[发明专利]一种改进的电力系统冲击接地电阻的测量方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种电力系统冲击接地电阻的测量方法，具体涉及一种改进的电力系统冲击接地电阻的测量方法，用于研究不同结构集中接地极的冲击特性。

背景技术

接地电阻是指在工频或直流电流流过时的电阻，通常叫做工频(或直流)接地电阻；而对于防雷接地雷电冲击电流流过时的电阻，叫做冲击接地电阻。

为研究雷电流经接地体泄散时的冲击特性，人们一直致力于通过获取冲击接地电阻的方法来评估，其具体方法有如下几种：

A.对具体接地装置建立数学物理模型，通过数值计算求出该接地装置的冲击接地电阻瞬时值。这种方法一般都要进行数学物理的简化处理，往往偏离事实，并无法验证其正确性。

B.利用工频接地电阻乘以冲击系数，求出冲击接地电阻，由于影响冲击系数的因素多，冲击系数本身的准确性就有待确认，故该方法的可靠性较差。

C.根据经验公式进行估算，虽然计算简单方便，但其缺点是准确性低，参考价值不大。

D.进行模拟试验，通过采集接地体两端的电压和电流分量，分离出电压和电流的峰值，计算该接地装置的冲击接地电阻。其计算结果最接近真实值，但往往由于试验场地和试验设备的限制，工程上并不适用。

以上方法都是采用等值冲击接地电阻来衡量接地体的冲击特性。但该方法只有在忽略接地体的电感效应的前提下，才可近似的用于估计在冲击电流峰值条件下接地体可能产生的最大电位升。

电力系统实际的接地体由于尺寸大、结构非单一，并且雷电流的频率高，电感效应显著，因此采用通常意义的冲击接地电阻评估接地体的冲击特性与实际情况有一定差异。

发明内容

本发明的目的是提出一种新的衡量电力系统接地极的冲击特性的方法，利用一种新的冲击接地电阻参数——暂稳态冲击接地电阻，真实地描述接地体在冲击电流幅值下可能达到的最大电位升，为研究不同结构集中接地极的冲击特性提供更精准的参数。

暂稳态冲击接地电阻的定义如下：

按照冲击接地电阻瞬时值的定义公式R_z＝u(t)/i(t)，u(t)是冲击电压的瞬时值，i(t)是冲击电流的瞬时值。如图1所示，由于冲击接地电阻瞬时值随着时间的增加迅速衰减，最终趋于某一定值。因为这一定值持续的时间较长，该区间还包含了冲击电流的半峰值时刻，所以本发明将接地体在冲击电流半峰值时刻的电阻定义为暂稳态冲击接地电阻。其物理意义可表示如下：当冲击电流经接地体泄散时，接地体泄散电流的能力主要由瞬时电阻值决定，虽然在起始时间内的瞬时电阻可能上升至某一危险值，但由于其时间极其短暂并且电力系统承受冲击的能力远高于稳态值，如果忽略这一时间段，后期短暂的稳定区域，即暂稳态接地电阻，能够最大程度地反映接地体在冲击电流作用下的电阻特性，据此估算在冲击电流幅值下接地体上产生的暂态电位升更准确。

为了实现上述目的，首先需通过模拟试验方法采集电压和电流分量，据此本发明提供的试验方案包括如下步骤：

通过冲击电流发生器产生一个冲击电流注入大地，以冲击分压器作为转换装置，利用数字存储示波器采集接地极和电压极两端的电压，以电流传感器作为转换装置，利用数字存储示波器采集电流注入点的电流，将采集的数据通过MATLAB软件处理便可得到接地极在冲击电流下的冲击接地电阻瞬时值随时间变化的曲线，该冲击接地电阻瞬时值随着时间的增加迅速衰减，最终趋于某一定值，此定值即为所述接地极的暂稳态冲击接地电阻。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。利用MATLAB软件处理数据的具体原理如下：

如图2(a)所示，由于干扰信号的影响，数字存储示波器采集的冲击波形有振荡，而示波器采集的数据又是一系列离散的点，据此首先利用取平均值的方法对采集的数据去“毛刺”处理，处理后的结果如图2(b)所示。根据冲击接地电阻瞬时值的定义可知，电流瞬时值作为分母不能为零，故而进行计算时还需将电压和电流数据等时间间隔延迟，躲过电流值为零的点，最后按照定义式R_z＝u(t)/i(t)计算出冲击接地电阻的瞬时值，绘出接地极在某一冲击电流下的冲击接地电阻瞬时值随时间变化的曲线，如图1所示，由此确定暂稳态冲击接地电阻值。