[發明專利]基于激發極化效應消除互感影響的大地電阻率測量方法

在審

• 申請號: 201410164605.4
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN103941096A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 全江濤;阮羚;康鈞;李玉海;潘卓洪;楊琪;馬麗山;李偉;文習山;魯海亮
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網湖北省電力公司電力科學研究院;國網青海省電力公司電力科學研究院;武漢大學
• 主分類號: G01R27/20
• 分類號: G01R27/20
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 雷速

技術領域

本發明屬電力系統大地土壤電阻率測量領域，適用于測量大地淺層數百米的大地電阻率分布。?

背景技術

目前，在變電站接地設計和直流接地極設計中，均需采用四極法測量淺層大地電阻率。?

傳統土壤電阻率的測量采用接地電阻測試儀，接地電阻測試儀采用交流小電流原理，通過測量視在電阻來推算得到視在電阻率，但在測量過程中，電流引線的互感效應在電壓引線上產生額外的互感電壓，導致測量電壓偏離實際電壓。當極距較大時，電流引線和電壓引線間的互感對測量結果可以使測量視在電阻明顯偏大。若采用直流電流進行測量時，則會導致土壤極化效應，測量視在電阻率會偏小。?

采用直流電流進行測量時，通過在一個標準四極排列直流電阻器上注入電流可激發極化效應，電極間的直流電勢差由原來的穩態值經過最初較大下降后，再緩慢衰減。衰減時間以秒為量級，甚至能達到分鐘級。如果重新通電，電位在經過一個最初土壤增加后，在一個和前面相似的時間間隔內恢復到原來的直流電壓幅度。?

發明內容

本發明提供一種基于激發極化效應消除互感影響的大地電阻率測量方法，該方法可克服采用交流小電流而帶來的引線間的互感效應以及采用直流測量時土壤極化效應導致的測量視在電阻率偏小的缺點，能夠準確測量淺層大地電阻率的分布。?

本發明的解決方案是：?

在一條直線上打入四個地樁，其中相鄰兩地樁間的極距a相等，最外側A，B作為電流極，內側M，N作為電壓極；在A側注入直流電流I(t)，通過閉合控制電源通斷的開關K，跟蹤記錄M，N間電?壓差ΔV(t)；對注入信號I(t)和接受信號ΔU(t)分別進行快速傅里葉變換(FFT)，得到注入信號和接受信號的幅頻特性曲線I(s)和ΔU(s)，即視在電阻的頻率特性曲線R(s)＝ΔU(s)/I(s)。對其中1-10Hz的視在電阻幅值予以平均，得到接近于直流下的視在電阻幅值。改變極距a，得到視在電阻-極距曲線，并利用視在電阻率ρ＝2πaR，式中ρ為視在電阻率，a為極距，R為視在電阻，得到視在電阻率ρ-a曲線。為了驗證該方法的有效性，在利用上述方法測量的同時，在A側注入交流小電流，測量視在電阻R′，消去引線間的互感作用，并得到此情況下的視在電阻率ρ′-a曲線，對比兩種測量方法所得到的視在電阻率-極距曲線，當兩者相差最大值小于5Ωgm時，認為測量結果有效。?

本發明的有益效果是：?

獲取準確的淺層土壤電阻率模型，避免造成變電站和接地極的接地電阻的設計值與實際值相差較大，有利于準確有效的掌握變電站及接地極附近的跨步電勢差和接觸電勢差分布。?

由于激發極化法的頻率均在1-10Hz，能夠有效避免利用交流小電流法所造成的引線間的互感效應，從而能夠準確得到淺層土壤結構模型，避免造成變電站和接地極的接地電阻的設計值與實際值相差較大，有利于準確有效的掌握變電站及接地極附近的跨步電勢差和接觸電勢差分布。?

附圖說明

圖1是本發明原理框圖；?

圖2是激發極化法測量原理圖；?

圖3采用激發極化時，視在電阻率隨極距變化曲線圖；?

圖4未消除互感時，視在電阻率隨極距變化曲線圖；?

圖5消除互感后，視在電阻率隨極距變化曲線圖；?

圖6消除互感后的四極法與激發極化法測量結果對比曲線圖。?

具體實施方式

1.如圖2，在一條直線上打入四個地樁，其中相鄰兩地樁間的極距a相等，最外側A，B作為電流極，內側M，N作為電壓極。?

2.在A側注入直流電流I(t)，通過閉合控制電源通斷的開關K，保持一端時間，隨后關閉K，開啟和關閉的時間可以是1-10s，并在上述過程中按照公式?