專利名稱：運用沖擊電流測量接地網(wǎng)電阻和電感的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
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本實用新型與電力系統(tǒng)模擬在雷電流流過地網(wǎng)時的接地參數(shù)的測量系統(tǒng)和方 法有關。
技術背景
在2006年最新的測量導則中，規(guī)定用接地阻抗代替接地電阻的概念。這使得 接地裝置的參數(shù)概念更加準確，也為電力系統(tǒng)接地測量地提出了新的要求。我們知 道，通常所說的接地電阻并不是接地裝置的純電阻，而是含電抗分量在內(nèi)的接地阻 抗，它分為工頻接地阻抗和沖擊接地阻抗。工頻電流向大地散流時接地介質(zhì)呈現(xiàn)的 阻抗為工頻接地阻抗，雷電流(沖擊電流)流過接地裝置呈現(xiàn)的阻抗為沖擊接地阻 抗。且接地裝置對沖擊電流所呈現(xiàn)的阻抗是與工頻接地阻抗和直流電阻不同的。目 前的接地阻抗測試儀一般只能測出接地裝置的工頻接地阻抗和直流電阻，所以研制 用沖擊電流測量接地阻抗系統(tǒng)是非常有必要的。 實用新型內(nèi)容-
本實用新型的目的是提供一種抗干擾能力強，測量精度高，測量簡單實用的運 用沖擊電流測量接地網(wǎng)電阻和電感的系統(tǒng)和方法。 本實用新型是這樣實現(xiàn)的
本實用新型運用沖擊電流測量接地網(wǎng)電阻和電感的系統(tǒng)，沖擊電流發(fā)生器B的 輸入與隔離變壓器A的輸出連接，隔離多壓器A的輸入與交流電源連接，沖擊電流 發(fā)生器B的輸出經(jīng)硅堆C和保護電阻D對電容I進行沖電，可控硅G控制電容I對 測試回路放電，分流電阻F、可調(diào)電感E和等效地網(wǎng)H串聯(lián)于電容I的放電回路中， 串聯(lián)的第一、第二分壓電阻M,， M2與等效地網(wǎng)I并聯(lián)。分流電阻F和第二分壓電阻 M2與A/D轉(zhuǎn)換器J的輸入連接，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出與微處理器K連接。
沖擊電流發(fā)生器B為6倍壓電路，由串連的六個電容Cr-"Ce和并聯(lián)的6個二極 管D,—De組成。
第一、第二分壓電阻M,, M2的阻值在2—20KQ范圍內(nèi)可調(diào)，分流電阻F和第 一、第二分壓電阻M,, M2為無感電阻器。 電感E為可調(diào)電感。
本實用新型運用沖擊電流作為模擬雷電的測量電流，并用一套較新的計算方法 計算接地參數(shù)，該方法能把電阻和電抗分量分開，能測量出其它方法不能測出的沖 擊接地阻抗。測量裝置簡單，便于操作，抗干擾能力強，測量精度高，有較高的工 程實用價值。


圖1為本實用新型的電路原理圖。 圖2為沖擊電流發(fā)生器的電路原理圖。
具體實施方式
本實用新型的硬件主要是沖擊電流發(fā)生器和數(shù)據(jù)釆集裝器。沖擊電流發(fā)生器的 設計思想是在箱體絕緣足夠的情況下，盡量小型化，便于攜帶。根據(jù)實際工程的 要求，沖擊電流發(fā)生器設計為輸出電壓可調(diào)，最大電壓5kV，波頭較陡的沖擊電流 波形。沖擊電流發(fā)生器電源采用220V交流供電電源，經(jīng)倍壓整流電路對1 10KV、 10 200MF (主機電容為10MF,可并接更大的外接充電電容L)的電容I充電，充 電完畢后切斷電源，控制可控硅G導通，電容I對放電回路進行放電。沖擊電流發(fā) 生器可以通過調(diào)節(jié)分壓電阻和電感得到所需要的沖擊電流波形。本實用新型的圖1 中的各元器件如下所示
A:隔離變壓器
B: 6倍壓電路。電容6個(CJ41-2 630V-4fiF), 二極管6個；
C:硅堆(2DLlA10kV)
D:保護電阻(RX20—200W)
E:電感線圏(線圏直徑7cm， 7匝)
F:分流電阻(RX20-200W)
可控硅控制開關(控制充電電容放電)
G:可控硅開關
H:等效地網(wǎng)
I:電容(充電電容5kV， 50uF) J: 10bitAD采樣器(ADS805E)
K: 586 EX微處理器(ELANSC520-133),進行時序邏輯控制，數(shù)據(jù)處理，程序 計算(見軟件計算部分) L:外接充電電容 M,, M2:分壓電阻(RX20-200W)
測量電流取自220V交流，自隔離變壓器A傳輸?shù)紹,在B內(nèi)經(jīng)6倍放大后經(jīng)
C放電，D為回路保護電阻。E為可調(diào)電感，充電電容I充電完成后，可控硅開關 G控制放電。F為分流電阻，H為等效地網(wǎng)，AD轉(zhuǎn)換器經(jīng)F、 M2上分別采得電流、 電壓模擬信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后送入微處理器K進行數(shù)據(jù)分析計算。
通過數(shù)據(jù)采集器采集到電壓、電流數(shù)據(jù)以后傳送到計算機進行處理，計算機軟 件應能計算出接地體的電阻、電感和沖擊接地阻抗。
對于沖擊接地阻抗的計算，根據(jù)沖擊接地阻抗的定義，最大電壓值與最大電流 值的比值即為沖擊接地阻抗值。本方法采用頻譜分析方法，在頻域內(nèi)，相同頻率下 電壓與電壓之比為此頻域下的沖接地阻抗值。然后選擇其穩(wěn)定下求其平均值。
如何把接地阻抗的電阻和電抗分量分開，得出接地體的電阻和電感，是沖擊測 量法重點研究的問題，本實用新型的具體算法如下-
(1) 計算機讀入A/D轉(zhuǎn)換器輸出的二進制電壓U信號，電流I信號數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn) 換單元轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)據(jù)U 和I (t)， /為采集的數(shù)據(jù)點數(shù)的排序值，采集的 數(shù)據(jù)點數(shù)n由A/D轉(zhuǎn)換器的采樣頻率確定，"=/7，其中/為采樣頻率，r為采樣 周期，
(2) 快速付立葉變換單元把U G,)和I (/,)變換為頻域內(nèi)的頻率和幅值的 對應關系U (化)和I w為基頻，"=丄，
(3) 阻抗計算單元計算沖擊阻抗Z(w,)-^^
(4) 計算單元計算頻域內(nèi)的
組R ( w,)和L ( )
1)
(5)計算單元計算R、 L
<formula>formula see original document page 5</formula>
二進制數(shù)據(jù)為A/D轉(zhuǎn)換器從分壓電阻、分流電阻上采集到的電壓U信號、電 流I信號。計算機軟件將二進制的U和I數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換后變?yōu)槭M制數(shù)據(jù)i/(0 、 /(/,), 其中i為采集的數(shù)據(jù)點數(shù)的排序值，如采樣頻率為lMHz，那么一個工頻周期0.02s, 共得采集2乂104個數(shù)據(jù)點，那么n-2X104。 t/(0, /(U為時域內(nèi)時間和幅值對應
關系。經(jīng)快速傅立葉變換后得到電壓、電流頻域內(nèi)頻率和幅值對應關系f/0,), /( ,)。沖擊阻抗Z(w,)-，。通過公式計算出/ (w,)和丄(w,)后，求其平均值R,L。
權(quán)利要求1、運用沖擊電流測量接地網(wǎng)電阻和電感的系統(tǒng)，其特征在于沖擊電流發(fā)生器(B)的輸入與隔離變壓器(A)的輸出連接，隔離多壓器(A)的輸入與交流電源連接，沖擊電流發(fā)生器(B)的輸出經(jīng)硅堆(C)和保護電阻(D)對電容(I)進行沖電，可控硅(G)控制電容(I)對測試回路放電，分流電阻(F)、可調(diào)電感(E)和等效地網(wǎng)(H)串聯(lián)于電容(I)的放電回路中，串聯(lián)的第一、第二分壓電阻(M1，M2)與等效地網(wǎng)(I)并聯(lián)，分流電阻(F)和第二分壓電阻(M2)與A/D轉(zhuǎn)換器(J)的輸入連接，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出與微處理器(K)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于沖擊電流發(fā)生器(B)為6倍壓電路，由串連的六個電容C,"Ce和并聯(lián)的6個二極管D,—De組成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于第一、第二分壓電阻((M,, M2) 的阻值在2—20KQ范圍內(nèi)可調(diào)，分流電阻(F)和第一、第二分壓電阻(M,， M2)為 無感電阻器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于電感(E)為可調(diào)電感。
專利摘要本實用新型為運用沖擊電流測量接地網(wǎng)電阻和電感的系統(tǒng)，解決雷電流流過接地網(wǎng)時的接地阻抗、電阻和電感的測量問題。沖擊電流發(fā)生器(B)的輸入與隔離變壓器(A)的輸出連接，隔離多壓器(A)的輸入與交流電源連接，沖擊電流發(fā)生器(B)的輸出經(jīng)硅堆(C)和保護電阻(D)對電容(I)進行沖電，可控硅(G)控制電容(I)對測試回路放電，分流電阻(F)、可調(diào)電感(E)和等效地網(wǎng)(H)串聯(lián)于電容(I)的放電回路中，串聯(lián)的第一、第二分壓電阻(M₁，M₂)與等效地網(wǎng)(I)并聯(lián)。分流電阻(F)和第二分壓電阻(M₂)與A/D轉(zhuǎn)換器(J)的輸入連接，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出與微處理器(K)連接。
文檔編號G01R27/26GK201184897SQ20082006224
公開日2009年1月21日 申請日期2008年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月25日
發(fā)明者李建明 申請人:四川電力試驗研究院;李建明