一種多頻掃描式桿塔接地電阻測(cè)量裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】一種多頻掃描式高壓桿塔接地電阻測(cè)量裝置及方法，它包括現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置和后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心；所述現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置包括用于供電的電源模塊、用于注入不同頻率電流的自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊、信號(hào)采集模塊、用于控制的中央處理器模塊、液晶顯示模塊、GPRS無(wú)線通訊模塊、串行數(shù)據(jù)輸出模塊；所述電源模塊、自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊、信號(hào)采集模塊、液晶顯示模塊、GPRS無(wú)線通訊模塊、串行數(shù)據(jù)輸出模塊分別于中央處理器模塊連接，自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊和GPRS無(wú)線通訊模塊分別與信號(hào)采集模塊連接；本發(fā)明的測(cè)量裝置及方法布極簡(jiǎn)單，不需要斷開(kāi)接地引線，在很大程度上提高了接地電阻測(cè)量工作的效率，且多頻掃描的測(cè)量方法能夠避免桿塔接地電感對(duì)測(cè)量的影響。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種多頻掃描式桿塔接地電阻測(cè)量裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及桿塔接地電阻測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種多頻掃描式高壓桿塔接地 電阻測(cè)量方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 高壓輸電線路作為電力系統(tǒng)的連接樞紐，運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，容易遭受雷擊。避雷線作 為輸電線路最基本的防雷措施之一，既保護(hù)線路免受雷電直擊，同時(shí)也與支撐桿塔、接地裝 置共同構(gòu)成雷電流的泄流通道。其中接地裝置由埋在大地中的接地體及接地引線構(gòu)成，是 整個(gè)泄流通道最重要的部分，而接地電阻是衡量接地裝置的主要參數(shù)。當(dāng)雷電流經(jīng)泄流通 道流入大地時(shí)，接地裝置上的壓降將使避雷線獲得一個(gè)對(duì)地電位，如果接地電阻過(guò)大將導(dǎo) 致避雷線電位升高產(chǎn)生反擊過(guò)電壓使線路跳閘。因此桿塔接地電阻值直接影響輸電線路的 跳閘次數(shù)，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行有至關(guān)重要的作用。符合規(guī)程要求的接地電阻是安全、穩(wěn)定地輸送 電力的保證，因此準(zhǔn)確、高效地測(cè)量桿塔接地電阻值具有重要的工程意義。目前常用的測(cè)量 桿塔接地電阻的方法主要有：
[0003] 1)電位降法
[0004] 電位降法測(cè)量時(shí)需布置電壓極和電流極兩個(gè)輔助電極，通過(guò)改變中間電壓極的位 置，測(cè)量得到接地體和電壓極之間的電位降曲線，并認(rèn)為曲線中的飽和段電壓為接地體相 對(duì)于無(wú)窮遠(yuǎn)處電壓，因此計(jì)算該電壓與注入電流比值即可得到接地電阻的測(cè)量值。但電位 降法測(cè)量接地電阻需反復(fù)測(cè)量，工作量大，且不易繪制電位降曲線，現(xiàn)場(chǎng)操作困難。
[0005] 2)三極法
[0006] 三極法是基于電壓、電流原理，由接地體G、電流極C、電壓極P構(gòu)成的測(cè)量系統(tǒng)。測(cè) 量時(shí)，先布置好電壓極和電流極，然后向待測(cè)接地體注入電流，并測(cè)量電壓極上的電壓，經(jīng) 過(guò)計(jì)算得到接地電阻。三極法在土壤電阻率低、地勢(shì)平坦等測(cè)量點(diǎn)，具有準(zhǔn)確性較高，性能 穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但三極法測(cè)量必須斷開(kāi)接地引線，又實(shí)際中桿塔數(shù)量眾多，如果每個(gè)桿塔都斷 開(kāi)接地線，大大增加了工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度和測(cè)量時(shí)間，效率低下。
[0007] 3)高頻并聯(lián)法
[0008] 高頻并聯(lián)法采用與三極法相同的輔助電極布置方式，但測(cè)量時(shí)不斷開(kāi)接地引線。 此時(shí)如果仍然采用低頻或工頻測(cè)量電流，則測(cè)得的桿塔接地電阻值為所有桿塔接地電阻的 并聯(lián)值，其值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于被測(cè)桿塔的實(shí)際接地電阻值。同時(shí)，當(dāng)測(cè)量電流頻率較高時(shí)，小型接 地網(wǎng)電感效應(yīng)不能忽略。所以此時(shí)高頻并聯(lián)法測(cè)量桿塔接地電阻時(shí)誤差較大。
[0009] 4)大電流法
[0010] 大電流法是在三極法的基礎(chǔ)上，通過(guò)增大注入測(cè)試電流提高信噪比以增加測(cè)量準(zhǔn) 確性，通常使用50-100A的電流。這在測(cè)量時(shí)就需要具有一定長(zhǎng)度以及一定寬度的實(shí)驗(yàn)電 流引線和相當(dāng)容量的實(shí)驗(yàn)電流源，并且為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，還需要同時(shí)滿足實(shí)驗(yàn)電流 大但電流極接地電阻小，以上在實(shí)際測(cè)量中實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難。
[0011] 總體來(lái)說(shuō)，目前接地電阻測(cè)量方法均存在各自的不足，主要表現(xiàn)為：需要斷開(kāi)接地 引線、限制條件多、誤差較大等，因此需要研發(fā)一種能高效、準(zhǔn)確、無(wú)需斷開(kāi)接地引線測(cè)量桿 塔接地電阻的系統(tǒng)，以提高檢修效率，降低工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)上述存在的問(wèn)題提供一種高效、準(zhǔn)確的多頻掃 描式桿塔接地電阻測(cè)量裝置及方法，該測(cè)量裝置布極簡(jiǎn)單，且不需要斷開(kāi)接地引線。其通過(guò) 注入多組不同頻率的電流測(cè)量桿塔接地電阻，對(duì)測(cè)量得到的多組數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)據(jù)擬合處理的 方法實(shí)現(xiàn)桿塔接地電阻的計(jì)算，使測(cè)量誤差較小，測(cè)量方便準(zhǔn)確。
[0013] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種多頻掃描式高壓桿 塔接地電阻測(cè)量裝置，它包括現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置和后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心。
[0014] 所述現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置包括用于供電的電源模塊、用于注入不同頻率電流的自動(dòng)掃頻 激勵(lì)源模塊、信號(hào)采集模塊、用于控制的中央處理器模塊、液晶顯示模塊、GPRS無(wú)線通訊模 塊、串行數(shù)據(jù)輸出模塊；所述電源模塊、自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊、信號(hào)采集模塊、液晶顯示模 塊、GPRS無(wú)線通訊模塊、串行數(shù)據(jù)輸出模塊分別與中央處理器模塊連接，自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模 塊和GPRS無(wú)線通訊模塊分別與信號(hào)采集模塊連接；
[0015] 所述自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊的輸出端與桿塔接地引下線連接，測(cè)量端與信號(hào)采集模 塊的輸入端連接，輸入端與用于控制的中央處理模塊連接。
[0016] 其中自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊包括波形發(fā)生器模塊和電壓控電流源VCCS模塊；信號(hào) 采集模塊包括信號(hào)放大模塊、信號(hào)濾波模塊和有效值轉(zhuǎn)換模塊；
[0017] 所述后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心包括數(shù)據(jù)處理模塊和PC機(jī)。
[0018] 一種多頻掃描式高壓桿塔接地電阻測(cè)量方法，它包括如下步驟：
[0019] (1)確定三極布極方式，引入電壓極和電流極兩個(gè)輔助電極，建立引入電壓極和電 流極兩個(gè)輔助電極布置方式的測(cè)量模型圖；
[0020] (2)簡(jiǎn)化等效電路模型，確立多頻掃描式桿塔接地電阻準(zhǔn)確測(cè)量條件為桿塔接地 電阻的計(jì)算式的導(dǎo)數(shù)式為零；
[0021] (3)分析多頻掃描式測(cè)量得到一組離散接地阻抗值，根據(jù)建立的簡(jiǎn)化等效電路模 型，確定多頻掃描法掃頻范圍為lkHz-lOkHz ;
[0022] (4)獲取測(cè)量信號(hào)：通過(guò)自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊注入符合本發(fā)明方法測(cè)量要求的不 同頻率的電流，利用采集到的電壓、電流信號(hào)得出各個(gè)頻率所對(duì)應(yīng)的接地電阻值，將每種頻 率下測(cè)量得到的數(shù)據(jù)信號(hào)全部輸入中央處理器模塊；
[0023] (5)將上述得到的數(shù)組測(cè)量值，利用最小二乘法處理測(cè)量數(shù)據(jù)，求得被測(cè)桿塔的最 佳測(cè)量頻率點(diǎn)，進(jìn)而準(zhǔn)確計(jì)算被測(cè)桿塔接地電阻值；
[0024] (6)將計(jì)算出的桿塔接地電阻值輸出至液晶顯示模塊進(jìn)行相應(yīng)的顯示，并通過(guò) GPRS無(wú)線通訊模塊將被測(cè)桿塔接地電阻值發(fā)送至后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心；
[0025] (7)后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)處理，包括監(jiān)控并記錄一條輸電 線路桿塔近來(lái)接地電阻值的變化情況，用曲線圖的方式來(lái)預(yù)測(cè)線路桿塔接地電阻的變化趨 勢(shì)，對(duì)接地電阻值超過(guò)國(guó)家規(guī)定要求的桿塔進(jìn)行聲光報(bào)警，并顯示桿塔的具體位置，通知其 檢查。
[0026] 本發(fā)明的工作過(guò)程為：通過(guò)自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊注入符合本發(fā)明方法測(cè)量要求 的不同頻率的電流，利用采集到的電壓、電流信號(hào)得出各個(gè)頻率所對(duì)應(yīng)的接地電阻值，根據(jù) 桿塔接地電阻準(zhǔn)確在線測(cè)量的條件（桿塔接地電阻的計(jì)算式的導(dǎo)數(shù)式為零），利用導(dǎo)數(shù)的 定義算出各個(gè)頻率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的接地電阻的導(dǎo)數(shù)值，利用最小二乘擬合法（使整體誤差到的最 ?。┱业筋l率與桿塔接地電阻倒數(shù)值之間的關(guān)系式，找出接地電阻倒數(shù)為零的點(diǎn)（實(shí)際中 找最小值點(diǎn)）所對(duì)應(yīng)的頻率值，由于此頻率值是在準(zhǔn)確在線測(cè)量的條件下找的測(cè)量頻率， 所以將此頻率帶入桿塔接地電阻的計(jì)算式，從而可以準(zhǔn)確得到桿塔接地電阻值。最后將計(jì) 算出的桿塔接地電阻值輸出至液晶顯示模塊進(jìn)行相應(yīng)的顯示，若超出國(guó)家規(guī)定的接地電阻 值范圍則進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警提示，通知其檢修。并通過(guò)GPRS無(wú)線通訊模塊將被測(cè)桿塔接地電 阻值發(fā)送至后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心，以期得到桿塔接地電阻的變化趨勢(shì)，作出更好的預(yù)測(cè)。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是：本發(fā)明的測(cè)量裝置布極簡(jiǎn)單，不需要 斷開(kāi)接地引線，在很大程度上提高了接地電阻測(cè)量工作的效率，且多頻掃描的測(cè)量方法能 夠避免桿塔接地電感對(duì)測(cè)量的影響。通過(guò)注入多組不同頻率的電流測(cè)量桿塔接地電阻，對(duì) 測(cè)量得到的多組數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)據(jù)擬合處理的方法（最小二乘法）實(shí)現(xiàn)桿塔接地電阻的計(jì)算， 使測(cè)量誤差較小，測(cè)量方便且更加準(zhǔn)確；并且測(cè)量的桿塔接地電阻值可以通過(guò)GPRS無(wú)線通 信模塊將數(shù)據(jù)傳送至后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心PC機(jī)上的軟件根據(jù)接收的數(shù)據(jù)對(duì) 桿塔接地電阻變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以便使其做好預(yù)處理工作，更好的維護(hù)高壓桿塔周?chē)h(huán) 境安全，使電力輸電線路可靠的運(yùn)行。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1是本發(fā)明的整體系統(tǒng)原理示意圖；
[0029] 圖2是本發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0030] 圖3是本發(fā)明的自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0031] 圖4是本發(fā)明的信號(hào)采集模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0032] 圖5是本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置的工作流程圖；
[0033] 圖6是利用三極法斷開(kāi)接地引線測(cè)量桿塔接地電阻布極圖；
[0034] 圖7是高頻并聯(lián)法不斷開(kāi)接地引線測(cè)量桿塔接地電阻模型圖；
[0035] 圖8是高壓桿塔接地參數(shù)等效電路模型；
[0036] 圖9是多頻掃描式桿塔接地電阻測(cè)量等效電路模型；
[0037] 圖10是桿塔接地電阻在線測(cè)量等效電路簡(jiǎn)化模型；
[0038] 圖11是又一桿塔接地電阻在線測(cè)量等效電路簡(jiǎn)化模型。
[0039] 圖12是實(shí)地測(cè)得接地阻抗對(duì)電流頻率f導(dǎo)數(shù)的曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0040] 下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明：如圖1所示，本發(fā)明所述的多頻掃描式 高壓桿塔接地電阻測(cè)量裝置，它包括現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置1和后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心2。
[0041] 如圖2所示，所述現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置1包括用于供電的電源模塊11、用于注入不同頻率 電流的自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊12、信號(hào)采集模塊13、用于控制的中央處理器模塊14、液晶顯 示模塊15、GPRS無(wú)線通訊模塊16、串行數(shù)據(jù)輸出模塊17 ;所述電源模塊11、自動(dòng)掃頻激勵(lì) 源模12塊、信號(hào)采集模塊13、液晶顯示模塊14、GPRS無(wú)線通訊模塊16、串行數(shù)據(jù)輸出模塊 17分別于中央處理器模塊14連接，自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊12和GPRS無(wú)線通訊模塊16分別 與信號(hào)采集模塊13連接；所述自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊12的輸出端與桿塔接地引下線連接，測(cè) 量端與信號(hào)采集模塊13的輸入端連接，輸入端與用于控制的中央處理模塊14連接。
[0042] 其中自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊12包括波形發(fā)生器模塊121和電壓控電流源（VCCS)模 塊122 ;信號(hào)采集模塊13包括信號(hào)放大模塊131、信號(hào)濾波模塊132和有效值轉(zhuǎn)換模塊133， 分別見(jiàn)圖3和圖4。
[0043] 所述后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心包括數(shù)據(jù)處理模塊和PC機(jī)。
[0044] 本發(fā)明所述自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊12的輸出端接桿塔接地引下線，測(cè)量桿塔接地 電阻；信號(hào)采集模塊的輸入端接自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊12的測(cè)量端；自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊12 和信號(hào)采集模塊13都受中央處理器模塊14的控制，使其產(chǎn)生有效的測(cè)量激勵(lì)信號(hào)和對(duì)測(cè) 量得到的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理；液晶顯示模塊15的輸入端接中央處理器14模 塊，后者控制其進(jìn)行接地電阻值的顯示；GPRS無(wú)線通訊模塊16通過(guò)通信接口電路與中央處 理模塊14相連；串行數(shù)據(jù)輸出模塊17與中央處理器模塊14相連對(duì)桿塔接地電阻值記憶 拷貝，以便更好對(duì)桿塔接地電阻值變化趨勢(shì)做出預(yù)測(cè)，更好實(shí)現(xiàn)桿塔接地電阻的維護(hù)；電源 模塊11分別為自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊12、信號(hào)采集模塊13、中央處理器模塊14、GPRS無(wú)線通 訊模塊15供電。
[0045] 本發(fā)明的工作流程為：如圖5所示，利用自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊將可變頻高頻信號(hào) 通過(guò)桿塔接地引下線注入接地體中，利用三極布極原理形成的測(cè)量回路，在自動(dòng)掃頻激勵(lì) 源模塊測(cè)量端采集測(cè)量信號(hào)，信號(hào)采集模塊將采集到的測(cè)量信號(hào)預(yù)處理后送入中央處理器 模塊，中央處理器模塊換算處理測(cè)量信號(hào)后將測(cè)量結(jié)果通過(guò)液晶顯示模塊和GPRS無(wú)線通 訊模塊進(jìn)行顯示和傳送，線路負(fù)責(zé)人員接收到GPRS無(wú)線通訊模塊發(fā)來(lái)的信息后，根據(jù)接收 的信息作出相應(yīng)的處理；或由串行數(shù)據(jù)輸出模塊對(duì)被測(cè)桿塔接地電阻值在一段時(shí)間內(nèi)的記 憶進(jìn)行輸出，根據(jù)記憶的接地電阻值進(jìn)行被測(cè)桿塔接地電阻變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，以便更好地 維護(hù)高壓桿塔周?chē)h(huán)境安全。
[0046] 下面對(duì)各個(gè)模塊作詳細(xì)的介紹：
[0047] (a)電源模塊11是整個(gè)系統(tǒng)有效運(yùn)行的基礎(chǔ)，而由于系統(tǒng)功能模塊較多，各模塊 的供電電壓不相同，因此需要對(duì)鋰電池的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理以保障裝置正常有效運(yùn)行。自 動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊中VCCS模塊的PA05芯片供電電壓范圍為15V至45V，因此可采用使用壽 命較長(zhǎng)的20V鋰電池組串聯(lián)引出±20V電壓。而信號(hào)放大模塊與信號(hào)濾波模塊中0P37芯 片一般供電電壓為±15V，故需用7815與1915芯片進(jìn)行降壓處理輸出正負(fù)15V電壓以滿足 要求。另中央處理器模塊所需電壓為5V，可采用高性能的LM2576-5. 0芯片實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換。
[0048] (b)、自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊12是整個(gè)裝置產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)的源頭，它由波形發(fā)生器 模塊和電壓控電流源模塊在中央處理器模塊的控制下有效工作。波形發(fā)生器模塊采用的是 AD公司生產(chǎn)的AD9833可編程波形發(fā)生芯片，在中央處理模塊的控制下產(chǎn)生測(cè)量所需要的 異頻波形。而波形發(fā)生器模塊產(chǎn)生的波形信號(hào)達(dá)不到測(cè)量所需求的信號(hào)幅值，所以利用以 PA05芯片為核心的電壓控電流源模塊進(jìn)行信號(hào)放大，在兩者的協(xié)同工作下產(chǎn)生本系統(tǒng)測(cè)量 所需要的激勵(lì)信號(hào)。
[0049] (c)、信號(hào)采集模塊13用來(lái)采集將激勵(lì)信號(hào)注入接地體后的測(cè)量電壓、電流信號(hào)， 在自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊的測(cè)量端取信號(hào)，由于采集到的信號(hào)是交流信號(hào)，而中央處理器模 塊只能處理直流信號(hào)，故需要先將交流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘?hào)，所以需要一個(gè)有效值轉(zhuǎn)換模 塊，這里采用AD公司生產(chǎn)的AD637芯片將交流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘?hào)，而AD637芯片的最佳 轉(zhuǎn)換電壓為〇. 7-7V，自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊測(cè)量端的信號(hào)輸出為0. 4-4V，所以需要一個(gè)二倍 的放大，利用OP37芯片及外圍電路可以很好的實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大，以此基礎(chǔ)上形成了信號(hào)放大 模塊，又由于測(cè)量得到的信號(hào)具有工頻干擾等，需要對(duì)其進(jìn)行濾波處理，經(jīng)過(guò)信號(hào)濾波模塊 處理后的信號(hào)方可輸入有效值轉(zhuǎn)換模塊，最后得到中央處理器模塊可以處理的測(cè)量信號(hào)。
[0050] (d)、中央處理器模塊14采用美國(guó)Microchip公司的高性能微處理器PIC18F4420， 通過(guò)編程控制自動(dòng)掃頻模塊產(chǎn)生測(cè)量所需的波形信號(hào)，對(duì)測(cè)量得到的信號(hào)進(jìn)行換算處理， 最后得出被測(cè)桿塔的接地電阻值，通過(guò)液晶顯示模塊和GPRS無(wú)線通訊模塊進(jìn)行桿塔接地 電阻值的顯示、記憶和預(yù)測(cè)。
[0051] (e)、液晶顯示模塊15采用12864點(diǎn)陣液晶進(jìn)行桿塔接地電阻值的顯示。
[0052] (f)、GPRS無(wú)線通訊模塊16采用西門(mén)子公司的MC39I模塊，通過(guò)通信接口電路的 匹配后實(shí)現(xiàn)將中央處理器模塊計(jì)算出的桿塔接地電阻值發(fā)送至后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心，后臺(tái)數(shù) 據(jù)處理中心根據(jù)接收并在數(shù)據(jù)處理軟件上分析處理所接收到的數(shù)據(jù)；
[0053] 所述后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心2包括數(shù)據(jù)處理模塊22和PC機(jī)23 ;
[0054] a)、數(shù)據(jù)處理模塊22自動(dòng)處理從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量終端通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，如監(jiān)控 并記錄一條輸電線路桿塔近來(lái)接地電阻值的變化情況，用曲線圖的方式來(lái)預(yù)測(cè)線路桿塔接 地電阻的變化趨勢(shì)，對(duì)接地電阻值超過(guò)國(guó)家規(guī)定要求的桿塔進(jìn)行聲光報(bào)警，并顯示桿塔的 具體位置，通知其檢查；
[0055] b)、PC機(jī)23作為運(yùn)行數(shù)據(jù)處理模塊的載體，支持?jǐn)?shù)據(jù)處理模塊的運(yùn)行；
[0056] 本發(fā)明利用電壓極、電流極兩個(gè)電極進(jìn)行布極，利用自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊向被測(cè) 桿塔接地體中注入符合桿塔準(zhǔn)確測(cè)量要求頻率范圍內(nèi)的激勵(lì)電流信號(hào)，通過(guò)信號(hào)采集模塊 將采集的電壓、電流信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、濾波、轉(zhuǎn)換處理后輸入中央處理器模塊計(jì)算被測(cè)桿塔接 地電阻值，同時(shí)將測(cè)量得到的桿塔接地電阻值通過(guò)液晶顯示模塊現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)顯示，并且通過(guò) GPRS無(wú)線通訊模塊將被測(cè)桿塔接地電阻值發(fā)送至后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心，得到桿塔接地電阻的 變化趨勢(shì)。
[0057] 本發(fā)明所述多頻掃描式桿塔接地電阻測(cè)量方法，是在確定布極方式以后進(jìn)而推導(dǎo) 出實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量的條件，再依據(jù)建立的等效測(cè)量電路模型，計(jì)算出需要注入的為避免桿塔 接地電感對(duì)測(cè)量影響的激勵(lì)信號(hào)頻率范圍，利用以上所述的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置測(cè)取電壓、電流 值，對(duì)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)在滿足準(zhǔn)確測(cè)量條件的基礎(chǔ)上應(yīng)用數(shù)據(jù)擬合的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理， 最后求得接地電阻值。其主要包括以下步驟：
[0058] 1、確定三極布極方式，引入電壓極和電流極兩個(gè)輔助電極；
[0059] 本發(fā)明采用多頻掃描方法測(cè)量桿塔接地電阻的布極方式是一種簡(jiǎn)單易行、測(cè)量準(zhǔn) 確的方法，在土壤電阻率均勻、地形平坦的條件下可以準(zhǔn)確的測(cè)量桿塔接地電阻。本發(fā)明 的測(cè)量方法在布極時(shí)引入電壓極和電流極兩個(gè)輔助電極。當(dāng)接地體G與輔助電壓極P、輔 助電流極C布置在一條直線上時(shí)（即為如圖6所示的輔助電極布置方式），接地體、大地和 電流極共同構(gòu)成電流回路，注入接地體中的測(cè)量電流流經(jīng)土壤后由電流極流出，大地中電 位發(fā)生變化，測(cè)量電壓極與接地體之間的電壓U和電流極與接地體中的電流I得到接地電 阻值R。三極布極的方法在理論上可以準(zhǔn)確地測(cè)量桿塔接地電阻值，并受到國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)推 薦而廣泛使用，但準(zhǔn)確測(cè)量時(shí)必須完全斷開(kāi)接地引線而影響測(cè)量效率。如果不斷開(kāi)接地引 線進(jìn)行測(cè)量，仍然使用低頻或工頻測(cè)量電流，則測(cè)得的接地電阻值氏_為通過(guò)避雷線與周 圍桿塔形成并聯(lián)回路的并聯(lián)值，即

【權(quán)利要求】
1. 一種多頻掃描式高壓桿塔接地電阻測(cè)量裝置，其特征在于：它包括現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置 (1)和后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心（2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻掃描式高壓桿塔接地電阻測(cè)量裝置，其特征在于：所述 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置（1)包括用于供電的電源模塊（11)、用于注入不同頻率電流的自動(dòng)掃頻激勵(lì) 源模塊（12)、信號(hào)采集模塊（13)、用于控制的中央處理器模塊（14)、液晶顯示模塊（15)、 GPRS無(wú)線通訊模塊（16)、串行數(shù)據(jù)輸出模塊（17);所述電源模塊（11)、自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模 塊（12)、信號(hào)采集模塊（13)、液晶顯示模塊（15)、GPRS無(wú)線通訊模塊（16)、串行數(shù)據(jù)輸出 模塊（17)分別于中央處理器模塊（14)連接，自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊（12)和GPRS無(wú)線通訊 模塊（16)分別與信號(hào)采集模塊（13)連接； 所述自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊（12)的輸出端與桿塔接地引下線連接，其測(cè)量端與信號(hào)采 集模塊（13)的輸入端連接，輸入端與中央處理模塊（14)連接； 其中自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊（12)包括波形發(fā)生器模塊（121)和電壓控電流源（VCCS)模 塊（122);信號(hào)采集模塊（13)包括信號(hào)放大模塊（131)、信號(hào)濾波模塊（132)和有效值轉(zhuǎn)換 模塊（133)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻掃描式高壓桿塔接地電阻測(cè)量裝置，其特征在于：所述 后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心（2)包括數(shù)據(jù)處理模塊（22)和PC機(jī)（23)。
4. 一種利用權(quán)利要求1或2或3所述的多頻掃描式高壓桿塔接地電阻測(cè)量裝置的方 法，其特征在于，它包括如下步驟： (1) 確定三極布極方式，引入電壓極和電流極兩個(gè)輔助電極，建立引入電壓極和電流極 兩個(gè)輔助電極布置方式的測(cè)量模型圖； (2) 簡(jiǎn)化等效電路模型，確立多頻掃描式桿塔接地電阻準(zhǔn)確測(cè)量條件為桿塔接地電阻 的計(jì)算式的導(dǎo)數(shù)式為零； (3) 分析多頻掃描式測(cè)量得到一組離散接地阻抗值，根據(jù)桿塔接地電阻簡(jiǎn)化模型，確定 多頻掃描法掃頻范圍為lkHz-lOkHz ; (4) 獲取測(cè)量信號(hào)：通過(guò)自動(dòng)掃頻激勵(lì)源模塊注入符合本發(fā)明方法測(cè)量要求的不同頻 率的電流，利用采集到的電壓、電流信號(hào)得出各個(gè)頻率所對(duì)應(yīng)的接地電阻值，將每種頻率下 測(cè)量得到的數(shù)據(jù)信號(hào)全部輸入中央處理器模塊； (5) 將上述得到的數(shù)組測(cè)量值，利用最小二乘法處理測(cè)量數(shù)據(jù)，求得被測(cè)桿塔的最佳測(cè) 量頻率點(diǎn)，進(jìn)而準(zhǔn)確計(jì)算被測(cè)桿塔接地電阻值； (6) 將計(jì)算出的桿塔接地電阻值輸出至液晶顯示模塊進(jìn)行相應(yīng)的顯示，并通過(guò)GPRS無(wú) 線通訊模塊將被測(cè)桿塔接地電阻值發(fā)送至后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心。 (7) 后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)處理，包括監(jiān)控并記錄一條輸電線路 桿塔近來(lái)接地電阻值的變化情況，用曲線圖的方式來(lái)預(yù)測(cè)線路桿塔接地電阻的變化趨勢(shì)， 對(duì)接地電阻值超過(guò)國(guó)家規(guī)定要求的桿塔進(jìn)行聲光報(bào)警，并顯示桿塔的具體位置，通知其檢 查。
【文檔編號(hào)】G01R27/20GK104155525SQ201410203574
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】劉國(guó)華, 朱云祥, 于洪來(lái), 柴松剛, 李為, 程來(lái) 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司衢州供電公司