基于冲击电流法测量接地电阻的装置

《基于冲击电流法测量接地电阻的装置》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第24卷第4期电力学报Vo1．24No．42009年8月J0URNALOFELECTRICPOWERAug．2009文章编号：1005—6548(2009)04—0299—04基于冲击电流法测量接地电阻的装置崔宇，李建明，戴玉松(1．西华大学电气信息学院，成都610039；2．四川电力试验研究院，成都610071)摘要：冲击接地电阻是关系电力系统稳定与电气设备安全的重要参数之一。介绍了一种测量冲击接地电阻的装置，其利用波头较陡的冲击电流作为测试电流，通过对采集的电流及响应电压信号进行快速傅里叶变换(FFT)，最终计算出冲击阻

2、抗值及其电阻和感性分量。并给出采用微控制器ELANSC5zo／133、CPLD和高速A／D转换器构成的冲击阻抗测试仪及其程Z-开发方案。通过装置的模拟测试结果和一组现场试验结果，验证了装置的可靠性。关键词：数据采集；冲击接地电阻；时域一频域中图分类号：TM934．1文献标识码：A接地电阻是关系电力系统接地安全的重要参数测试电流注入接地装置，控制回路将测量得到的电之一。近年来，冲击接地电阻的概念及相关理论被流、电压信号经过数据采集后，进行算法处理，并最提出，试验研究表明，由于接地装置本身感性分量的终将波形和计算结果通过屏幕显示

3、出来。其中，测影响以及土壤火花效应的作用，其在大冲击电流作量得到的信号经快速傅立叶变换(FFT)变换到频用下的响应特性表现出明显的非线性时变特征]，域，从而实现频域内接地电阻的计算，最后采用频谱难以准确测量。关于冲击接地电阻的研究，目前主法计算得到其电阻和电感分量。测量原理如图1。要是根据接地装置冲击特性的研究，建立数学模型，通过数值计算求得冲击接地电阻或者利用工频接地电阻及冲击系数等经验方法进行估算。由于影响冲击接地电阻的因素较多，上述方法很难反映其真实情况。对于接地网，尤其是大型接地网，其感性分量是无法忽略的，也需要一种

4、能够有效测量电感分量的方法。本文利用波头较陡、幅值较大的冲击电流及其图1冲击电流法测量原理响应电压，通过时域～频域变换计算冲击接地电阻，并可计算得到其电阻和电感分量。2硬件设计1测量原理仪器的硬件主要包含冲击电流发生器、数据采集及主控制板和电池电源管理部分。由于雷电流作用时间短，且幅值大、等值频率冲击电流发生器产生的电流的陡度尽可能大，高，对于伸长接地体和接地网，需要将其等效为一个分布参数网络_2]。当雷电流幅值很高时，接地导体以逼近接地体在标准雷电波作用下的频率特性。仪器采用交流220V电源供电，经倍压整流电路对脉附近发生

5、火花放电，接地体对地电容、周围土壤的电冲电容充电，电容上电压测量装置及可控硅分别控阻率等均会发生变化，因此，通过数学模型对冲击接制放电能量和电路的导通，输出电压可调，最高至地电阻进行计算往往较为复杂，需要考虑火花效应的作用口]。2kV，调节可调电阻和电感可以得到所需要的冲击冲击电流法测量接地电阻是利用冲击电流作为电流波形；分压电阻和分流电阻采用无感电阻以增强装置的抗干扰能力。收稿日期：2009—04—2O作者简介：崔宇(1983一)，男，江苏徐州人，硕士研究生，主要研究方向为电力系统过电压技术，(E-mail)c544676

6、12@126．corn300电力学报第24卷数据采集及主控制板是整个测量装置的核心，2，k为整数)点离散傅里叶变换后，频域下的接地主要用于信号采集与处理、键盘输入、显示打印输出电阻可表示为：及通信等功能的实现，原理如图2所示。Z(kw)=，忌=l’2，⋯(1)当完成工作参数的设置，对系统发出测量指令设电流信号的角频率为时，阻抗值为Z；角后，MCU便根据充电电压默认值或设定值，控制冲击电流发生器主电容充电，随后触发冲击电流发生频率为(尼为非零整数)的电流信号作用时，阻抗值为Z。z和Z可分别表示为：器产生入射电流，注入接地装置；

7、MCU向CPLD发送控制命令，启动测量，在CPLD控制下对外部的Z1=IR+j毗I，(2)模拟量输入信号进行信号调理及A／D转换，将采集Z2一fR+j(kw)L』．(3)到的数据存储在SRAM中；当采样结束后，CPLD式中：R、L分别为接地装置电阻分量和电感分量。对MCU产生一个中断信号，MCU响应中断，取出于是有：SRAM中的数据，进行数字信号处理与目标量计Z一R+硼L，(4)Z；一R。+()L．(5)算，并将波形和计算结果显示在液晶屏上。系统对输入的两路模拟信号进行同步采样，这使得采集到由式(4)和式(5)即可得：的数据

8、不仅含有模拟信号的幅度特性，同时还保持R===√IkZZ芒2f,z2，(6)不同模拟信号之间的相位差异；采样频率可以预置，以适应不同速率的采样要求。L一鲁．㈩数据采集及主控制板的核心采用32位嵌人式微控制器ElanSC520，其内置工作频率为100／133由于干扰信号，尤其是工频信号及三倍