[发明专利]一种接地模拟试验的定位系统及其定位方法

说明书

技术领域：

本发明涉及高电压试验技术领域，具体讲涉及一种大尺寸矩形模拟槽用于接地模拟试验的定位系统及其定位方法。

背景技术：

目前，研究和评估电力系统接地装置的方法主要有三种：（1）现场实测，这种方法难度大、费用高，准确性也受诸多因素的影响，并且是在已建成的接地装置上进行测量，多能用于后期性能验证和维护评估。（2）数字仿真，在仿真之前必须验证仿真软件的正确性，还需要对真实环境进行一定的假设和简化才能进行，不能全面客观地反映实际情况。（3）模拟试验，这种方法通过搭建与真实场景类似的试验环境，对接地装置的缩比模型进行各种工况模拟，以得到原型接地装置的性能参数。模拟试验方法的优点在于：1）可较好地反应接地装置在各种情景下的工作过程，可以方便的获取试验数据；2）综合成本较低，方便可行。因此接地模拟试验研究一直得到广泛应用。

接地模拟试验时，一般在模拟槽放置试验介质来模拟土壤，在介质中放置接地装置缩比模型来模拟真实接地装置，通过对接地装置注入电流或加上高压来模拟各种工作状态，由此可见模拟槽是接地模拟试验中十分重要的一个试验设备。现在各大科研院所和高校都配备了接地试验模拟槽，最常见的是矩形模拟槽和半球形槽，其中矩形模拟槽的尺寸最大达到30m×27m×2.6m（长×宽×高），这么大的模拟槽可以在大比例尺下采用更大的缩比模型开展试验，即比小模拟槽更趋近于真实情况。但大尺寸模拟槽相应也会带来一些问题，以往那种人站在槽体边缘或架空走道上进行手动测量数据的方式在大尺寸模拟槽上将很难开展。

以测量地面电位为例，在槽中放置水一类液态介质，用于模拟大地土壤，接地缩比模型如正方形接地与槽体水平面中心重合且放置在水面下，模型中心点到槽壁的最小距离应大于模型最大对角线长度的5倍，模型在水下深度约数cm左右。试验时向模型中心注入电流或加上高压，测量时采用银针垂直接触水面读取电位值，所需测量的电位测点遍布模型上方水面。对于27×27×2.6m正方形槽而言，有效测点面积最大可能达到4m²（模型尺寸2m×2m），而前后两测点间距仅1cm～2cm，若要测量全部测点，就要求探针在4m2水面移动数万次，这时如靠人力移动探针既费时又费力，并且人工观测探针往往会产生读数误差。

申请发明人经长期观察、研究发现，急需提出一种解决大尺寸矩形模拟槽的探针精确定位的技术方案。基于此，本发明人提出了一种包括自动全站仪即测量机器人与测控设备结合的测量设备、无线数据传输技术、监控设备的技术方案以大大减轻操作强度，避免人为读数误差，提高测量可靠性。

发明内容：

本发明的目的是提供一种接地模拟试验中用于矩形模拟试验槽定位系统及其定位方法，本系统和方法减轻试验人员的操作强度，避免人为读数误差，提高测量可靠性和安全性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种接地模拟试验定位系统，所述系统包括模拟试验槽两侧的导轨和与所述平行导轨相连的行车、运动控制系统、测量系统、监测系统和控制器；所述运动控制系统、监测系统和控制器通过无线方式依次连接，所述测量系统与所述监测系统通过无线方式连接，所述运动控制系统设置在所述行车上，所述运动控制系统上设有探头。

本发明提供的一种接地模拟试验定位系统，所述测量系统为自动全站仪。

本发明提供的一种接地模拟试验定位系统，所述自动全站仪包括自动精确照准系统、测量系统、数据处理系统、通讯系统和显示输入系统。

本发明提供的另一优选的一种接地模拟试验定位系统，所述自动精确照准系统包括伺服系统、定位传感器组和微控单元控制电路。

本发明提供的再一优选的一种接地模拟试验定位系统，所述伺服系统包括全站仪伺服系统和反射镜伺服系统，所述全站仪伺服系统和反射镜伺服系统均设有微控单元控制的伺服装置。

本发明提供的又一优选的一种接地模拟试验定位系统，所述模拟槽中央设有缩比模型。

本发明提供的又一优选的所述定位系统的定位方法，所述方法包括以下步骤：

（1）将模拟槽进行二维坐标变换；

（2）所述控制器通过无线传输方式经所述监控系统将移动指令传至所述运动控制系统；

（3）所述运动控制系统将探头移动到指定位置；

（4）所述测量系统测量所述探头的二维坐标并将所述坐标通过无线传输方式经监控系统传至所述控制器。

本发明提供的又一优选的所述的定位方法，其特征在于：所述二维坐标的原点设置在所述模拟槽水平面的中心。