CN104931793B - 一种变电站接地网接地阻抗获取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变电站接地网接地阻抗获取方法，包括以下步骤：1)现场冲击电流发生模块产生冲击电流作用在变电站接地网上的输入接地引下线；2)接地引下线暂态电流与电压记录模块，采集现场冲击电流发生模块产生的冲击电流、输入接地引下线的暂态响应电压波形信号；3)测控***计算模块对接地引下线暂态电流与电压记录模块提供的电流和电压波形数据进行处理得到接地网的冲击接地阻抗、工频接地阻抗、接地电阻和电抗值，结果存储于测试结果存储与记录模块。与现有技术相比，本发明具有简单、准确和不受现场运行条件的限制等优点。

Description

一种变电站接地网接地阻抗获取方法
技术领域
本发明涉及变电站接地网监控技术，尤其是涉及一种变电站接地网接地阻抗获取方法。
背景技术
变电站接地网是确保电气设备和人身安全的重要设施。目前常用的工频接地电阻测试得到的接地阻抗值为50Hz或接近50Hz下的工频接地阻抗值，但实际上变电站内发生短路接地故障，或者雷电侵入波或操作波作用下，接地网的暂态冲击接地阻抗起决定作用。因此仅仅测量工频接地阻抗不能代表变电站接地网在故障工况下可以安全运行。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种变电站接地网接地阻抗获取方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种变电站接地网接地阻抗获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)现场冲击电流发生模块产生冲击电流作用在变电站接地网上的输入接地引下线；
2)接地引下线暂态电流与电压记录模块，采集现场冲击电流发生模块产生的冲击电流、输入接地引下线的暂态响应电压波形信号；
3)测控***计算模块对接地引下线暂态电流与电压记录模块提供的电流和电压波形数据进行处理得到接地网的冲击接地阻抗、工频接地阻抗、接地电阻和电抗值，结果存储于测试结果存储与记录模块。
所述的现场冲击电流发生模块为冲击电流发生器，所述的接地引下线暂态电流与电压记录模块为暂态波形记录仪。
所述的测控***计算模块和测试结果存储与记录模块内嵌于测控分析与显示平台上。
所述的冲击接地阻抗Zcj计算如下：
其中n为测量次数；max为取峰值；Iin_G为接地引下线G输入的标准冲击电流波形序列，共m点，幅值A；Uout_G为接地引下线G输出的暂态冲击电压波形序列，共m点，幅值V。
所述的工频接地阻抗Zgp：
其中，n为测量次数；FFT50Hz为对信号进行快速傅里叶变换后取50Hz分量的模值；Iin_G为接地引下线G输入的标准冲击电流波形序列，共m点，幅值A；Uout_G为接地引下线G输出的暂态冲击电压波形序列，共m点，幅值V。
所述的接地电阻R和电抗L：
取第一次测量得到电流、电压信号波形FFT对应角频率为时的计算阻抗值为Z1，取第二次测量得到电流、电压信号波形FFT对应角频率为的计算阻抗值为Z2，其中k为非零整数，由则
与现有技术相比，本发明同时获得接地网工频接地阻抗、冲击接地阻抗、接地电阻和电抗，可在不停电和不对地网开挖的情况下，了解接地网的运行状态，判定接地网是否发生腐蚀，保障电力***的安全、可靠运行；且具有简单、准确和不受现场运行条件的限制等优点。
附图说明
图1为本发明的功能模块示意图；
图2为本发明的方法流程图；
图3为本发明的现场测试接线图；
图4为本发明的现场测试冲击电流、电压波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
通过本发明可同时获得接地网的工频接地阻抗、冲击接地阻抗、接地电阻和电抗，即使用现场冲击电流发生器输出标准冲击电流波形，施加于被评估的变电站接地网，测量被选定输入接地引下线的冲击电流和暂态响应电压波形信号，利用测控***的软件基于冲击接地阻抗的算法、50Hz工频的接地阻抗算法和电阻-电抗分离算法，分别得到该接地网的工频接地阻抗、冲击接地阻抗、接地电阻和电抗。
本发明的具体结果可参照附图，图1是本发明一较佳实施例的一种同时获得接地网工频接地阻抗、冲击接地阻抗、接地电阻和电抗的获取方法主要模块方框图。该变电站接地网接地阻抗获取方法至少包括：现场冲击电流发生模块10、接地引下线暂态电流与电压记录模块11、测控***计算模块12、测试结果存储与记录(历史数据查询)模块13。模块之间联接关系：现场冲击电流发生模块10产生冲击电流作用在变电站接地网上的输入接地引下线，接地引下线暂态电流与电压记录模块模块11采集现场冲击电流发生模块10产生的冲击电流、输入接地引下线的暂态响应电压波形信号，测控***计算模块12对接地引下线暂态电流与电压记录模块11提供的电流和电压波形数据进行处理得到接地网的冲击接地阻抗、工频接地阻抗、接地电阻和电抗值，结果存储于测试结果存储与记录(历史数据查询)模13，便于历史数据查询和对比。
本发明的现场冲击电流发生器产生8/20μs标准冲击电流作用在变电站接地网接地引下线上，并记录输入冲击电流和接地引下线的冲击响应电压，进行数据处理和计算分析，得到接地网的冲击接地阻抗、工频接地阻抗、接地电阻和电抗值。
如图2所示，一种同时获得接地网工频接地阻抗和冲击接地阻抗的获取方法，包括以下步骤：
步骤1，进入变电站，选定变电站接地网阻抗测试点，并根据接地网对角线长度放电压、电流测试线；
步骤2，连接现场冲击电流发生器、暂态波形记录仪，并连接至测控分析***和显示平台；
步骤3，测试记录(至少2次)并进行计算和分析，得到接地网的冲击接地阻抗、工频接地阻抗、接地电阻和电抗值；
步骤4，存储至数据库。
现场实施案例说明
如图3所示，进入一110kV变电站，选定该变电站1#主变接地排为接地网阻抗测试点G，根据接地网对角线长度50m依据DL/T475-2006放电压测试线200m至远方电压极、电流测试线250m至远方电流极。连接现场冲击电流发装置(输出标准电流波形8/20μs，峰值大于10A)，冲击响应波形电压线连接至多通道暂态波形记录仪(采样率设置为100MS/s)。测试记录(至少2次)并进行计算和分析，得到接地网的冲击接地阻抗、工频接地阻抗、接地电阻和电抗值。其中，冲击接地阻抗计算、冲击响应曲线绘制和相关系数计算分别如下定义。
(1)冲击接地阻抗Zcj：
注：n——测量次数，一般为2次；
max——取峰值；
Iin_G——接地引下线G输入的标准冲击电流波形序列，共m点，幅值A；
Uout_G——接地引下线G输出的暂态冲击电压波形序列，共m点，幅值V。
(2)工频接地阻抗Zgp：
注：n——测量次数，一般为2次；
FFT50Hz——对信号进行快速傅里叶变换后取50Hz分量的模值；
Iin_G——接地引下线G输入的标准冲击电流波形序列，共m点，幅值A；
Uout_G——接地引下线G输出的暂态冲击电压波形序列，共m点，幅值V。
(3)接地电阻R和电抗L：
取第一测量得到电流、电压信号波形FFT对应角频率为时的计算阻抗值为Z1，取第二测量得到电流、电压信号波形FFT对应角频率为(k为非零整数)的计算阻抗值为Z2。由则
就1)现场冲击电流发生模块、2)冲击响应输出端接地引下线的选择和3)测试和记录装置，二个环节做以下说明：
1)现场冲击电流发生模块
本发明基于的现场冲击电流发生模块，推荐使用8/20μs标准电流波，但也可以使用1/20μs、4/10μs、30/80μs等非标准冲击电流波，此外峰值大小也可以变化。
2)冲击响应输出端接地引下线的选择
上述描述的冲击响应输出端接地引下线的选择位置是可以变化的，选取个数也可以变化。
3)测试和记录装置
冲击电流发生模块、暂态波形记录仪器和测控分析及显示平台是可以变换的，即随意组合或主装成一体机。

Claims (4)

1.一种变电站接地网接地阻抗获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)现场冲击电流发生模块产生冲击电流作用在变电站接地网上的输入接地引下线；
2)接地引下线暂态电流与电压记录模块，采集现场冲击电流发生模块产生的冲击电流、输入接地引下线的暂态响应电压波形信号；
3)测控***计算模块对接地引下线暂态电流与电压记录模块提供的电流和电压波形数据进行处理得到接地网的冲击接地阻抗、工频接地阻抗、接地电阻和电抗值，结果存储于测试结果存储与记录模块；
所述的工频接地阻抗Zgp：
<mrow> <msub> <mi>Z</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>p</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </mfrac> <munderover> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mrow> <msub> <mi>FFT</mi> <mrow> <mn>50</mn> <mi>H</mi> <mi>z</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msubsup> <mi>U</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>u</mi> <mi>t</mi> <mo>_</mo> <mi>G</mi> </mrow> <mi>i</mi> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo>/</mo> <msub> <mi>FFT</mi> <mrow> <mn>50</mn> <mi>H</mi> <mi>z</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msubsup> <mi>I</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mo>_</mo> <mi>G</mi> </mrow> <mi>i</mi> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mn>2</mn> <mo>,</mo> <mn>...</mn> <mi>m</mi> </mrow>
其中，n为测量次数；FFT50Hz为对信号进行快速傅里叶变换后取50Hz分量的模值；Iin_G为接地引下线G输入的标准冲击电流波形序列，共m点，幅值A；Uout_G为接地引下线G输出的暂态冲击电压波形序列，共m点，幅值V；
所述的接地电阻R和电抗L：
取第一次测量得到电流、电压信号波形FFT对应角频率为时的计算阻抗值为Z1，取第二次测量得到电流、电压信号波形FFT对应角频率为的计算阻抗值为Z2，其中k为非零整数，由则
<mrow> <mi>R</mi> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>k</mi> <mn>2</mn> </msup> <msubsup> <mi>Z</mi> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>Z</mi> <mn>2</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>)</mo> <mo>/</mo> <mo>(</mo> <msup> <mi>k</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </msqrt> </mrow>
2.根据权利要求1所述的一种变电站接地网接地阻抗获取方法，其特征在于，所述的现场冲击电流发生模块为冲击电流发生器，所述的接地引下线暂态电流与电压记录模块为暂态波形记录仪。
3.根据权利要求1所述的一种变电站接地网接地阻抗获取方法，其特征在于，所述的测控***计算模块和测试结果存储与记录模块内嵌于测控分析与显示平台上。
4.根据权利要求1所述的一种变电站接地网接地阻抗获取方法，其特征在于，所述的冲击接地阻抗Zcj计算如下：
<mrow> <msub> <mi>Z</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>U</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>u</mi> <mi>t</mi> <mo>_</mo> <mi>G</mi> </mrow> <mi>i</mi> </msubsup> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mo>)</mo> <mo>)</mo> </mrow> <mo>/</mo> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>I</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mo>_</mo> <mi>G</mi> </mrow> <mi>i</mi> </msubsup> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mo>)</mo> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mn>2</mn> <mo>,</mo> <mo>...</mo> <mi>m</mi> </mrow>
其中n为测量次数；max为取峰值；Iin_G为接地引下线G输入的标准冲击电流波形序列，共m点，幅值A；Uout_G为接地引下线G输出的暂态冲击电压波形序列，共m点，幅值V。
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