持主机1和第一手持分机2对角直线的距离时，手持主机1发出提示信号，手持主机1的人员通过手持主机1与第二手持分机3的通讯通道语音进行通知；

所述合适位置是指避开河流、湖泊、道路、金属管线和输电线路，并且使站外第二手持分机的电流极和电压极需要保持30度夹角的位置；

步骤s4，手持第一手持分机2的电压极测试人员沿着手持主机1和手持第二手持分机3所在位置连成的直线放线，直至到达黄金分割点的位置；手持主机1的数据存储模块存储此时第一手持分机2、手持第二手持分机3和手持主机1的位置坐标；

步骤s5，由阻抗测量仪器测量在步骤s4中第一手持分机2、手持第二手持分机3和手持主机1所在位置的接低阻抗，测试人员手动将结果输入持主机1中存储；

步骤s6，当站内第一测试点完成测量后，变换手持主机1和第一手持分机2在变电站内固定位置，随之先后调整第一手持分机2和手持第二手持分机3的相对位置，使其保证在一条直线上，重复步骤s2-s5；

步骤s7，整体试验结束后，手持主机1存储此次测量的所有测试点的位置以及测试结果；下一个周期测量时，测试人员根据该系统提供的语音导航布线即可。

进一步的，本套系统还提供数据判断模块，当测试结果有异常不满足标准时给予告警功能，同时能生产制式带方位、坐标示意图的电子试验报告。

本套系统对其他测量测量方法适用，尤其是三极法角型测试法，站外电流极和电压极需要保持30度夹角，本系统能精确定位测量角度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。