一种高压电缆交叉互联接地回路电阻测试装置和方法与流程

本发明属于接地电阻测试领域，具体涉及一种高压电缆交叉互联接地回路电阻测试装置和方法。

背景技术：

1、高压电缆运行过程中终端尾管处的击穿事故常有发生，研究发现电缆尾管封铅开裂是事故的关键诱因。封铅的完整性可以通过接地回路电阻检测、红外温度检测、x射线成像检测、涡流探伤检测等手段测得，其中接地回路电阻检测是目前最有效的测试方法，而且可以在不断电的情况下在线测试。

2、交叉互联回路接地电阻采用双频耦合法测试，其原理是在电缆带电状态下，将两种不同频率(非工频)的电流信号通过耦合的方式注入交叉互联接地回路金属套中，通过限流装备、滤波装备消除金属护套工频感应电压及环流干扰，通过测试激励电压、三相回路电流和频率建立方程组求解各相电阻。

3、现有测试方法需要激励电流源输出两种不同的频率，而且两种频率需要一定的频率间隔，对激励电流源频率范围要求高；双频耦合法测试方法，当频率间隔较小，电流传感器的测试误差超过两种频率下信号之差，从而导致测试结果准确性不高；两种测试频率下的损耗不同，导致双频法的测试误差较大。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的一个目的在于提供一种高压电缆交叉互联接地回路电阻测试装置，该方案仅需激励电流源输出一种频率，降低了对激励电流源的频率范围要求。

2、本发明的另一目的在于提供一种高压电缆交叉互联接地回路电阻测试。

3、技术方案：本发明的高压电缆交叉互联接地回路电阻测试装置，包括激励电流源，所述激励电流源通过第一电流互感器连接接地回路，激励电流源通过第二电流互感器连接参考回路；所述激励电流源用于向接地回路和参考回路同时施加一种频率的激励电流；还包括第一电流传感器和第二电流传感器，第一电流传感器一端连接接地回路，其另一端连接中央处理器，第二电流传感器一端连接参考回路，其另一端连接中央处理器；所述中央处理器用于同步采集接地回路和参考回路中的电流信号，对电流信号进行处理后，读取接地回路和参考回路中的电流信号有效值及其相位差，并求解各相电阻。

4、进一步的，述第一电流互感器连接在接地回路中的电缆交叉互联金属接地箱与电缆金属套之间的连接导线上。

5、进一步的，所述第一电流传感器一端连接在接地回路中的电缆交叉互联金属接地箱与电缆金属套之间的连接导线上。

6、进一步的，所述参考回路为纯阻性闭合回路。

7、进一步的，所述第一电流互感器和第二电流互感器采用开口式电流互感器，且具有相同的型号规格。

8、进一步的，所述激励电流源的输出频率范围为10hz～1000hz。

9、基于相同的发明构思，本发明的一种高压电缆交叉互联接地回路电阻测试方法，所述方法应用于所述的高压电缆交叉互联接地回路电阻测试装置，包括以下步骤：

10、激励电流源向接地回路和参考回路同时施加一种频率的激励电流；

11、第一电流互感器将激励电流耦合到接地回路中，第二电流互感器将激励电流耦合到参考回路中；

12、第一电流传感器测量接地回路中的电流信号并传输给中央处理器，第二电流传感器测量参考回路中的电流信号并传输给中央处理器；

13、中央处理器同步采集接地回路和参考回路中的电流信号，并对信号进行滤波处理，读取接地回路和参考回路中的电流信号有效值及其相位差，之后根据联立的方程组求解各相电阻。

14、进一步的，根据联立的方程组求解各相电阻，计算过程如下：

15、测试过程对a、b、c三相进行逐相测试，测试a相时回路总阻抗

16、

17、令(rbrc-w2lblc)＝a11，w(rclb+rblc)＝b11，(rb+rc)＝a12，w(lb+lc)＝b12

18、则得到

19、

20、令

21、则得到

22、

23、b1＝a1tanθa                              (2)

24、式中，za表示a相阻抗；a1表示a相阻抗的实部；b1表示a相阻抗的虚部；w表示角频率；ra、rb、rc分别表示a、b、c相电阻；la、lb、lc分别为a、b、c相电感；i0a为测试a相时参考回路电流；r0为参考回路电阻；ia为测得的a相电流有效值；θa为i0a和ia之间的相位差；

25、同理，测试b相时回路总阻抗

26、

27、b2＝a2tanθb                            (4)

28、式中：zb表示b相阻抗；a2表示a相阻抗的实部；b2表示b相阻抗的虚部；i0b表示测试b相时参考回路电流；ib表示测得的b相电流有效值；θb表示i0b和ib之间的相位差；

29、同理，测试c相时回路总阻抗

30、

31、b3＝a3tanθc                          (6)

32、式中：zc表示c相阻抗；a3表示c相阻抗的实部；b3表示c相阻抗的虚部；i0c表示测试c相时参考回路电流；ic表示测得的c相电流有效值；θc为i0c和ic之间的相位差；

33、根据公式(1)～(6)建立方程组，通过测得的数据求解各相电阻。

34、基于相同的发明构思，本发明的一种高压电缆交叉互联接地回路电阻测试设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该电子设备实现所述高压电缆交叉互联接地回路电阻测试方法的步骤。

35、基于相同的发明构思，本发明的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，实现所述高压电缆交叉互联接地回路电阻测试方法的步骤。

36、本发明的技术方案中，带电状态下将一种频率(非工频)的电流信号通过耦合的方式同时注入到参考回路和交叉互联接地回路金属套中，同步采集参考回路和接地回路种的电流信号及其相位差，采用数字滤波的方式消除金属护套工频感应干扰，依次测试a、b、c相，通过联立方程组求解回路电阻。

37、有益效果：本发明的技术方案与现有技术相比，其有益效果在于：

38、(1)本发明仅需激励电流源输出一种频率，降低了对激励电流源频率范围要求；

39、(2)避免了现有的双频耦合法测试方法所存在的当频率间隔较小，电流传感器的测试误差超过两种频率下信号之差，从而导致测试结果准确性不高的情况；

40、(3)避免了现有的两种测试频率下的损耗不同所导致测试误差大的情况，本方法测试精度较高；

41、(4)本发明在较广的频率范围(10hz-1000hz)内均可接地电阻的测试；

42、(5)采用数字滤波的方式消除金属护套工频感应干扰，减少了硬件滤波装置。

技术特征：

1.一种高压电缆交叉互联接地回路电阻测试装置，包括激励电流源，其特征在于：所述激励电流源通过第一电流互感器连接接地回路，激励电流源通过第二电流互感器连接参考回路；所述激励电流源用于向接地回路和参考回路同时施加一种频率的激励电流；

2.根据权利要求1所述的高压电缆交叉互联接地回路电阻测试装置，其特征在于：所述第一电流互感器连接在接地回路中的电缆交叉互联金属接地箱与电缆金属套之间的连接导线上。

3.根据权利要求1所述的高压电缆交叉互联接地回路电阻测试装置，其特征在于：所述第一电流传感器一端连接在接地回路中的电缆交叉互联金属接地箱与电缆金属套之间的连接导线上。

4.根据权利要求1所述的高压电缆交叉互联接地回路电阻测试装置，其特征在于：所述参考回路为纯阻性闭合回路。

5.根据权利要求1所述的高压电缆交叉互联接地回路电阻测试装置，其特征在于：所述第一电流互感器和第二电流互感器采用开口式电流互感器，且具有相同的型号规格。

6.根据权利要求1所述的高压电缆交叉互联接地回路电阻测试装置，其特征在于：所述激励电流源的输出频率范围为10hz～1000hz。

7.一种高压电缆交叉互联接地回路电阻测试方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1所述的高压电缆交叉互联接地回路电阻测试装置，包括以下步骤：

8.根据权利要求1所述的高压电缆交叉互联接地回路电阻测试方法，其特征在于，根据联立的方程组求解各相电阻，计算过程如下：

9.一种高压电缆交叉互联接地回路电阻测试设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该电子设备实现如权利要求1至7中任意一项所述高压电缆交叉互联接地回路电阻测试方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7中任意一项所述高压电缆交叉互联接地回路电阻测试方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种高压电缆交叉互联接地回路电阻测试装置和方法，该装置包括激励电流源，所述激励电流源通过第一电流互感器连接接地回路，激励电流源通过第二电流互感器连接参考回路；所述激励电流源用于向接地回路和参考回路同时施加一种频率的激励电流；还包括第一电流传感器和第二电流传感器，第一电流传感器一端连接接地回路，其另一端接中央处理器，第二电流传感器一端连接参考回路，其另一端接中央处理器；所述中央处理器用于同步采集接地回路和参考回路中的电流信号，对电流信号进行处理后，读取接地回路和参考回路中的电流信号有效值及其相位差，并求解各相电阻。本发明仅需激励电流源输出一种频率，降低了对激励电流源的频率范围要求。

技术研发人员：李栋,薛健,王传博,朱智恩,陈龙啸,周柏杰,蔡凡一,周龙武,胡京,卢雨欣
受保护的技术使用者：国网电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15