基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法
基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及接地阻抗测试技术领域，具体地指一种基于倒相增量法的地网接地阻 抗测试方法。
【背景技术】
[0002] 大型地网的接地阻抗是地网设计、施工验收、运行维护的重要参数，对其进行周期 性的测试，是评估发电、变电、配电、用电系统安全性能的重要测试项目。测试大型地网接地 阻抗时，地网中常有不平衡零序工频电流，即地干扰电流。此干扰电流会叠加在测试电流 中，造成测量误差，影响对大型地网安全性能的评估。为消除干扰电流对大型地网接地阻抗 测试的影响，可采用"DL/T 475-2006接地装置特性参数测量导则"中描述的一种抗干扰测 试方法"倒相法"，其试验流程如下：
[0003] (1)不施加测试电流，测量不平衡零序工频电流^在地网接地阻抗Z。上产生的电 压，即地干扰电压U Q;
[0004] (2)施加工频测试电流I，测量合成电流I1= I 在地网接地阻抗Ze上产生的电 压u1;
[0005] (3)将工频测试电流倒相，但保持幅值不变，即为-I，测量合成电流I2 = I「I在Ze 上产生的合成电压U2;
[0006] (4)依照如下公式计算地网接地阻抗Zc。
[0008] 上述倒相法在实际应用中有以下问题：
[0009] (1)整个测试过程比较繁琐，需要施加两次试验电流，分别测量三次电压，经过复 杂的计算才能获得地网接地阻抗值。
[0010] (2)由于不知道地干扰电流的相位，施加两次试验电流时，干扰电流相位可能不一 致，导致测试误差。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的就是要提供一种基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，该测试 方法简单易行，测试结果准确。
[0012] 为实现此目的，本发明所设计的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特 征在于，它包括以下步骤：
[0013] 步骤1:将电流源I的输入端连接电网设备的接地引下线E，将电流源I的输出端 连接电流极探针C，同时将电流极探针C接地；将电压表V的一端连接电网设备的接地引下 线E，将电压表V的另一端连接电压极探针P，同时将电压极探针P接地；
[0014] 步骤2:通过电压表V测量地网干扰电流^在地网接地阻抗Z。上产生的干扰电压 %和该干扰电压的过零时刻t ^，该地网干扰电流L由电力系统三相不平衡回流产生；
[0015]步骤3:通过电流源I向电流极探针C施加与地网干扰电流L同相位，即同方向且 电流同时过零的增量工频测试电流AI ;
[0016] 上述增量工频测试电流A I使得合成电流11 =地网干扰电流I f增量工频测试电 流A I，上述合成电流1在地网接地阻抗Z e上产生的合成电压U1与干扰电压U ^同方向且 同时电压过零；
[0017] 步骤4:通过电压表V测量合成电流1在地网接地阻抗Z 上产生的合成电压U1;
[0018] 步骤5:通过如下公式1计算出地网接地阻抗Ze的值；
[0020] 其中，仏为合成电压，h为地网干扰电流"在地网接地阻抗Z。上产生的干扰电压， A I为增量工频测试电流。
[0021] 本发明的有益效果：
[0022] 采用倒相增量法，只需施加一次增量工频测试电流A I (现有的倒相法需要施加 两次试验电流，分别测量三次电压，经过复杂的计算才能获得地网接地阻抗值），分别测量 地网干扰电流^在地网接地阻抗Z 上产生的干扰电压U ^和合成电压U1，并通过简单计算 便可消除地干扰电流对测试的影响（现有的倒相法由于不知道地干扰电流的相位，施加两 次试验电流时，干扰电流相位可能不一致，导致测试误差），得到更加准确的大型地网接地 阻抗测试值，与现有的"DL/T 475-2006接地装置特性参数测量导则"中描述的"倒相法"相 比，本发明大幅减小了测试和计算的复杂程度和工作量。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明实施例中所述接地阻抗测试方法的流程示意图；
[0024] 图2为传统倒相法试验电流、电压矢量图；
[0025] 图3为倒相增量法试验电流、电压矢量图；
[0026] 图4为三极直线法法测量大型地网接地阻抗的连接示意图。
【具体实施方式】
[0027] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
[0028] 首先对倒相法原理做进一步介绍。使用倒相法测试接地阻抗过程中，施加的试验 电流通常与不平衡零序电流是不同相位的。试验电流、电压的矢量图如图2所示。图中，Z e 为地网的工频接地阻抗，^为地网干扰电流（即不平衡零序电流），心为地网干扰电流I ^在 地网接地阻抗&上产生的干扰电压（即零序电流在接地装置上产生的电压降），I为试验 电流，Up %分别为施加正向、倒相试验电流后测得的合成电压。参照矢量图可以写出：
[0031]式中：1为注入接地装置中的试验电流，试验电流的幅值在倒相前后保持不变；％ 为地网干扰电流^在地网接地阻抗Z。上产生的干扰电压（即零序电流在接地装置上产生 的电压降）；Ui，u2S倒相前后接地装置上的试验电压；0为正向试验电流I与地网干扰电 流i〇(即不平衡零序电流）之间的矢量夹角。
[0032]上述两式相加可得
[0034] 下面介绍本发明的倒相增量法的原理。
[0035] 如果测试电流（即本发明中的增量工频测试电流A I，对应上述倒相法原理中的 I)与地网干扰电流L是同相位的，即方向相同且过零时刻相同，则矢量夹角0 =0。由上 述公式3可得，如图3所示：
[0036] U:= U〇+A IZG (5)
[0037] 则有
[0039] 其中，％为合成电压，h为地网干扰电流I ^在地网接地阻抗Ze上产生的干扰电压， A I为增量工频测试电流。
[0040] 本发明的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，如图1、3、4所示，它包括以 下步骤：
[0041] 步骤1:将电流源I的输入端连接电网设备的接地引下线E，将电流源I的输出端 连接电流极探针C，同时将电流极探针C接地；将电压表V的一端连接电网设备的接地引下 线E，将电压表V的另一端连接电压极探针P，同时将电压极探针P接地（采用DL/T475-2006 导则中推荐的三极法直线法）；
[0042] 步骤2:通过电压表V测量地网干扰电流^在地网接地阻抗Z 上产生的干扰电压 %和该干扰电压的过零时刻t ^，该地网干扰电流L由电力系统三相不平衡回流产生；
[0043] 步骤3:通过电流源I向电流极探针C施加与地网干扰电流L同相位，即同方向且 电流同时过零的增量工频测试电流AI ;
[0044] 上述增量工频测试电流A I使得合成电流11 =地网干扰电流I f增量工频测试电 流A I，上述合成电流1在地网接地阻抗Z e上产生的合成电压U1与干扰电压U ^同方向且 同时电压过零；（电流源I可以由试验变压器组成，通过人工来调节增量工频测试电流A I 的方向和过零时刻。另外电流源I也可以为具有方向控制和时间控制的程控电流源。不管 用何种方式，只需满足上述增量工频测试电流△ I使得合成电流Ii =地网干扰电流I 〇+增 量工频测试电流A I在地网接地阻抗&上产生的合成电压U1与干扰电压&同方向且同时 电压过零的条件即可）
[0045] 步骤4:通过电压表V测量合成电流1在地网接地阻抗Z 上产生的合成电压U1;
[0046] 步骤5:通过如下公式1计算出地网接地阻抗Ze的值；
[0048] 其中，％为合成电压，h为地网干扰电流I ^在地网接地阻抗Z。上产生的干扰电压， A I为增量工频测试电流。
[0049] 上述技术方案中，所述电流极探针C与地网G边缘的距离cU为地网G对角线长度 的4~5倍。
[0050] 上述技术方案中，所述电压极探针P与地网G边缘的距离dP(；为电流极探针C与地 网G边缘的距离屯的0. 618倍。当电压极探针P与地网G边缘的距离d 为电流极探针C 与地网G边缘的距离屯的0. 618倍时，电压极探针P将落在等效远方零电位点，此时电压 极探针P与地网G之间的电压等于地网G与远方零电位点之间的电压。
[0051] 本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1. 一种基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特征在于，它包括以下步骤： 步骤1 :将电流源I的输入端连接电网设备的接地引下线E，将电流源I的输出端连接 电流极探针C，同时将电流极探针C接地；将电压表V的一端连接电网设备的接地引下线E， 将电压表V的另一端连接电压极探针P，同时将电压极探针P接地； 步骤2 :通过电压表V测量地网干扰电流^在地网接地阻抗Z e上产生的干扰电压U ^和 该干扰电压的过零时刻h，该地网干扰电流Itl由电力系统三相不平衡回流产生； 步骤3 :通过电流源I向电流极探针C施加与地网干扰电流Itl同相位，即同方向且电流 同时过零的增量工频测试电流ΛΙ ; 上述增量工频测试电流△ I使得合成电流I1 =地网干扰电流I 〇+增量工频测试电流 Δ I，上述合成电流^在地网接地阻抗Z e上产生的合成电压Ul与干扰电压U ^同方向且同 时电压过零； 步骤4 :通过电压表V测量合成电流1在地网接地阻抗Z e上产生的合成电压Ul ; 步骤5 :通过如下公式1计算出地网接地阻抗Ze的值；(1) 其中，U1为合成电压，U ^为地网干扰电流I ^在地网接地阻抗Z e上产生的干扰电压，Λ I 为增量工频测试电流。2. 根据权利要求1所述的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特征在于：所 述电流极探针C与地网G边缘的距离Clra为地网G对角线长度的4~5倍。3. 根据权利要求2所述的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特征在于：所 述电压极探针P与地网G边缘的距离drc为电流极探针C与地网G边缘的距离d 的0. 618 倍。4. 根据权利要求1所述的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特征在于：所 述电流源I为试验变压器或具有方向控制和时间控制的程控电流源。5. 根据权利要求1所述的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特征在于：所 述电流源I的电流源波形是周期为工频的波形。
【专利摘要】本发明公开了一种基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，它包括1：采用三极法直线法接线；2：测量地网干扰电流I0在地网接地阻抗ZG上产生的干扰电压U0和电压过零时刻t0；3：通过电流源I向电流极探针C施加与地网干扰电流I0同相位的增量工频测试电流ΔI；4：测量合成电流I1在地网接地阻抗ZG上产生合成电压U1；5：计算出接地阻抗ZG阻抗的值。本发明大幅减小了测试工作量和计算复杂程度。
【IPC分类】G01R27/20, G01R27/08
【公开号】CN104897968
【申请号】CN201510245695
【发明人】胡晓晖
【申请人】武汉市康达电气有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月14日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及接地阻抗测试技术领域，具体地指一种基于倒相增量法的地网接地阻 抗测试方法。
【背景技术】
[0002] 大型地网的接地阻抗是地网设计、施工验收、运行维护的重要参数，对其进行周期 性的测试，是评估发电、变电、配电、用电系统安全性能的重要测试项目。测试大型地网接地 阻抗时，地网中常有不平衡零序工频电流，即地干扰电流。此干扰电流会叠加在测试电流 中，造成测量误差，影响对大型地网安全性能的评估。为消除干扰电流对大型地网接地阻抗 测试的影响，可采用"DL/T 475-2006接地装置特性参数测量导则"中描述的一种抗干扰测 试方法"倒相法"，其试验流程如下：
[0003] (1)不施加测试电流，测量不平衡零序工频电流^在地网接地阻抗Z。上产生的电 压，即地干扰电压U Q;
[0004] (2)施加工频测试电流I，测量合成电流I1= I 在地网接地阻抗Ze上产生的电 压u1;
[0005] (3)将工频测试电流倒相，但保持幅值不变，即为-I，测量合成电流I2 = I「I在Ze 上产生的合成电压U2;
[0006] (4)依照如下公式计算地网接地阻抗Zc。
[0008] 上述倒相法在实际应用中有以下问题：
[0009] (1)整个测试过程比较繁琐，需要施加两次试验电流，分别测量三次电压，经过复 杂的计算才能获得地网接地阻抗值。
[0010] (2)由于不知道地干扰电流的相位，施加两次试验电流时，干扰电流相位可能不一 致，导致测试误差。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的就是要提供一种基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，该测试 方法简单易行，测试结果准确。
[0012] 为实现此目的，本发明所设计的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特 征在于，它包括以下步骤：
[0013] 步骤1:将电流源I的输入端连接电网设备的接地引下线E，将电流源I的输出端 连接电流极探针C，同时将电流极探针C接地；将电压表V的一端连接电网设备的接地引下 线E，将电压表V的另一端连接电压极探针P，同时将电压极探针P接地；
[0014] 步骤2:通过电压表V测量地网干扰电流^在地网接地阻抗Z。上产生的干扰电压 %和该干扰电压的过零时刻t ^，该地网干扰电流L由电力系统三相不平衡回流产生；
[0015]步骤3:通过电流源I向电流极探针C施加与地网干扰电流L同相位，即同方向且 电流同时过零的增量工频测试电流AI ;
[0016] 上述增量工频测试电流A I使得合成电流11 =地网干扰电流I f增量工频测试电 流A I，上述合成电流1在地网接地阻抗Z e上产生的合成电压U1与干扰电压U ^同方向且 同时电压过零；
[0017] 步骤4:通过电压表V测量合成电流1在地网接地阻抗Z 上产生的合成电压U1;
[0018] 步骤5:通过如下公式1计算出地网接地阻抗Ze的值；
[0020] 其中，仏为合成电压，h为地网干扰电流"在地网接地阻抗Z。上产生的干扰电压， A I为增量工频测试电流。
[0021] 本发明的有益效果：
[0022] 采用倒相增量法，只需施加一次增量工频测试电流A I (现有的倒相法需要施加 两次试验电流，分别测量三次电压，经过复杂的计算才能获得地网接地阻抗值），分别测量 地网干扰电流^在地网接地阻抗Z 上产生的干扰电压U ^和合成电压U1，并通过简单计算 便可消除地干扰电流对测试的影响（现有的倒相法由于不知道地干扰电流的相位，施加两 次试验电流时，干扰电流相位可能不一致，导致测试误差），得到更加准确的大型地网接地 阻抗测试值，与现有的"DL/T 475-2006接地装置特性参数测量导则"中描述的"倒相法"相 比，本发明大幅减小了测试和计算的复杂程度和工作量。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明实施例中所述接地阻抗测试方法的流程示意图；
[0024] 图2为传统倒相法试验电流、电压矢量图；
[0025] 图3为倒相增量法试验电流、电压矢量图；
[0026] 图4为三极直线法法测量大型地网接地阻抗的连接示意图。
【具体实施方式】
[0027] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
[0028] 首先对倒相法原理做进一步介绍。使用倒相法测试接地阻抗过程中，施加的试验 电流通常与不平衡零序电流是不同相位的。试验电流、电压的矢量图如图2所示。图中，Z e 为地网的工频接地阻抗，^为地网干扰电流（即不平衡零序电流），心为地网干扰电流I ^在 地网接地阻抗&上产生的干扰电压（即零序电流在接地装置上产生的电压降），I为试验 电流，Up %分别为施加正向、倒相试验电流后测得的合成电压。参照矢量图可以写出：
[0031]式中：1为注入接地装置中的试验电流，试验电流的幅值在倒相前后保持不变；％ 为地网干扰电流^在地网接地阻抗Z。上产生的干扰电压（即零序电流在接地装置上产生 的电压降）；Ui，u2S倒相前后接地装置上的试验电压；0为正向试验电流I与地网干扰电 流i〇(即不平衡零序电流）之间的矢量夹角。
[0032]上述两式相加可得
[0034] 下面介绍本发明的倒相增量法的原理。
[0035] 如果测试电流（即本发明中的增量工频测试电流A I，对应上述倒相法原理中的 I)与地网干扰电流L是同相位的，即方向相同且过零时刻相同，则矢量夹角0 =0。由上 述公式3可得，如图3所示：
[0036] U:= U〇+A IZG (5)
[0037] 则有
[0039] 其中，％为合成电压，h为地网干扰电流I ^在地网接地阻抗Ze上产生的干扰电压， A I为增量工频测试电流。
[0040] 本发明的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，如图1、3、4所示，它包括以 下步骤：
[0041] 步骤1:将电流源I的输入端连接电网设备的接地引下线E，将电流源I的输出端 连接电流极探针C，同时将电流极探针C接地；将电压表V的一端连接电网设备的接地引下 线E，将电压表V的另一端连接电压极探针P，同时将电压极探针P接地（采用DL/T475-2006 导则中推荐的三极法直线法）；
[0042] 步骤2:通过电压表V测量地网干扰电流^在地网接地阻抗Z 上产生的干扰电压 %和该干扰电压的过零时刻t ^，该地网干扰电流L由电力系统三相不平衡回流产生；
[0043] 步骤3:通过电流源I向电流极探针C施加与地网干扰电流L同相位，即同方向且 电流同时过零的增量工频测试电流AI ;
[0044] 上述增量工频测试电流A I使得合成电流11 =地网干扰电流I f增量工频测试电 流A I，上述合成电流1在地网接地阻抗Z e上产生的合成电压U1与干扰电压U ^同方向且 同时电压过零；（电流源I可以由试验变压器组成，通过人工来调节增量工频测试电流A I 的方向和过零时刻。另外电流源I也可以为具有方向控制和时间控制的程控电流源。不管 用何种方式，只需满足上述增量工频测试电流△ I使得合成电流Ii =地网干扰电流I 〇+增 量工频测试电流A I在地网接地阻抗&上产生的合成电压U1与干扰电压&同方向且同时 电压过零的条件即可）
[0045] 步骤4:通过电压表V测量合成电流1在地网接地阻抗Z 上产生的合成电压U1;
[0046] 步骤5:通过如下公式1计算出地网接地阻抗Ze的值；
[0048] 其中，％为合成电压，h为地网干扰电流I ^在地网接地阻抗Z。上产生的干扰电压， A I为增量工频测试电流。
[0049] 上述技术方案中，所述电流极探针C与地网G边缘的距离cU为地网G对角线长度 的4~5倍。
[0050] 上述技术方案中，所述电压极探针P与地网G边缘的距离dP(；为电流极探针C与地 网G边缘的距离屯的0. 618倍。当电压极探针P与地网G边缘的距离d 为电流极探针C 与地网G边缘的距离屯的0. 618倍时，电压极探针P将落在等效远方零电位点，此时电压 极探针P与地网G之间的电压等于地网G与远方零电位点之间的电压。
[0051] 本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1. 一种基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特征在于，它包括以下步骤： 步骤1 :将电流源I的输入端连接电网设备的接地引下线E，将电流源I的输出端连接 电流极探针C，同时将电流极探针C接地；将电压表V的一端连接电网设备的接地引下线E， 将电压表V的另一端连接电压极探针P，同时将电压极探针P接地； 步骤2 :通过电压表V测量地网干扰电流^在地网接地阻抗Z e上产生的干扰电压U ^和 该干扰电压的过零时刻h，该地网干扰电流Itl由电力系统三相不平衡回流产生； 步骤3 :通过电流源I向电流极探针C施加与地网干扰电流Itl同相位，即同方向且电流 同时过零的增量工频测试电流ΛΙ ; 上述增量工频测试电流△ I使得合成电流I1 =地网干扰电流I 〇+增量工频测试电流 Δ I，上述合成电流^在地网接地阻抗Z e上产生的合成电压Ul与干扰电压U ^同方向且同 时电压过零； 步骤4 :通过电压表V测量合成电流1在地网接地阻抗Z e上产生的合成电压Ul ; 步骤5 :通过如下公式1计算出地网接地阻抗Ze的值；(1) 其中，U1为合成电压，U ^为地网干扰电流I ^在地网接地阻抗Z e上产生的干扰电压，Λ I 为增量工频测试电流。2. 根据权利要求1所述的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特征在于：所 述电流极探针C与地网G边缘的距离Clra为地网G对角线长度的4~5倍。3. 根据权利要求2所述的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特征在于：所 述电压极探针P与地网G边缘的距离drc为电流极探针C与地网G边缘的距离d 的0. 618 倍。4. 根据权利要求1所述的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特征在于：所 述电流源I为试验变压器或具有方向控制和时间控制的程控电流源。5. 根据权利要求1所述的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特征在于：所 述电流源I的电流源波形是周期为工频的波形。
【专利摘要】本发明公开了一种基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，它包括1：采用三极法直线法接线；2：测量地网干扰电流I0在地网接地阻抗ZG上产生的干扰电压U0和电压过零时刻t0；3：通过电流源I向电流极探针C施加与地网干扰电流I0同相位的增量工频测试电流ΔI；4：测量合成电流I1在地网接地阻抗ZG上产生合成电压U1；5：计算出接地阻抗ZG阻抗的值。本发明大幅减小了测试工作量和计算复杂程度。
【IPC分类】G01R27/20, G01R27/08
【公开号】CN104897968
【申请号】CN201510245695
【发明人】胡晓晖
【申请人】武汉市康达电气有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月14日
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