專利名稱：桿塔沖擊接地電阻測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種桿塔沖擊接地電阻測(cè)量?jī)x，屬電力裝備測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)于工作接地及保護(hù)接地而言，接地電阻是指在直流或工頻電流流過時(shí)的電阻。 而輸電線路桿塔的接地裝置主要是用于防雷接地，對(duì)防雷接地而言，測(cè)量其沖擊接地電阻 參數(shù)意義更大，沖擊接地電阻即為雷電流(沖擊電流)流過時(shí)接地裝置呈現(xiàn)的電阻。目前對(duì)沖擊接地電阻的測(cè)量與計(jì)算有以下幾種方法(1)在理論分析的基礎(chǔ)上對(duì)具體接地裝置建立數(shù)學(xué)物理模型，通過解偏微分方程 或者差分方程，從而計(jì)算求出該接地裝置的沖擊接地電阻。這種方法的缺點(diǎn)是建立數(shù)學(xué)物 理模型困難，求解復(fù)雜繁瑣，而且不同的接地裝置有不同的數(shù)學(xué)物理模型，通用性差，結(jié)果 無法驗(yàn)證。(2)進(jìn)行模擬試驗(yàn)，主要針對(duì)集中接地體。(3)利用測(cè)量得到的工頻接地電阻乘以沖擊系數(shù)，求出沖擊接地電阻。(4)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算。后兩種方法雖然計(jì)算簡(jiǎn)單方便，但其缺點(diǎn)是準(zhǔn)確性低，只能用于估算。且上述幾種 方法除了第二種方法外，其余都不是通過實(shí)驗(yàn)直接測(cè)量得到結(jié)果，都是利用間接手段求出 沖擊接地電阻，其結(jié)果的可靠性有待論證改善。目前部分高校和科研院所設(shè)計(jì)的沖擊接地電阻測(cè)量?jī)x器，產(chǎn)生的沖擊電流幅值大 多在5A以下，信噪比不高，測(cè)量精度不高，且入射電流波形幅值和陡度均與雷電流相差甚 遠(yuǎn)，無法模擬雷電流作用下接地網(wǎng)的接地情況，主要用作試驗(yàn)研究，尚不具備工程推廣應(yīng) 用的條件。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是，提供一個(gè)便攜式的沖擊電流發(fā)生器，向接地裝置注入沖擊 電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)桿塔的沖擊接地電阻進(jìn)行測(cè)量，注入電流的陡度和幅值均遠(yuǎn)大于其他同類產(chǎn) 品(沖擊電流幅值最高可達(dá)10A)，信噪比高，測(cè)量精度高。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是通過一個(gè)便攜式?jīng)_擊電流發(fā)生器產(chǎn)生沖擊電流注 入接地網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)接地網(wǎng)的沖擊接地電阻進(jìn)行測(cè)量。利用這樣的注入電流，通過傅立葉變換 計(jì)算方法求出接地裝置在波頭較陡、幅值較大的雷電流波形作用下的電壓響應(yīng)，從而求出 接地裝置的沖擊接地電阻。本實(shí)用新型桿塔沖擊接地電阻測(cè)量?jī)x由沖擊電流發(fā)生器1、高速數(shù)據(jù)采集板2、 MCU主控制板3、數(shù)據(jù)顯示部件4、DC/DC變換器5、分壓器與分流器6和電源電路組成，儀器 的所有部件都組裝在一個(gè)便攜式的儀器外殼內(nèi)，沖擊電流發(fā)生器1、高速數(shù)據(jù)采集板2、數(shù) 據(jù)顯示部件4分別與MCU主控制板相聯(lián)；DC/DC變換器將電源電壓變換成不同大小的直流 電壓供給各部件電路，儀器面板上設(shè)有接線柱，用于分別與桿塔沖擊接地電阻測(cè)量的電壓極、電流極、接地極相連接。儀器工作時(shí)，通過沖擊電流發(fā)生器1產(chǎn)生一個(gè)測(cè)量用的沖擊電 流注入大地，由高速數(shù)據(jù)采集板2即時(shí)采集到分壓器與分流器6上的電壓、電流分量，并傳 送到MCU主控制板3，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、計(jì)算，得到目的數(shù)據(jù)，最后通過數(shù)據(jù)顯示裝置4將計(jì)算 結(jié)果顯示出來。由于便攜式?jīng)_擊電流發(fā)生器容量非常有限，無法產(chǎn)生類似雷電流的高頻高幅值電 流源，本實(shí)用新型通過儀器內(nèi)部的計(jì)算軟件進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，將低陡度低幅值的注入電流轉(zhuǎn) 換為高頻高幅值的標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊波(1.2/50 μ s)，通過數(shù)學(xué)變換求得該沖擊波作用下地網(wǎng) 的響應(yīng)，并顯示出來。相較其他同類儀器，測(cè)得的結(jié)果更貼合沖擊接地電阻的理論定義，更 能表征雷電波作用下地網(wǎng)的接地狀況。本實(shí)用新型使用時(shí)按傳統(tǒng)的三極法布線進(jìn)行測(cè)量，如圖2所示。測(cè)量時(shí)，通過儀器 面板上的開關(guān)，控制新型桿塔沖擊接地電阻測(cè)量?jī)x產(chǎn)生一個(gè)沖擊電流注入接地裝置E中， 測(cè)量?jī)x中的數(shù)據(jù)采集裝置同步采集注入地網(wǎng)的沖擊電流波形及電壓極P的電壓波形，并通 過通信裝置與該測(cè)量?jī)x后臺(tái)連接。經(jīng)測(cè)量?jī)x后臺(tái)計(jì)算軟件計(jì)算，變換求出該接地裝置在波 頭較陡、幅值較大的雷電流波形作用下的電壓響應(yīng)。最后按得到的等效電壓、電流峰值，根
據(jù)工程定義公式求出該接地裝置的沖擊接地電阻。測(cè)量中，MCU主控制板收到測(cè)量指令后，根據(jù)充電電壓默認(rèn)值控制沖擊電流發(fā)生器 的充電回路對(duì)電容器充電。充電完成后斷開充電回路，然后觸發(fā)放電回路產(chǎn)生沖擊電流注 入接地裝置；同時(shí)測(cè)量部分工作，記錄經(jīng)過分流器和分壓器以及射隨跟蹤后的電流電壓波 形，并將取樣結(jié)果存于原始數(shù)據(jù)區(qū)。采樣完成后，MCU主控制板對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾 波，然后與標(biāo)準(zhǔn)雷電流波形結(jié)合進(jìn)行卷積運(yùn)算，求出接地體在標(biāo)準(zhǔn)雷電流作用下的電壓響 應(yīng)；將此響應(yīng)電壓的最大值找出，除以標(biāo)準(zhǔn)雷電流最大值，即得桿塔沖擊接地電阻值，得出 的沖擊接地電阻值送LCD顯示。若采樣得到的電流波形數(shù)據(jù)或電壓波形數(shù)據(jù)過量程或太 小，不利于得到足夠高的測(cè)量精度，則自動(dòng)調(diào)節(jié)充電電壓，以得到最高的電阻測(cè)量精度。本實(shí)用新型與已有技術(shù)比較的有益效果是(1)測(cè)量方便本實(shí)用新型裝置重量輕、體積小，方便工作人員攜帶至野外進(jìn)行實(shí) 地測(cè)量。(2)測(cè)量準(zhǔn)確本實(shí)用新型注入接地網(wǎng)的沖擊電流幅值相對(duì)較高，避免了地中雜 散電流對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，準(zhǔn)確性高、抗干擾能力強(qiáng)。(3)本實(shí)用新型更能反應(yīng)雷電沖擊電流作用下地網(wǎng)沖擊接地電阻情況，對(duì)低頻低 幅的注入電流，通過傅立葉變換計(jì)算方法求出接地裝置在波頭較陡、幅值較大的雷電流波 形作用下的電壓響應(yīng)。本實(shí)用新型適用于測(cè)量輸電線路桿塔的沖擊接地電阻。
圖1為本實(shí)用新型桿塔沖擊接地電阻測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)方框圖圖2為本實(shí)施例桿塔沖擊接地電阻測(cè)量?jī)x使用接線原理圖圖中圖號(hào)及字母表示(1)沖擊電流發(fā)生器；(2)高速數(shù)據(jù)采集板；(3)MCU主控制 板；(4)數(shù)據(jù)顯示部件；a、b、c、d 儀器接線旋鈕；E 接地裝置；P 電壓極；C 電流極；P、C至E的距離按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型實(shí)施例桿塔沖擊接地電阻測(cè)量?jī)x由沖擊電流發(fā)生器1、高速數(shù)據(jù)采集 板2、MCU主控制板3、數(shù)據(jù)顯示部件4、DC/DC變換器5、分壓器與分流器6和電源電路組 成。儀器的所有部件都組裝在一個(gè)便攜式的儀器外殼內(nèi)，沖擊電流發(fā)生器1、高速數(shù)據(jù)采集 板2、數(shù)據(jù)顯示部件4分別與MCU主控制板相聯(lián)。本實(shí)施例產(chǎn)生的沖擊電流最高幅值可達(dá) 10A，最大電壓幅值可達(dá)1000V。沖擊電流的波頭時(shí)間為1 μ S。其數(shù)據(jù)采集裝置為模擬采集 器，采樣速率為50MS/s。圖2為本實(shí)施例桿塔沖擊接地電阻測(cè)量?jī)x使用接線原理圖，儀器板面上有四個(gè)接 線柱a、b、c、d，其中，a接電壓極P、c接電流極C、b和d都接到接地網(wǎng)E，這是由于在實(shí)際 接線時(shí)，從儀器到接地網(wǎng)E的連接線可能會(huì)比較長(zhǎng)，采取這種接線方法主要是為了去除該 段線本身的阻抗對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。本實(shí)施例測(cè)量桿塔接地電阻時(shí)，應(yīng)確定桿塔與接地網(wǎng)完全斷開，其使用步驟如 下(1)完全斷開被測(cè)桿塔塔身與接地網(wǎng)的連接；(2)根據(jù)三極法進(jìn)行布線，并考慮儀器到接地網(wǎng)E的連接線較長(zhǎng)因本身阻抗對(duì)測(cè) 量結(jié)果的影響，將儀器的b、d與接地裝置與E連接，a接電壓極P、c接電流極C，在接線前 要確認(rèn)儀器處于關(guān)機(jī)狀態(tài)；(3)開機(jī)，自檢后，按“測(cè)量”鍵進(jìn)行測(cè)量；(4)讀取測(cè)量值；(5)自動(dòng)讀取三次測(cè)試數(shù)據(jù)，顯示平均值。
權(quán)利要求1.一種桿塔沖擊接地電阻測(cè)量?jī)x，其特征是，所述電阻測(cè)量?jī)x由沖擊電流發(fā)生器(1)、 高速數(shù)據(jù)采集板O)、MCU主控制板(3)、數(shù)據(jù)顯示部件(4)、DC/DC變換器(5)、分壓器與分 流器(6)和電源電路組成，儀器的所有部件都組裝在一個(gè)便攜式的儀器外殼內(nèi)，沖擊電流 發(fā)生器(1)、高速數(shù)據(jù)采集板( 、數(shù)據(jù)顯示部件(4)分別與MCU主控制板相聯(lián)；儀器面板上 設(shè)有接線柱，用于分別與桿塔沖擊接地電阻測(cè)量的電壓極、電流極、接地極相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的桿塔沖擊接地電阻測(cè)量?jī)x，其特征是，所述沖擊電流發(fā)生器 (1)產(chǎn)生一個(gè)測(cè)量用的沖擊電流注入大地，由高速數(shù)據(jù)采集板O)即時(shí)采集到分壓器與分 流器(6)上的電壓、電流分量，并傳送到MCU主控制板(3)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、計(jì)算，得到目的數(shù) 據(jù)，通過數(shù)據(jù)顯示部件(4)將計(jì)算結(jié)果顯示出來。
專利摘要一種桿塔沖擊接地電阻測(cè)量?jī)x，該電阻測(cè)量?jī)x由沖擊電流發(fā)生器(1)、高速數(shù)據(jù)采集板(2)、主控制板(3)、數(shù)據(jù)顯示部件(4)、DC/DC變換器(5)、分壓器與分流器(6)和電源電路組成，儀器的所有部件都組裝在一個(gè)便攜式的儀器外殼內(nèi)，沖擊電流發(fā)生器(1)、高速數(shù)據(jù)采集板(2)、數(shù)據(jù)顯示部件(4)分別與主控制板相聯(lián)。沖擊電流發(fā)生器(1)產(chǎn)生一個(gè)測(cè)量用的沖擊電流注入大地，由數(shù)據(jù)采集板(2)即時(shí)采集到分壓器、分流器(6)上的電壓、電流分量，并傳送到MCU主控制板(3)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、計(jì)算，得到目的數(shù)據(jù)，通過顯示裝置(4)將計(jì)算結(jié)果顯示出來。本實(shí)用新型適用于測(cè)量輸電線路桿塔的沖擊接地電阻。
文檔編號(hào)G01R27/20GK201876499SQ20102014379
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者曾祥學(xué), 章叔昌, 范冕, 薄海旺 申請(qǐng)人:江西省電力科學(xué)研究院