基于激發(fā)極化效應(yīng)消除互感影響的大地電阻率測量方法
【專利摘要】一種基于激發(fā)極化效應(yīng)消除互感影響的大地電阻率測量方法，步驟是：在一條直線上打入四個地樁，在A側(cè)注入直流電流I(t)，跟蹤記錄M，N間電壓差ΔV(t)；對注入信號I(t)和接受信號ΔU(t)分別進行快速傅里葉變換(FFT)，得到注入信號和接受信號的幅頻特性曲線I(s)和ΔU(s)；對其中1-10Hz的視在電阻幅值予以平均，得到接近于直流下的視在電阻幅值；改變極距a，得到視在電阻-極距曲線，利用視在電阻率ρ＝2πaR，得到視在電阻率ρ-a曲線；用交流小電流法驗證有效性。所述激發(fā)極化法的頻率均在1-10Hz，能有效避免交流小電流法所造成的引線間的互感效應(yīng)，準(zhǔn)確得到淺層土壤結(jié)構(gòu)模型，避免造接地電阻的設(shè)計值與實際值相差較大，有利于準(zhǔn)確有效的掌握變電站及接地極附近的跨步電勢差和接觸電勢差分布。
【專利說明】基于激發(fā)極化效應(yīng)消除互感影響的大地電阻率測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬電力系統(tǒng)大地土壤電阻率測量領(lǐng)域，適用于測量大地淺層數(shù)百米的大地電阻率分布。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在變電站接地設(shè)計和直流接地極設(shè)計中，均需采用四極法測量淺層大地電阻率。
[0003]傳統(tǒng)土壤電阻率的測量采用接地電阻測試儀，接地電阻測試儀采用交流小電流原理，通過測量視在電阻來推算得到視在電阻率，但在測量過程中，電流引線的互感效應(yīng)在電壓引線上產(chǎn)生額外的互感電壓，導(dǎo)致測量電壓偏離實際電壓。當(dāng)極距較大時，電流引線和電壓引線間的互感對測量結(jié)果可以使測量視在電阻明顯偏大。若采用直流電流進行測量時，則會導(dǎo)致土壤極化效應(yīng)，測量視在電阻率會偏小。
[0004]采用直流電流進行測量時，通過在一個標(biāo)準(zhǔn)四極排列直流電阻器上注入電流可激發(fā)極化效應(yīng)，電極間的直流電勢差由原來的穩(wěn)態(tài)值經(jīng)過最初較大下降后，再緩慢衰減。衰減時間以秒為量級，甚至能達到分鐘級。如果重新通電，電位在經(jīng)過一個最初土壤增加后，在一個和前面相似的時間間隔內(nèi)恢復(fù)到原來的直流電壓幅度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種基于激發(fā)極化效應(yīng)消除互感影響的大地電阻率測量方法，該方法可克服采用交流小電流而帶來的引線間的互感效應(yīng)以及采用直流測量時土壤極化效應(yīng)導(dǎo)致的測量視在電阻率偏小的缺點，能夠準(zhǔn)確測量淺層大地電阻率的分布。
[0006]本發(fā)明的解決方案是:
[0007]在一條直線上打入四個地樁，其中相鄰兩地樁間的極距a相等，最外側(cè)A，B作為電流極，內(nèi)側(cè)M，N作為電壓極；在A側(cè)注入直流電流I⑴，通過閉合控制電源通斷的開關(guān)K，跟蹤記錄M，N間電壓差A(yù)V(t);對注入信號I(t)和接受信號AU(t)分別進行快速傅里葉變換(FFT)，得到注入信號和接受信號的幅頻特性曲線I(S)和AU(S)，即視在電阻的頻率特性曲線R(S) = AU(s)/I (S)。對其中1-1OHz的視在電阻幅值予以平均，得到接近于直流下的視在電阻幅值。改變極距a，得到視在電阻-極距曲線，并利用視在電阻率P = 2 π aR,式中P為視在電阻率，a為極距，R為視在電阻，得到視在電阻率P-a曲線。為了驗證該方法的有效性，在利用上述方法測量的同時，在A側(cè)注入交流小電流，測量視在電阻R'，消去引線間的互感作用，并得到此情況下的視在電阻率P / -a曲線，對比兩種測量方法所得到的視在電阻率-極距曲線，當(dāng)兩者相差最大值小于5 Ω gm時，認為測量結(jié)果有效。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
[0009]獲取準(zhǔn)確的淺層土壤電阻率模型，避免造成變電站和接地極的接地電阻的設(shè)計值與實際值相差較大，有利于準(zhǔn)確有效的掌握變電站及接地極附近的跨步電勢差和接觸電勢差分布。[0010]由于激發(fā)極化法的頻率均在1-10HZ，能夠有效避免利用交流小電流法所造成的引線間的互感效應(yīng)，從而能夠準(zhǔn)確得到淺層土壤結(jié)構(gòu)模型，避免造成變電站和接地極的接地電阻的設(shè)計值與實際值相差較大，有利于準(zhǔn)確有效的掌握變電站及接地極附近的跨步電勢差和接觸電勢差分布。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明原理框圖；
[0012]圖2是激發(fā)極化法測量原理圖；
[0013]圖3采用激發(fā)極化時，視在電阻率隨極距變化曲線圖；
[0014]圖4未消除互感時，視在電阻率隨極距變化曲線圖；
[0015]圖5消除互感后，視在電阻率隨極距變化曲線圖；
[0016]圖6消除互感后的四極法與激發(fā)極化法測量結(jié)果對比曲線圖。
【具體實施方式】
[0017]1.如圖2，在一條直線上打入四個地樁，其中相鄰兩地樁間的極距a相等，最外側(cè)A，B作為電流極，內(nèi)側(cè)M，N作為電壓極。
[0018]2.在A側(cè)注入直流電流I⑴，通過閉合控制電源通斷的開關(guān)K，保持一端時間，隨后關(guān)閉K，開啟和關(guān)閉的時間可以是Ι-lOs，并在上述過程中按照公式
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種基于激發(fā)極化效應(yīng)消除互感影響的大地電阻率測量方法，其特征是按照如下步驟進行: a.在一條直線上打入四個地樁，其中相鄰兩地樁間的極距a相等，最外側(cè)A，B作為電流極，內(nèi)側(cè)M，N作為電壓極； b.在A側(cè)注入直流電流I(t)，通過閉合控制電源通斷的開關(guān)K，保持一端時間，隨后關(guān)閉K，開啟和關(guān)閉的時間間隔是Ι-lOs，并在上述過程中按照公式
【文檔編號】G01R27/20GK103941096SQ201410164605
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】全江濤, 阮羚, 康鈞, 李玉海, 潘卓洪, 楊琪, 馬麗山, 李偉, 文習(xí)山, 魯海亮 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)青海省電力公司電力科學(xué)研究院, 武漢大學(xué)