輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

國(guó)網(wǎng)江西省電力有限公司吉安供電分公司 曾 鑫 曾 瑋 張桐源 陳壯松 吳子桂

在輸電線路中，接地電阻是衡量其防雷性能的關(guān)鍵參數(shù)，準(zhǔn)確測(cè)量出輸電線路的接地電阻，對(duì)于提高輸電線路的運(yùn)維管理水平具有較大的應(yīng)用價(jià)值。本文首先介紹了輸電線路接地電阻測(cè)量的一般方法，之后分析了輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x的開(kāi)發(fā)技術(shù)，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，最后闡述了輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x的相關(guān)應(yīng)用情況。

通過(guò)測(cè)量輸電線路的接地電阻能夠可靠掌握輸電線路的防雷水平，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某條線路存在防雷安全隱患時(shí)，則應(yīng)及時(shí)安排線路消缺或技改大修。目前，在輸電線路接地電阻的數(shù)據(jù)測(cè)量及管理中存在著一定的問(wèn)題，如在很多場(chǎng)合下都是采用人工放導(dǎo)線的方式進(jìn)行測(cè)量，這種方法測(cè)量不但效率較低，而且會(huì)降低接地導(dǎo)線的使用壽命，造成一定的浪費(fèi)。為了實(shí)現(xiàn)輸電線路接地電阻的便攜式測(cè)量，有效降低接地故障的發(fā)生概率，有必要開(kāi)發(fā)輸電線路接地電阻的便攜式測(cè)試儀以提高電力用戶的用電質(zhì)量，本文詳細(xì)介紹了輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x的具體實(shí)現(xiàn)原理。

1 輸電線路接地電阻的測(cè)量

準(zhǔn)確測(cè)量出輸電線路的接地電阻，可以有效保證輸電線路接地系統(tǒng)的正常運(yùn)行。目前，在輸電線路的接地電阻測(cè)量技術(shù)中，一般需要將輸電線路接地體和接地引下線之間的電路連接斷開(kāi)，并且也需要采取人工測(cè)量的方式。這種輸電線路的接地電阻測(cè)量技術(shù)的工作量較大，并且測(cè)量的效率較低，測(cè)量所需要的成本較高，測(cè)量周期也相對(duì)較長(zhǎng)，故這種輸電線路的接地電阻測(cè)量方式已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用需求，表1為對(duì)每一條輸電線路采用傳統(tǒng)接地電阻測(cè)量方法所需要花費(fèi)的時(shí)間。

表1 輸電線路接地電阻的測(cè)量時(shí)間（單位：min）

從表1可知，無(wú)論在那種場(chǎng)合下，人工測(cè)量接地電阻都需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間。為了提高對(duì)輸電線路接地電阻的測(cè)試準(zhǔn)確度和測(cè)試效率，本文介紹了一種輸電線路接地電阻免解線便攜式的測(cè)量技術(shù)，通過(guò)采用這種測(cè)量技術(shù)，將能夠明顯降低輸電線路接地電阻的測(cè)量成本。

2 輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x的開(kāi)發(fā)

輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，在對(duì)測(cè)量?jī)x開(kāi)發(fā)的過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)這兩方面的設(shè)計(jì)，以下分別進(jìn)行分析。

2.1 輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x的硬件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

在輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x的硬件系統(tǒng)中，主要包括主控計(jì)算機(jī)、示波器、數(shù)據(jù)采集電路、沖擊電流發(fā)生器、電源模塊等。主控計(jì)算機(jī)可以接收接地電阻測(cè)量?jī)x所下發(fā)的控制指令，示波器主要用來(lái)顯示所采集到的物理量的波形。數(shù)據(jù)采集電路也是接地電阻測(cè)量?jī)x的關(guān)鍵模塊，其原理圖如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)采集電路原理圖

從圖1中可以看出，電路中包括電流取樣電阻、電壓取樣電阻，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓和電流信號(hào)的采集。RP為電流極的接地電阻，RC為電壓極的接地電阻，RD為模擬的輸電線路的接地電阻，它們同時(shí)也是該數(shù)據(jù)采集電路需要測(cè)量的物理量。沖擊電流發(fā)生器用來(lái)給測(cè)量?jī)x提供電流輸入信號(hào)，以完成對(duì)接地電阻的測(cè)量。

2.2 輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x的軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

軟件系統(tǒng)是影響輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x綜合性能的關(guān)鍵因素，本文選用visual C++作為軟件程序的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。首先需要對(duì)軟件系統(tǒng)的主程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，并將各個(gè)子功能模塊嵌入到主程序中，圖2為輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x的軟件主程序流程圖。輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x軟件系統(tǒng)的子功能模塊主要包括控制程序模塊、自檢程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、相位測(cè)量模塊、人機(jī)交互模塊、數(shù)據(jù)通信模塊等。

圖2 輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x的軟件主程序流程圖

從圖2中可以看出，輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x首先需要進(jìn)行裝置的初始化，之后如果裝置收到了測(cè)試命令，則開(kāi)始裝置自檢、施工電壓信號(hào)并讀取電流信號(hào)。這些都完成之后，再對(duì)讀取的電壓和電流信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波處理，并計(jì)算輸電線路的接地電阻；同時(shí)，讀取此時(shí)的時(shí)間和輸電線路的具體位置信息，將這些數(shù)據(jù)都寫(xiě)入到輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x中的緩沖區(qū)，并可以通過(guò)裝置中的數(shù)據(jù)通信模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。完成對(duì)輸電線路接地電阻的測(cè)量之后，測(cè)試儀再次進(jìn)入到低功耗的運(yùn)行狀態(tài)。此外，由于輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x中的數(shù)據(jù)通信模塊所需要消耗的電量較大，故應(yīng)在對(duì)輸電線路接地電阻測(cè)量完畢之后再打開(kāi)數(shù)據(jù)通信模塊，完成對(duì)數(shù)據(jù)的傳送。

3 輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x的測(cè)試及應(yīng)用

輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x在投入到實(shí)際應(yīng)用之前，需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的性能測(cè)試，當(dāng)所有的性能評(píng)判指標(biāo)都達(dá)到實(shí)際應(yīng)用要求時(shí)，才可以將該測(cè)量?jī)x投入到實(shí)際應(yīng)用中。在對(duì)該測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中，主要需要對(duì)電源模塊、信號(hào)發(fā)生模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、顯示模塊和通信模塊進(jìn)行調(diào)試，以驗(yàn)證輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x的測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

在對(duì)電源模塊的調(diào)試時(shí)，需要測(cè)量其輸出電壓是否穩(wěn)定，大小是否在允許的范圍內(nèi)。在對(duì)信號(hào)發(fā)生模塊進(jìn)行調(diào)試的過(guò)程中，需要調(diào)節(jié)施加在電壓互感器上的電壓大小，在保證信號(hào)不失真的前提下，取得最好的測(cè)量效果。信號(hào)調(diào)理模塊在測(cè)試過(guò)程中，可能會(huì)遇到直流偏量、通頻帶寬等問(wèn)題，可以通過(guò)調(diào)整該測(cè)量?jī)x中的電容和電阻配置來(lái)解決。

當(dāng)該測(cè)量?jī)x的各個(gè)功能模塊都已調(diào)試完畢之后，就可以用來(lái)測(cè)量接地電阻。為了測(cè)試輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x的性能，在調(diào)試之前先搭建一個(gè)基本的輸電線路接地系統(tǒng)模型。首先，采用電阻箱作為輸電線路的接地電阻，采用導(dǎo)線作為接地系統(tǒng)的引下線，互感器鉗在導(dǎo)線上；然后，改變電阻箱的阻值大小，通過(guò)采用該測(cè)量?jī)x測(cè)出接地電阻。當(dāng)接地電阻的測(cè)量誤差在1%以下，則可以認(rèn)為該輸電線路接地電阻便攜式測(cè)量?jī)x的測(cè)量精度較高。

結(jié)論：輸電線路采用接地系統(tǒng)，可以保證雷電流可靠泄入到大地，確保輸電線路的運(yùn)行安全。輸電線路的接地電阻應(yīng)按照規(guī)定的測(cè)量周期，及時(shí)安排人員對(duì)其測(cè)量。采用本文所述的輸電線路接地電阻免解線便攜式測(cè)量?jī)x能夠有效降低輸電線路發(fā)生接地故障的概率，提高了輸電線路運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。