本發(fā)明涉及一種，尤其是涉及一種35kV架空輸電桿塔接地沖擊響應測試和評估方法及系統(tǒng)。

背景技術：

35kV架空輸電桿塔接地是確保桿塔及其所屬電氣設備安全運行的重要設施，特別是在落雷工況下。由于接地裝置埋設在地下，常因土壤多年的腐蝕，導致接地體變細甚至斷裂，也有可能被盜挖。目前，工程上對35kV架空輸電桿塔接地性能好壞的檢測一般通過工頻接地電阻來間接判斷，但無法了解在雷電沖擊工況即暫態(tài)短路下所表現(xiàn)的特性。這使得在運維人員進行工頻接地電阻檢測后符合標準要求，同樣會發(fā)生35kV架空輸電桿塔在雷電下頻繁跳閘甚至是重合閘不成功，打壞桿塔上附屬電氣設備絕緣子、避雷器等，從而發(fā)生供電中斷影響電網(wǎng)供電可靠性。這是因為目前常用的工頻接地電阻測試得到的接地阻抗值為50Hz或接近50Hz下的工頻接地阻抗值，但實際上35kV架空輸電桿塔發(fā)生短路接地故障，或者雷電侵入波或操作波作用下，接地裝置的暫態(tài)沖擊接地特性起決定作用。因此僅僅測量工頻接地阻抗不能完全代表35kV架空輸電桿塔接地裝置能在故障工況下可以安全運行。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種35kV架空輸電桿塔接地沖擊響應測試和評估方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種35kV架空輸電桿塔接地沖擊響應測試和評估方法，包括：使用雙通道沖擊電流發(fā)生模塊同時輸出標準8/20μs沖擊電流波形，施加于被評估35kV架空輸電桿塔接地的兩個引下線處，同時分別記錄兩個引下線處的暫態(tài)響應電壓波形，從而繪制兩條35kV架空輸電桿塔接地沖擊響應曲線，并分別與歷年測量對應引下線處的沖擊響應曲線進行相關系數(shù)分析，從而評估該35kV架空輸電桿塔接地的運行狀態(tài)。

該方法具體為：

1)雙通道沖擊電流發(fā)生模塊產(chǎn)生沖擊電流8/20μs作用在35kV架空輸電桿塔接地處；

2)35kV架空輸電桿塔接地暫態(tài)響應電壓波形記錄模塊采集雙通道沖擊電流發(fā)生模塊產(chǎn)生的雙通道沖擊電流作用于接地引下線處連接的接地裝置產(chǎn)生的暫態(tài)響應電壓波形；

3)參數(shù)和算法設置模塊對雙通道沖擊電流發(fā)生模塊和35kV架空輸電桿塔接地裝置沖擊響應曲線繪制模塊進行參數(shù)和算法設置，用于調(diào)整輸出沖擊電流波形和繪制方法；

4)35kV架空輸電桿塔接地裝置沖擊響應曲線繪制模塊對雙通道沖擊電流發(fā)生模塊和35kV架空輸電桿塔接地暫態(tài)響應電壓波形記錄模塊提供的暫態(tài)電壓波形數(shù)據(jù)進行處理得到35kV架空輸電桿塔接地裝置的沖擊響應曲線，結(jié)果存儲于測試結(jié)果存儲和記錄模塊中并發(fā)生給35kV架空輸電桿塔接地狀態(tài)評估和分析模塊；

5)35kV架空輸電桿塔接地狀態(tài)評估和分析模塊利用35kV架空輸電桿塔接地裝置沖擊響應曲線繪制模塊的當前曲線和測試結(jié)果存儲和記錄模塊的歷史曲線，對35kV架空輸電桿塔接地裝置的沖擊響應曲線進行相關系數(shù)分析，從而評估該35kV桿塔接地裝置的運行狀態(tài)。

所述的沖擊響應曲線

——接地裝置G的沖擊響應曲線；

FFT——對電壓波形進行快速傅里葉變換求幅值；

U_{out_G}——接地裝置G的暫態(tài)沖擊響應電壓波形序列，共n點，幅值V；

U_{in_G}——接地裝置G輸入的標準沖擊電流由羅氏線圈轉(zhuǎn)換成的暫態(tài)電壓波形序列，共n點，幅值V。

所述的當前曲線和歷史曲線相關系數(shù)R_xy計算如下：

計算兩個序列的標準方差，

計算兩個序列的協(xié)方差，

則當前曲線和歷史曲線的相關系數(shù)，

所述的35kV架空輸電桿塔接地裝置的整體相關性系數(shù)R：

其中和分別為雙通道沖擊電流發(fā)生模塊產(chǎn)生信號后，得到的2條沖擊響應曲線與歷史曲線的相關系數(shù)。

一種35kV架空輸電桿塔接地沖擊響應測試和評估系統(tǒng)，包括雙通道沖擊電流發(fā)生模塊、35kV架空輸電桿塔接地暫態(tài)響應電壓波形記錄模塊、參數(shù)和算法設置模塊、35kV架空輸電桿塔接地裝置沖擊響應曲線繪制模塊、35kV架空輸電桿塔接地狀態(tài)評估和分析模塊、以及測試結(jié)果存儲和記錄模塊；

雙通道沖擊電流發(fā)生模塊產(chǎn)生沖擊電流8/20μs作用在35kV架空輸電桿塔接地處；

35kV架空輸電桿塔接地暫態(tài)響應電壓波形記錄模塊采集雙通道沖擊電流發(fā)生模塊產(chǎn)生的雙通道沖擊電流作用于接地引下線處連接的接地裝置產(chǎn)生的暫態(tài)響應電壓波形；

參數(shù)和算法設置模塊對雙通道沖擊電流發(fā)生模塊和35kV架空輸電桿塔接地裝置沖擊響應曲線繪制模塊進行參數(shù)和算法設置，用于調(diào)整輸出沖擊電流波形和繪制方法；

35kV架空輸電桿塔接地裝置沖擊響應曲線繪制模塊對雙通道沖擊電流發(fā)生模塊和35kV架空輸電桿塔接地暫態(tài)響應電壓波形記錄模塊提供的暫態(tài)電壓波形數(shù)據(jù)進行處理得到35kV架空輸電桿塔接地裝置的沖擊響應曲線，結(jié)果存儲于測試結(jié)果存儲和記錄模塊中并發(fā)生給35kV架空輸電桿塔接地狀態(tài)評估和分析模塊；

35kV架空輸電桿塔接地狀態(tài)評估和分析模塊利用35kV架空輸電桿塔接地裝置沖擊響應曲線繪制模塊的當前曲線和測試結(jié)果存儲和記錄模塊的歷史曲線，對35kV架空輸電桿塔接地裝置的沖擊響應曲線進行相關系數(shù)分析，從而評估該35kV桿塔接地裝置的運行狀態(tài)。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明可在不停電和不對桿塔接地裝置開挖的情況下，了解35kV架空輸電桿塔接地的運行狀態(tài)，判定35kV架空輸電桿塔接地是否發(fā)生腐蝕、斷裂甚至被盜挖，保障桿塔及所屬設備的安全、可靠運行。且具有簡單、準確和不受現(xiàn)場運行條件的限制等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一較佳實施例的系統(tǒng)方框示意圖。

其中10為雙通道沖擊電流發(fā)生模塊；

11為35kV架空輸電桿塔接地暫態(tài)響應電壓波形記錄模塊；

12為參數(shù)和算法設置模塊；

13為35kV架空輸電桿塔接地裝置沖擊響應曲線繪制模塊；

14為35kV架空輸電桿塔接地狀態(tài)評估和分析模塊；

15為測試結(jié)果存儲和記錄模塊。

圖2為本發(fā)明一較佳實施例的方法流程圖。

圖3為本發(fā)明一較佳實施例的現(xiàn)場測試接線圖。

其中1為35KV輸電鐵塔、2為沖擊電流發(fā)生器、3為暫態(tài)電壓記錄器、4為計算機、5為導線、6為USB數(shù)據(jù)線、7為電流測試極、8為電壓測試極、9為接地引下線與接地裝置。

圖4為本發(fā)明一較佳實施例的35kV桿塔沖擊電流和暫態(tài)響應電壓波形測試曲線。

圖5為本發(fā)明一較佳實施例的基于35kV桿塔沖擊電流和暫態(tài)響應電壓波形繪制的沖擊響應曲線。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明力圖從實際應用出發(fā)，客服已有技術的不足之處，結(jié)合目前現(xiàn)狀，提出一種35kV架空輸電桿塔接地沖擊響應測試和評估方法，可在不停電和不對桿塔接地裝置開挖的情況下，了解35kV架空輸電桿塔接地的運行狀態(tài)，判定35kV架空輸電桿塔接地是否發(fā)生腐蝕、斷裂甚至被盜挖，保障桿塔及所屬設備的安全、可靠運行。且具有簡單、準確和不受現(xiàn)場運行條件的限制等優(yōu)點。

通過本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種35kV架空輸電桿塔接地沖擊響應測試和評估方法，即使用雙通道便攜式現(xiàn)場沖擊電流發(fā)生器同時輸出標準8/20μs沖擊電流波形，施加于被評估35kV架空輸電桿塔接地的2個引下線處，同時分別記錄2個引下線處的暫態(tài)響應電壓波形，從而可繪制2條35kV架空輸電桿塔接地沖擊響應曲線，并分別與歷年測量對應引下線處的沖擊響應曲線進行相關系數(shù)分析，從而評估該35kV架空輸電桿塔接地的運行狀態(tài)。

本發(fā)明的具體結(jié)果可參照附圖，圖1是本發(fā)明一較佳實施例的基于雙通道沖擊電流輸入和暫態(tài)響應電壓波形采集的35kV架空輸電桿塔接地狀態(tài)評估方法的主要模塊方框圖，如圖1所示，該35kV架空輸電桿塔接地沖擊響應測試和評估系統(tǒng)至少包括：雙通道沖擊電流發(fā)生模塊10、35kV架空輸電桿塔接地暫態(tài)響應電壓波形記錄模塊11、參數(shù)和算法設置模塊12、35kV架空輸電桿塔接地裝置沖擊響應曲線繪制模塊13、35kV架空輸電桿塔接地狀態(tài)評估和分析模塊14、以及測試結(jié)果存儲和記錄模塊15。模塊之間聯(lián)接關系：

雙通道沖擊電流發(fā)生模塊10產(chǎn)生沖擊電流(8/20μs)作用在35kV架空輸電桿塔接地處；

35kV架空輸電桿塔接地暫態(tài)響應電壓波形記錄模塊11采集雙通道沖擊電流發(fā)生模塊10產(chǎn)生的雙通道沖擊電流作用于接地引下線處連接的接地裝置產(chǎn)生的暫態(tài)響應電壓波形；

參數(shù)和算法設置模塊12對雙通道沖擊電流發(fā)生模塊10和35kV架空輸電桿塔接地裝置沖擊響應曲線繪制模塊13進行參數(shù)和算法設置，用于調(diào)整輸出沖擊電流波形和繪制方法；

35kV架空輸電桿塔接地裝置沖擊響應曲線繪制模塊13對雙通道沖擊電流發(fā)生模塊10和35kV架空輸電桿塔接地暫態(tài)響應電壓波形記錄模塊11提供的暫態(tài)電壓波形數(shù)據(jù)進行處理得到35kV架空輸電桿塔接地裝置的沖擊響應曲線，結(jié)果存儲于測試結(jié)果存儲和記錄模塊15中并發(fā)生給35kV架空輸電桿塔接地狀態(tài)評估和分析模塊14；

35kV架空輸電桿塔接地狀態(tài)評估和分析模塊14利用35kV架空輸電桿塔接地裝置沖擊響應曲線繪制模塊13的當前數(shù)據(jù)和測試結(jié)果存儲和記錄模塊15的歷史數(shù)據(jù)，對35kV架空輸電桿塔接地裝置的沖擊響應曲線進行相關系數(shù)分析，從而評估該35kV桿塔接地裝置的運行狀態(tài)。

本發(fā)明提供了一種現(xiàn)場沖擊電流發(fā)生器產(chǎn)生兩路8/20μs標準沖擊電流作用在35kV架空輸電桿塔接地的引下線處，并同時記錄2個接地引下線的沖擊響應電壓波形，進行數(shù)據(jù)處理和計算分析，得到2條35kV架空輸電桿塔接地的沖擊響應曲線，通過與歷史記錄對應的沖擊響應曲線之間對比，排除了單一頻率下阻抗值比較帶來的不確定性，可以發(fā)現(xiàn)35kV架空輸電桿塔接地導體由于腐蝕、斷裂甚至偷盜導致整個接地狀態(tài)發(fā)生的變化。

本發(fā)明提供了一種不需要對35kV架空輸電桿塔接地進行開挖，不需要進行接地導體取樣以及土壤取樣，大大減少了工作量，大大簡便了對35kV架空輸電桿塔接地狀態(tài)進行評估的一種先進方法。

本發(fā)明提供了一種能夠代表35kV架空輸電桿塔接地暫態(tài)短路故障情況下接地的暫態(tài)沖擊響應測量方法，比傳統(tǒng)工頻接地阻抗更加能夠反映接地的真實運行狀態(tài)。

本發(fā)明的上述技術問題主要是通過以下技術方案的得以解決的：

如圖2所示，一種基于雙通道沖擊電流輸入和暫態(tài)響應電壓波形采集的35kV架空輸電桿塔接地狀態(tài)評估方法，包括以下步驟：

步驟1，確定被測量35kV架空輸電桿塔接地，解開2個桿塔接地，并根據(jù)標準DL_T_475-2006接地裝置特性參數(shù)測量導則要求放置電壓、電流測試線；

步驟2，連接2個桿塔接地引下線至沖擊電流發(fā)裝置以及暫態(tài)電壓波形采集裝置；

步驟3，測試記錄并進行計算和分析，繪制35kV架空輸電桿塔接地的沖擊響應曲線；

步驟4，比較和分析，查看歷史測量的35kV架空輸電桿塔接地沖擊響應曲線，進行相關系數(shù)分析；

步驟5，根據(jù)當前沖擊響應曲線與歷史曲線的相關系數(shù)大小(2條曲線的計算結(jié)果各占50％)評估35kV架空輸電桿塔接地的運行狀態(tài)。

如圖3所示，一種35kV架空輸電桿塔接地沖擊響應測試和評估裝置，包括沖擊電流發(fā)生器2、暫態(tài)電壓記錄器3、計算機4、電流測試極7和電壓測試極8，所述的沖擊電流發(fā)生器2、暫態(tài)電壓記錄器3分別與輸電鐵塔的接地引下線與接地裝置9連接，所述的沖擊電流發(fā)生器2、暫態(tài)電壓記錄器3分別與計算機4連接，所述的沖擊電流發(fā)生器2與電流測試極7連接，所述的暫態(tài)電壓記錄器3與電壓測試極8連接。

所述的沖擊電流發(fā)生器2為雙通道沖擊電流發(fā)生器，分別通過兩根導線5與接地引下線與接地裝置9連接。

所述的暫態(tài)電壓記錄器3為雙通道暫態(tài)響應電壓波形記錄器，分別通過兩根導線5與接地引下線與接地裝置9連接。

所述的計算機4分別通過USB數(shù)據(jù)線6與沖擊電流發(fā)生器2、暫態(tài)電壓記錄器3連接。

所述的計算機4包括顯示器、存儲器以及分析與設置單元。

選定被測試35kV架空輸電桿塔接地，記錄桿塔號，工作人員帶絕緣手套解開其2個接地引下線與桿塔的金屬連接。該接地裝置(接地引下線)與沖擊電流發(fā)生器和暫態(tài)電壓波形記錄儀進行連接，并放置電流測試線和電壓測試線。通過顯示、存儲、分析和設置設備(一般為工控機)對沖擊電流發(fā)生器和暫態(tài)電壓波形記錄儀的測試記錄(圖4)進行計算和分析，繪制沖擊響應曲線(圖5)，得到該35kV架空輸電桿塔接地的2條沖擊響應曲線；即可根據(jù)當前沖擊響應曲線與歷史曲線的相關系數(shù)大小評估該35kV架空輸電桿塔接地的運行狀態(tài)。其中沖擊響應曲線繪制和相關系數(shù)計算分別如下定義。

(1)沖擊響應曲線

注：——接地裝置G的沖擊響應曲線；

FFT——對電壓波形進行快速傅里葉變換求幅值；

U_{out_G}——接地裝置G的暫態(tài)沖擊響應電壓波形序列，共n點，幅值V；

U_{in_G}——接地裝置G輸入的標準沖擊電流由羅氏線圈轉(zhuǎn)換成的暫態(tài)電壓波形序列，共n點，幅值V；

(2)當前曲線和歷史曲線相關系數(shù)R_xy計算如下：

計算兩個序列的標準方差，

計算兩個序列的協(xié)方差，

則當前曲線和歷史曲線的相關系數(shù)，

(3)35kV架空輸電桿塔接地裝置的整體相關性系數(shù)

就沖擊電流發(fā)生器和暫態(tài)電壓波形記錄儀的參數(shù)選取和裝置組成，二個環(huán)節(jié)做以下說明：

1)參數(shù)選取

本發(fā)明基于的沖擊電流發(fā)生器，推薦使用8/20μs標準電流波，但也可以使用1/20μs、4/10μs、30/80μs等非標準沖擊電流波，此外峰值大小也可以變化。暫態(tài)電壓波形記錄儀的參數(shù)滿足相關標準GBT 16927.1-2011高電壓試驗技術第1部分：一般定義及試驗要求的要求，可以用高速示波器或高速采集卡，可可以自行開發(fā)滿足標準要求的采集裝置。

2)裝置組成

圖3中描述的暫態(tài)電壓波形記錄儀是可以變化的，主要為圖1所中的沖擊電流發(fā)生模塊10，可以將圖3中暫態(tài)電壓波形記錄儀與顯示、存儲分析和設置設備進行合并以及與沖擊電流發(fā)生器合并成一體裝置，即圖1所示模塊10、11、12和13可以組合形成裝置，也可以由單個模塊分開形成裝置。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。