[發(fā)明專利]一種改進的電力系統(tǒng)沖擊接地電阻的測量方法

無效

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• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN102435854A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喻劍輝;韓學民;彭夢飛;徐斌;夏長征;周文俊
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽省電力公司巢湖供電公司
• 主分類號: G01R27/20
• 分類號: G01R27/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)沖擊接地電阻的測量方法，具體涉及一種改進的電力系統(tǒng)沖擊接地電阻的測量方法，用于研究不同結(jié)構(gòu)集中接地極的沖擊特性。

背景技術(shù)

接地電阻是指在工頻或直流電流流過時的電阻，通常叫做工頻(或直流)接地電阻；而對于防雷接地雷電沖擊電流流過時的電阻，叫做沖擊接地電阻。

為研究雷電流經(jīng)接地體泄散時的沖擊特性，人們一直致力于通過獲取沖擊接地電阻的方法來評估，其具體方法有如下幾種：

A.對具體接地裝置建立數(shù)學物理模型，通過數(shù)值計算求出該接地裝置的沖擊接地電阻瞬時值。這種方法一般都要進行數(shù)學物理的簡化處理，往往偏離事實，并無法驗證其正確性。

B.利用工頻接地電阻乘以沖擊系數(shù)，求出沖擊接地電阻，由于影響沖擊系數(shù)的因素多，沖擊系數(shù)本身的準確性就有待確認，故該方法的可靠性較差。

C.根據(jù)經(jīng)驗公式進行估算，雖然計算簡單方便，但其缺點是準確性低，參考價值不大。

D.進行模擬試驗，通過采集接地體兩端的電壓和電流分量，分離出電壓和電流的峰值，計算該接地裝置的沖擊接地電阻。其計算結(jié)果最接近真實值，但往往由于試驗場地和試驗設(shè)備的限制，工程上并不適用。

以上方法都是采用等值沖擊接地電阻來衡量接地體的沖擊特性。但該方法只有在忽略接地體的電感效應(yīng)的前提下，才可近似的用于估計在沖擊電流峰值條件下接地體可能產(chǎn)生的最大電位升。

電力系統(tǒng)實際的接地體由于尺寸大、結(jié)構(gòu)非單一，并且雷電流的頻率高，電感效應(yīng)顯著，因此采用通常意義的沖擊接地電阻評估接地體的沖擊特性與實際情況有一定差異。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種新的衡量電力系統(tǒng)接地極的沖擊特性的方法，利用一種新的沖擊接地電阻參數(shù)——暫穩(wěn)態(tài)沖擊接地電阻，真實地描述接地體在沖擊電流幅值下可能達到的最大電位升，為研究不同結(jié)構(gòu)集中接地極的沖擊特性提供更精準的參數(shù)。

暫穩(wěn)態(tài)沖擊接地電阻的定義如下：

按照沖擊接地電阻瞬時值的定義公式R_z＝u(t)/i(t)，u(t)是沖擊電壓的瞬時值，i(t)是沖擊電流的瞬時值。如圖1所示，由于沖擊接地電阻瞬時值隨著時間的增加迅速衰減，最終趨于某一定值。因為這一定值持續(xù)的時間較長，該區(qū)間還包含了沖擊電流的半峰值時刻，所以本發(fā)明將接地體在沖擊電流半峰值時刻的電阻定義為暫穩(wěn)態(tài)沖擊接地電阻。其物理意義可表示如下：當沖擊電流經(jīng)接地體泄散時，接地體泄散電流的能力主要由瞬時電阻值決定，雖然在起始時間內(nèi)的瞬時電阻可能上升至某一危險值，但由于其時間極其短暫并且電力系統(tǒng)承受沖擊的能力遠高于穩(wěn)態(tài)值，如果忽略這一時間段，后期短暫的穩(wěn)定區(qū)域，即暫穩(wěn)態(tài)接地電阻，能夠最大程度地反映接地體在沖擊電流作用下的電阻特性，據(jù)此估算在沖擊電流幅值下接地體上產(chǎn)生的暫態(tài)電位升更準確。

為了實現(xiàn)上述目的，首先需通過模擬試驗方法采集電壓和電流分量，據(jù)此本發(fā)明提供的試驗方案包括如下步驟：

通過沖擊電流發(fā)生器產(chǎn)生一個沖擊電流注入大地，以沖擊分壓器作為轉(zhuǎn)換裝置，利用數(shù)字存儲示波器采集接地極和電壓極兩端的電壓，以電流傳感器作為轉(zhuǎn)換裝置，利用數(shù)字存儲示波器采集電流注入點的電流，將采集的數(shù)據(jù)通過MATLAB軟件處理便可得到接地極在沖擊電流下的沖擊接地電阻瞬時值隨時間變化的曲線，該沖擊接地電阻瞬時值隨著時間的增加迅速衰減，最終趨于某一定值，此定值即為所述接地極的暫穩(wěn)態(tài)沖擊接地電阻。

MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學軟件。它在數(shù)學類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。利用MATLAB軟件處理數(shù)據(jù)的具體原理如下：

如圖2(a)所示，由于干擾信號的影響，數(shù)字存儲示波器采集的沖擊波形有振蕩，而示波器采集的數(shù)據(jù)又是一系列離散的點，據(jù)此首先利用取平均值的方法對采集的數(shù)據(jù)去“毛刺”處理，處理后的結(jié)果如圖2(b)所示。根據(jù)沖擊接地電阻瞬時值的定義可知，電流瞬時值作為分母不能為零，故而進行計算時還需將電壓和電流數(shù)據(jù)等時間間隔延遲，躲過電流值為零的點，最后按照定義式R_z＝u(t)/i(t)計算出沖擊接地電阻的瞬時值，繪出接地極在某一沖擊電流下的沖擊接地電阻瞬時值隨時間變化的曲線，如圖1所示，由此確定暫穩(wěn)態(tài)沖擊接地電阻值。