专利名称：杆塔冲击接地电阻测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种杆塔冲击接地电阻测量仪，属电力装备测量技术领域。
背景技术：
对于工作接地及保护接地而言，接地电阻是指在直流或工频电流流过时的电阻。 而输电线路杆塔的接地装置主要是用于防雷接地，对防雷接地而言，测量其冲击接地电阻 参数意义更大，冲击接地电阻即为雷电流(冲击电流)流过时接地装置呈现的电阻。目前对冲击接地电阻的测量与计算有以下几种方法(1)在理论分析的基础上对具体接地装置建立数学物理模型，通过解偏微分方程 或者差分方程，从而计算求出该接地装置的冲击接地电阻。这种方法的缺点是建立数学物 理模型困难，求解复杂繁琐，而且不同的接地装置有不同的数学物理模型，通用性差，结果 无法验证。(2)进行模拟试验，主要针对集中接地体。(3)利用测量得到的工频接地电阻乘以冲击系数，求出冲击接地电阻。(4)根据经验公式进行估算。后两种方法虽然计算简单方便，但其缺点是准确性低，只能用于估算。且上述几种 方法除了第二种方法外，其余都不是通过实验直接测量得到结果，都是利用间接手段求出 冲击接地电阻，其结果的可靠性有待论证改善。目前部分高校和科研院所设计的冲击接地电阻测量仪器，产生的冲击电流幅值大 多在5A以下，信噪比不高，测量精度不高，且入射电流波形幅值和陡度均与雷电流相差甚 远，无法模拟雷电流作用下接地网的接地情况，主要用作试验研究，尚不具备工程推广应 用的条件。
发明内容本实用新型的目的是，提供一个便携式的冲击电流发生器，向接地装置注入冲击 电流，实现对杆塔的冲击接地电阻进行测量，注入电流的陡度和幅值均远大于其他同类产 品(冲击电流幅值最高可达10A)，信噪比高，测量精度高。本实用新型实现的技术方案是通过一个便携式冲击电流发生器产生冲击电流注 入接地网，实现对接地网的冲击接地电阻进行测量。利用这样的注入电流，通过傅立叶变换 计算方法求出接地装置在波头较陡、幅值较大的雷电流波形作用下的电压响应，从而求出 接地装置的冲击接地电阻。本实用新型杆塔冲击接地电阻测量仪由冲击电流发生器1、高速数据采集板2、 MCU主控制板3、数据显示部件4、DC/DC变换器5、分压器与分流器6和电源电路组成，仪器 的所有部件都组装在一个便携式的仪器外壳内，冲击电流发生器1、高速数据采集板2、数 据显示部件4分别与MCU主控制板相联；DC/DC变换器将电源电压变换成不同大小的直流 电压供给各部件电路，仪器面板上设有接线柱，用于分别与杆塔冲击接地电阻测量的电压极、电流极、接地极相连接。仪器工作时，通过冲击电流发生器1产生一个测量用的冲击电 流注入大地，由高速数据采集板2即时采集到分压器与分流器6上的电压、电流分量，并传 送到MCU主控制板3，进行数据处理、计算，得到目的数据，最后通过数据显示装置4将计算 结果显示出来。由于便携式冲击电流发生器容量非常有限，无法产生类似雷电流的高频高幅值电 流源，本实用新型通过仪器内部的计算软件进行模拟转换，将低陡度低幅值的注入电流转 换为高频高幅值的标准雷电冲击波(1.2/50 μ s)，通过数学变换求得该冲击波作用下地网 的响应，并显示出来。相较其他同类仪器，测得的结果更贴合冲击接地电阻的理论定义，更 能表征雷电波作用下地网的接地状况。本实用新型使用时按传统的三极法布线进行测量，如图2所示。测量时，通过仪器 面板上的开关，控制新型杆塔冲击接地电阻测量仪产生一个冲击电流注入接地装置E中， 测量仪中的数据采集装置同步采集注入地网的冲击电流波形及电压极P的电压波形，并通 过通信装置与该测量仪后台连接。经测量仪后台计算软件计算，变换求出该接地装置在波 头较陡、幅值较大的雷电流波形作用下的电压响应。最后按得到的等效电压、电流峰值，根
据工程定义公式求出该接地装置的冲击接地电阻。测量中，MCU主控制板收到测量指令后，根据充电电压默认值控制冲击电流发生器 的充电回路对电容器充电。充电完成后断开充电回路，然后触发放电回路产生冲击电流注 入接地装置；同时测量部分工作，记录经过分流器和分压器以及射随跟踪后的电流电压波 形，并将取样结果存于原始数据区。采样完成后，MCU主控制板对采集到的数据进行平滑滤 波，然后与标准雷电流波形结合进行卷积运算，求出接地体在标准雷电流作用下的电压响 应；将此响应电压的最大值找出，除以标准雷电流最大值，即得杆塔冲击接地电阻值，得出 的冲击接地电阻值送LCD显示。若采样得到的电流波形数据或电压波形数据过量程或太 小，不利于得到足够高的测量精度，则自动调节充电电压，以得到最高的电阻测量精度。本实用新型与已有技术比较的有益效果是(1)测量方便本实用新型装置重量轻、体积小，方便工作人员携带至野外进行实 地测量。(2)测量准确本实用新型注入接地网的冲击电流幅值相对较高，避免了地中杂 散电流对测量结果的影响，准确性高、抗干扰能力强。(3)本实用新型更能反应雷电冲击电流作用下地网冲击接地电阻情况，对低频低 幅的注入电流，通过傅立叶变换计算方法求出接地装置在波头较陡、幅值较大的雷电流波 形作用下的电压响应。本实用新型适用于测量输电线路杆塔的冲击接地电阻。
图1为本实用新型杆塔冲击接地电阻测量仪结构方框图图2为本实施例杆塔冲击接地电阻测量仪使用接线原理图图中图号及字母表示(1)冲击电流发生器；(2)高速数据采集板；(3)MCU主控制 板；(4)数据显示部件；a、b、c、d 仪器接线旋钮；E 接地装置；P 电压极；C 电流极；P、C至E的距离按有关标准要求。
具体实施方式
本实用新型实施例杆塔冲击接地电阻测量仪由冲击电流发生器1、高速数据采集 板2、MCU主控制板3、数据显示部件4、DC/DC变换器5、分压器与分流器6和电源电路组 成。仪器的所有部件都组装在一个便携式的仪器外壳内，冲击电流发生器1、高速数据采集 板2、数据显示部件4分别与MCU主控制板相联。本实施例产生的冲击电流最高幅值可达 10A，最大电压幅值可达1000V。冲击电流的波头时间为1 μ S。其数据采集装置为模拟采集 器，采样速率为50MS/s。图2为本实施例杆塔冲击接地电阻测量仪使用接线原理图，仪器板面上有四个接 线柱a、b、c、d，其中，a接电压极P、c接电流极C、b和d都接到接地网E，这是由于在实际 接线时，从仪器到接地网E的连接线可能会比较长，采取这种接线方法主要是为了去除该 段线本身的阻抗对测量结果的影响。本实施例测量杆塔接地电阻时，应确定杆塔与接地网完全断开，其使用步骤如 下(1)完全断开被测杆塔塔身与接地网的连接；(2)根据三极法进行布线，并考虑仪器到接地网E的连接线较长因本身阻抗对测 量结果的影响，将仪器的b、d与接地装置与E连接，a接电压极P、c接电流极C，在接线前 要确认仪器处于关机状态；(3)开机，自检后，按“测量”键进行测量；(4)读取测量值；(5)自动读取三次测试数据，显示平均值。
权利要求1.一种杆塔冲击接地电阻测量仪，其特征是，所述电阻测量仪由冲击电流发生器(1)、 高速数据采集板O)、MCU主控制板(3)、数据显示部件(4)、DC/DC变换器(5)、分压器与分 流器(6)和电源电路组成，仪器的所有部件都组装在一个便携式的仪器外壳内，冲击电流 发生器(1)、高速数据采集板( 、数据显示部件(4)分别与MCU主控制板相联；仪器面板上 设有接线柱，用于分别与杆塔冲击接地电阻测量的电压极、电流极、接地极相连接。
2.根据权利要求1所述的杆塔冲击接地电阻测量仪，其特征是，所述冲击电流发生器 (1)产生一个测量用的冲击电流注入大地，由高速数据采集板O)即时采集到分压器与分 流器(6)上的电压、电流分量，并传送到MCU主控制板(3)，进行数据处理、计算，得到目的数 据，通过数据显示部件(4)将计算结果显示出来。
专利摘要一种杆塔冲击接地电阻测量仪，该电阻测量仪由冲击电流发生器(1)、高速数据采集板(2)、主控制板(3)、数据显示部件(4)、DC/DC变换器(5)、分压器与分流器(6)和电源电路组成，仪器的所有部件都组装在一个便携式的仪器外壳内，冲击电流发生器(1)、高速数据采集板(2)、数据显示部件(4)分别与主控制板相联。冲击电流发生器(1)产生一个测量用的冲击电流注入大地，由数据采集板(2)即时采集到分压器、分流器(6)上的电压、电流分量，并传送到MCU主控制板(3)，进行数据处理、计算，得到目的数据，通过显示装置(4)将计算结果显示出来。本实用新型适用于测量输电线路杆塔的冲击接地电阻。
文档编号G01R27/20GK201876499SQ20102014379
公开日2011年6月22日 申请日期2010年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者曾祥学, 章叔昌, 范冕, 薄海旺 申请人:江西省电力科学研究院