CN106018943B - 一种接地极电位分布测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种接地极电位分布测量方法，包括以下步骤：根据接地极所处位置及地形条件，选择n个测量点A1…An；分别获取n个测量点与接地极中心点O的距离xn；以An为中心，OAn方向上选择距离为Ln的两点，测量两点之间的电位差Un，同时测量接地极入地电流Ic；根据接地极最大入地电流Imax，进行电位差换算得到U′n；根据U′n计算测量点的电位值，根据电位值得到电位分布图；本发明测量误差小、节约资源、可靠性高、实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及换流站接地极领域，具体涉及一种接地极电位分布测量方法。
背景技术
高压直流输电技术已实现大规模应用，接地极作为直流输电***的重要组成部分，其对周围环境的影响不容忽视，接地极电位测量是分析接地极对环境影响的重要手段。目前的测量方法，测量工作量巨大，需要人工设10km以上的试验线路；存在放线困难、干扰大、工作量大、测量不便等问题。
发明内容
本发明提供一种简便、实用性强的接地极电位分布测量方法。
本发明采用的技术方案是：一种接地极电位分布测量方法，包括以下步骤：
根据接地极所处位置及地形条件，选择n个测量点A1…An；
分别获取n个测量点与接地极中心点O的距离xn；
以An为中心，OAn方向上选择距离为Ln的两点，测量两点之间的电位差Un，同时测量接地极入地电流Ic；
根据接地极最大入地电流Imax，按照下述公式进行电位差换算得到U′n，
U′n＝Un·Imax/Ic；
根据U′n计算测量点的电位值，根据电位值得到电位分布图。
进一步的，所述测量点An与O点之间的距离小于10km。
进一步的，所述测量点An位于与接地极中心点O和对侧换流站B之间直线方向夹角为±30°的范围内。
进一步的，所述Ln的取值范围为，10m≤Ln≤100m。
进一步的，所述Ln的取值范围为，10m≤L1≤L2…≤Ln≤100m。
进一步的，所述An与O之间的距离越小，An-An-1的值越小。
进一步的，所述测量点的电位值计算方法为分步积分法。
本发明的有益效果是：
(1)本发明可以降低接地极电位测量的工作量，无需人工长距离放线，在地形复杂的地区效果尤其显著；
(2)本发明可多点同时进行测量，减小由于接地极入地电流变化带来的测量误差；
(3)本发明可节约资源、人力成本，并且可靠性高、实用性强。
附图说明
图1为本发明示意图。
图2为本发明得到的电位分布曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
一种接地极电位分布测量方法，包括以下步骤：
根据接地极所处位置及地形条件，选择n个测量点A1…An；
分别获取n个测量点与接地极中心点O的距离xn；
以An为中心，OAn方向上选择距离为Ln的两点，测量两点之间的电位差Un，同时测量接地极入地电流Ic；
根据接地极最大入地电流Imax，按照下述公式进行电位差换算得到U′n，
U′n＝Un·Imax/Ic；
根据U′n计算测量点的电位值，根据电位值得到电位分布图。
首先获取接地极设计图纸，包括内极环(R1)、外极环(R2)半径及其主要设置布置，用高精度GPS定位仪或其他定位仪器获取接地极中心点O的坐标；测量点选取在地面平摊、土壤湿润、电阻率均匀的地点；用定位仪器获取测量点坐标以及A1…An，An与O点之间的距离xn(xn根据测量坐标直接算出)；根据实际需求的不同，确定测量点数n。
进一步的，所述测量点An与O点之间的距离小于10km。
进一步的，所述测量点An位于与接地极中心点O和对侧换流站B之间直线方向夹角为±30°的范围内；测量点A1…An可不在同一直线上。
进一步的，所述Ln的取值范围为，10m≤Ln≤100m；且10m≤L1≤L2…≤Ln≤100m；这种选取方法可以减小测量误差。
进一步的，所述An与O之间的距离越小，An-An-1的值越小；距离O点越近的地方，测量点分布越密集。
进一步的，所述测量点的电位值计算方法为分步积分法；具体计算方法如下：
An点处的电场强度En≈U′n/Ln；
根据电磁场理论：埋在地中的金属半球，当有电流由半球泄入大地，在土壤电阻率均匀时，电流线是均匀地沿球径向发射，故离球心距离x处的电流密度为：
式中：σ为距球心为x处球面上的电流密度，安培/平方米；
I为接地体流入地中电流，单位安培；
x为距球心距离，单位米。
距离球心x米处的电场强度为：
式中：ρ为土壤电阻率。
测量An(半径为xn)对无穷远处的电位差为
xn和E(xn)均为已知数据，代入上式即可得出An处的地电位。
根据积分原理，An-1点对无穷远处的电位差为
即得到An-1处的地电位；同理可得到U(xn-2)…U(x1)；
以xn为横坐标，U(xn)为纵坐标，即得到地电位分布曲线；
对于xn和xn-1之间的非连续点，可用利用U(xn-1)形成连续的曲线，即距离O点x1和xn之间的任意点均可计算出其地电位值。
本发明可大幅当地接地极电位测量的工作量，无需人工长距离放线，在非平原地形下，此测量方法效果尤其显著；而且本发明可在多点同时测量，可减小因接地极入地电流变化带来的测量误差，适用于接地极正常工作状态下的电位测量，尤其适用于短时大负荷试验期间测量；而且本发明公开的测量方法科学合理，能够最大限度的节约资源、可靠性高、实用性强。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种接地极电位分布测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据接地极所处位置及地形条件，选择n个测量点A1…An；
分别获取n个测量点与接地极中心点O的距离xn；
以An为中心，OAn方向上选择距离为Ln的两点，测量两点之间的电位差Un，同时测量接地极入地电流Ic；
根据接地极最大入地电流Imax，按照下述公式进行电位差换算得到U′n，
U′n＝Un·Imax/Ic；
根据U′n计算测量点的电位值，根据电位值得到电位分布图；
测量点的电位值计算方法为分步积分法，具体过程如下：
An点处的电场强度En≈U′n/Ln；
离球心距离x处的电流密度为：
式中：σ为距球心为x处球面上的电流密度，I为接地体流入地中电流，x为距球心距离；
距离球心x米处的电场强度为：
式中：ρ为土壤电阻率；
测量An对无穷远处的电位差为
将半径xn和E(xn)代入上式即可得出An处的地电位；
An-1点对无穷远处的电位差为
即得到An-1处的地电位；同理可得到U(xn-2)…U(x1)；
以xn为横坐标，U(xn)为纵坐标，即得到地电位分布曲线；
对于xn和xn-1之间的非连续点，可用利用U(xn-1)形成连续的曲线，即距离O点x1和xn之间的任意点均可计算出其地电位值。
2.根据权利要求1所述的一种接地极电位分布测量方法，其特征在于，所述测量点An与O点之间的距离小于10km。
3.根据权利要求1所述的一种接地极电位分布测量方法，其特征在于，所述测量点An位于与接地极中心点O和对侧换流站B之间直线方向夹角为±30°的范围内。
4.根据权利要求1所述的一种接地极电位分布测量方法，其特征在于，所述Ln的取值范围为，10m≤Ln≤100m。
5.根据权利要求1或4所述的一种接地极电位分布测量方法，其特征在于，所述Ln的取值范围为，10m≤L1≤L2…≤Ln≤100m。
6.根据权利要求1所述的一种接地极电位分布测量方法，其特征在于，所述An与O之间的距离xn越小，An-An-1的值越小。
7.根据权利要求1所述的一种接地极电位分布测量方法，其特征在于，所述测量点的电位值计算方法为分步积分法。
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