本發(fā)明涉及變電站接地裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種變電站接地裝置特性參數(shù)檢測(cè)校驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

接地網(wǎng)是對(duì)由埋在地下一定深度的多個(gè)金屬接地極和由導(dǎo)體將這些接地極相互連接組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的接地體的總稱。它廣泛應(yīng)用在電力、建筑、計(jì)算機(jī)、工礦企業(yè)、通訊等眾多行業(yè)之中，起著安全防護(hù)、屏蔽等作用。IEEE/GB制定了接地安全參數(shù)以及接地網(wǎng)設(shè)計(jì)指南來(lái)規(guī)范和指導(dǎo)變電站接地安全建設(shè)。根據(jù)《DL/T475-2006接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則》的要求，對(duì)大型地網(wǎng)需對(duì)其各項(xiàng)特性參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，包括有接地阻抗、跨步電壓、接觸電壓、廠區(qū)地表電位梯度、電氣完整性、分流向量等進(jìn)行測(cè)量。對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量是判斷接地網(wǎng)安全的主要依據(jù)。

隨著接地網(wǎng)測(cè)量業(yè)務(wù)的發(fā)展，目前市場(chǎng)上接地網(wǎng)測(cè)量?jī)x器的生產(chǎn)廠家非常多，各廠家儀器其測(cè)量的原理、測(cè)量精度、分辨率、能夠滿足的測(cè)量項(xiàng)目、抗干擾能力等各不相同。如何在這眾多的儀器中判斷并選擇能夠滿足測(cè)試要求的產(chǎn)品是一個(gè)難點(diǎn)。因此，開(kāi)發(fā)一種對(duì)接地測(cè)量?jī)x器進(jìn)行檢測(cè)校驗(yàn)的系統(tǒng)，能夠?qū)δ壳笆袌?chǎng)上的接地測(cè)量?jī)x器各項(xiàng)性能進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而判斷儀器各項(xiàng)性能指標(biāo)是非常有必要的。這不僅為試驗(yàn)人員選購(gòu)儀器時(shí)提供技術(shù)上的支持，也可以進(jìn)一步促進(jìn)生產(chǎn)廠家對(duì)從產(chǎn)品性能的提升，促進(jìn)整個(gè)接地網(wǎng)測(cè)量領(lǐng)域技術(shù)的進(jìn)步。

目前國(guó)內(nèi)外并沒(méi)有專門的儀器或系統(tǒng)能夠?qū)拥販y(cè)量?jī)x器的各項(xiàng)性能進(jìn)行專門的檢測(cè)。對(duì)接地測(cè)量?jī)x器的檢測(cè)還只是簡(jiǎn)單的電壓和電流校準(zhǔn)測(cè)試，儀器輸出波形和頻率測(cè)試，并且只能夠判斷儀器在無(wú)干擾環(huán)境下對(duì)電壓和電流信號(hào)的分辨率和測(cè)量精度，以及儀器輸出電流的波形和頻率。當(dāng)前對(duì)接地測(cè)量?jī)x器的檢測(cè)還主要存在以下問(wèn)題和難點(diǎn)：(1)無(wú)法判斷儀器測(cè)量接地阻抗過(guò)程中的電壓電流的角度是否準(zhǔn)確、輔助電極對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響情況、儀器的抗干擾性能；(2)跨步電壓測(cè)量過(guò)程在干擾下的測(cè)量準(zhǔn)確性、分流向量在無(wú)干擾和干擾下測(cè)量的準(zhǔn)；(3)對(duì)于有分流測(cè)量功能的接地測(cè)量?jī)x器無(wú)法進(jìn)行干擾下和無(wú)干擾下的準(zhǔn)確度測(cè)量；(4)對(duì)于大功率的接地測(cè)量?jī)x器沒(méi)有無(wú)法進(jìn)行功率測(cè)試。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種變電站接地裝置特性參數(shù)檢測(cè)校驗(yàn)系統(tǒng)，能夠?qū)δ壳笆袌?chǎng)上基本上所有接地測(cè)量?jī)x器多項(xiàng)性能進(jìn)行檢測(cè)，為接地測(cè)量?jī)x器的檢測(cè)提供標(biāo)準(zhǔn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

變電站接地裝置特性參數(shù)檢測(cè)校驗(yàn)系統(tǒng)，包括接地阻抗測(cè)試回路；接地阻抗測(cè)試回路包括面板接線端子C2、P2、P1、C1；C2連接阻抗測(cè)試總開(kāi)關(guān)K1中第一路的一端，阻抗測(cè)試總開(kāi)關(guān)K1中第一路的另一端通過(guò)串聯(lián)的電流極電阻切換開(kāi)K2和電流極模擬電阻Rc連接標(biāo)準(zhǔn)電阻切換開(kāi)關(guān)K3的一端；P2連接阻抗測(cè)試總開(kāi)關(guān)K1中第二路的一端，阻抗測(cè)試總開(kāi)關(guān)中第二路的另一端連接工頻干擾開(kāi)關(guān)K4的一端，工頻干擾開(kāi)關(guān)K4的另一端有兩個(gè)觸點(diǎn)，第一觸點(diǎn)通過(guò)隔離變壓器T連接電壓極電阻切換開(kāi)關(guān)K5的一端，第二觸點(diǎn)直接連接電壓極電阻切換開(kāi)關(guān)K5的一端，電壓極電阻切換開(kāi)關(guān)K5的另一端通過(guò)電壓極模擬電阻Rp連接標(biāo)準(zhǔn)電阻切換開(kāi)關(guān)K3的一端，標(biāo)準(zhǔn)電阻切換開(kāi)關(guān)K3的另一端連接標(biāo)準(zhǔn)電阻Re的一端，標(biāo)準(zhǔn)電阻Re的另一端連接面板接線端子P1、C1。

進(jìn)一步的，C2、C1接被測(cè)接地測(cè)量?jī)x器的電流輸出端，對(duì)測(cè)試回路注入測(cè)試電流信號(hào)；P2、P1接被測(cè)儀器的電壓測(cè)量端子；電流極電阻切換開(kāi)關(guān)能夠切換不同的電流極電阻接入電流測(cè)試回路，進(jìn)行輔助電流極電阻對(duì)接地阻抗測(cè)試影響的試驗(yàn)；電流極模擬電阻能夠切換不同的電阻接入測(cè)試回路；工頻干擾開(kāi)關(guān)控制工頻干擾是否接入測(cè)試回路；隔離變壓器輸出端通過(guò)工頻干擾開(kāi)關(guān)接入測(cè)試回路，輸入端通過(guò)調(diào)壓器輸入，工頻干擾的輸入范圍電壓可調(diào)；電壓極電阻切換開(kāi)關(guān)可切換不同電壓極電阻接入電壓測(cè)量回路，進(jìn)行輔助電壓極電阻對(duì)接地阻抗測(cè)試影響的試驗(yàn)；電壓極模擬電阻能夠切換不同阻值的電阻接入電壓測(cè)量回路；標(biāo)準(zhǔn)電阻切換開(kāi)關(guān)用于實(shí)現(xiàn)過(guò)載和短路保護(hù)；標(biāo)準(zhǔn)電阻作為被測(cè)儀器測(cè)量準(zhǔn)確性的參考值，所有標(biāo)準(zhǔn)電阻的精度達(dá)到5‰。

進(jìn)一步的，還包括分流向量測(cè)試回路；分流向量測(cè)試回路包括第一信號(hào)發(fā)生器、第二信號(hào)發(fā)生器、第一信號(hào)放大單元、第二信號(hào)放大單元、隔離變壓器T1、隔離變壓器T2、隔離變壓器T3；第一信號(hào)發(fā)生器的輸出端通過(guò)異頻小電流輸出開(kāi)關(guān)連接第一信號(hào)放大單元的輸入端，第一信號(hào)放大單元的輸出端連接隔離變壓器T2的原邊，隔離變壓器T2的副邊一端通過(guò)限流電阻R2連接電流輸出端子C10，另一端通過(guò)電流測(cè)試裝置A1直接連接電流輸出端子C11；第二信號(hào)發(fā)生器的輸出端通過(guò)異頻大電流輸出開(kāi)關(guān)連接第二信號(hào)放大單元的輸入端，第二信號(hào)放大單元的輸出端連接隔離變壓器T3的原邊，隔離變壓器T3的副邊一端通過(guò)限流電阻R3連接電流輸出端子C12，另一端電流測(cè)試裝置A2直接連接電流輸出端子C13；0-250V調(diào)壓器的兩個(gè)輸出端子通過(guò)工頻干擾電流輸出開(kāi)關(guān)GK連接隔離變壓器T1的原邊，隔離變壓器T1的副邊一端通過(guò)限流電阻R1和電流表A0連接電流輸出端子C14，另一端直接連接電流輸出端子C15。

進(jìn)一步的，第一、二信號(hào)發(fā)生器：輸出異頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別作為異頻小電流或者分流輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、異頻大電流或者基準(zhǔn)輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，它們之間的角度可調(diào)；第一、二信號(hào)放大單元：通過(guò)使用功率放大模塊分別對(duì)第一、二信號(hào)發(fā)生器輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行功率放大；隔離變壓器T1、T2、T3用于防止外界的干擾影響信號(hào)放大單元的正常輸出；限流電阻R1、R2、R3用于防止由于輸出電流過(guò)大導(dǎo)致器件過(guò)流損壞；系統(tǒng)內(nèi)部電流測(cè)試裝置A1/A2不僅可測(cè)量異頻小/大電流信號(hào)的大小，還可測(cè)量其與異頻大/小電流輸出信號(hào)/基準(zhǔn)/分流之間的角度；異頻小/大電流輸出端子直接接被測(cè)儀器的電流表A3，通過(guò)A1/A2的測(cè)量量與被測(cè)儀器的電流表讀書(shū)比較，對(duì)其被測(cè)儀器的電流測(cè)量進(jìn)行校準(zhǔn)。

進(jìn)一步的，還包括跨步電壓測(cè)試回路；跨步電壓測(cè)試回路包括第一信號(hào)發(fā)生器、第二信號(hào)發(fā)生器、隔離變壓器T1、隔離變壓器T2、隔離變壓器T3；第一信號(hào)發(fā)生器的一個(gè)輸出端子通過(guò)第一異頻電壓輸出開(kāi)關(guān)和異頻大電壓輸出開(kāi)關(guān)連接隔離變壓器T1的原邊一端，第一信號(hào)發(fā)生器的另一個(gè)輸出端子直接連接隔離變壓器T1的原邊另一端；隔離變壓器T1的副邊連接兩個(gè)異頻大電壓輸出端子P11、P12；第二信號(hào)發(fā)生器的一個(gè)輸出端子通過(guò)第二異頻電壓輸出開(kāi)關(guān)和異頻小電壓輸出開(kāi)關(guān)連接隔離變壓器T2的原邊一端，第二信號(hào)發(fā)生器的另一個(gè)輸出端子直接連接隔離變壓器T2的原邊另一端；隔離變壓器T2的副邊一端連接異頻小電壓輸出端子P13，另一端通過(guò)隔離變壓器T3的副邊連接異頻小電壓輸出端子P14；0-250V調(diào)壓器的輸出端通過(guò)干擾電壓輸出開(kāi)關(guān)連接隔離變壓器T3的原邊；電壓表V0用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)異頻大電壓輸出端子P11、P12之間的電壓；電壓表V1用于測(cè)量隔離變壓器T2的副邊輸出電壓；電壓表V2用于測(cè)量隔離變壓器T3的副邊輸出電壓。

進(jìn)一步的，第一信號(hào)發(fā)生器：輸出一個(gè)異頻電壓標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)作為異頻電壓信號(hào)輸出的信號(hào)源；異頻電壓輸出開(kāi)關(guān)控制異頻電壓信號(hào)源輸出的通斷；隔離變壓器T1、T2、T3防止外界的干擾影響信號(hào)發(fā)生器的正常輸出；電壓測(cè)量表V0、V1為系統(tǒng)內(nèi)部電壓測(cè)量，對(duì)異頻大/小電壓輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，為被測(cè)儀器大/小電壓校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)參考值，電壓測(cè)量表V2則測(cè)量輸出干擾電壓的大?。划愵l大/小電壓輸出端子對(duì)被測(cè)儀器進(jìn)行異頻大/小電壓的校準(zhǔn)；調(diào)壓器輸出為跨步電壓工頻干擾提供電源，輸出0-250V可調(diào)；干擾電壓輸出開(kāi)關(guān)控制工頻干擾電壓信號(hào)源輸出的通斷；大電壓測(cè)量時(shí)，將接地裝置的電壓測(cè)試端子連接兩個(gè)異頻大電壓輸出端子P11、P12，通過(guò)電壓表V0的讀數(shù)與接地裝置的電壓表讀數(shù)比較，對(duì)接地裝置進(jìn)行校準(zhǔn)；小電壓測(cè)量時(shí)，將接地裝置的電壓測(cè)試端子連接兩個(gè)異頻大電壓輸出端子P13、P14，通過(guò)電壓表V1、V2的讀數(shù)與接地裝置的電壓表讀數(shù)比較，對(duì)接地裝置進(jìn)行校準(zhǔn)。

進(jìn)一步的，所述接地阻抗測(cè)試、跨步電壓測(cè)試回路和分流向量測(cè)試回路的元件共用，對(duì)變電站接地裝置進(jìn)行接地阻抗測(cè)試、跨步電壓測(cè)試、分流向量測(cè)試時(shí)，將元件分別連接成接地阻抗測(cè)試、跨步電壓測(cè)試回路和分流向量測(cè)試回路對(duì)變電站接地裝置的對(duì)應(yīng)特性參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)校驗(yàn)。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：隨著對(duì)電力能源的需求的增加，許多中大型變電站的建成使得接地網(wǎng)的面積不斷增大，對(duì)接地網(wǎng)性能測(cè)試的準(zhǔn)確性及可靠性也提出了越來(lái)越高的要求。本發(fā)明通過(guò)研發(fā)接地測(cè)量?jī)x器檢測(cè)校驗(yàn)系統(tǒng)，能夠?qū)δ壳笆袌?chǎng)上基本上所有的接地測(cè)量?jī)x器的多項(xiàng)性能進(jìn)行檢測(cè)，不僅可為接地網(wǎng)性能的準(zhǔn)確測(cè)量提供保證，也為接地測(cè)量?jī)x器的檢測(cè)提供標(biāo)準(zhǔn)。此外，通過(guò)對(duì)不同接地性能測(cè)量?jī)x器的校驗(yàn)和檢測(cè)，不僅可以驗(yàn)證有關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)及改進(jìn)的有效性，也可獲得不同測(cè)試工況下對(duì)測(cè)試儀器影響的差異性對(duì)比數(shù)據(jù)，有助于接地測(cè)量?jī)x器性能準(zhǔn)確性及可靠性的提升。

附圖說(shuō)明

圖1為接地阻抗測(cè)試回路的原理圖；

圖2為分流向量測(cè)試異頻信號(hào)輸出原理圖；

圖3為跨步電壓測(cè)試原理圖。

具體實(shí)施方式

1、接地測(cè)量?jī)x器檢測(cè)校驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

變電站接地安全參數(shù)主要包括接地電阻、跨步電壓和接觸電壓等，即將頒布的《接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則》中要求，對(duì)于大型地網(wǎng)還需進(jìn)行分流向量測(cè)試。接地電阻用來(lái)保護(hù)變電站中二次設(shè)備免受故障電流或者雷電流損壞和維護(hù)變電站的正常運(yùn)行，其它參數(shù)則為了保證變電站工作人員安全。

本發(fā)明一種變電站接地裝置特性參數(shù)檢測(cè)校驗(yàn)系統(tǒng)根據(jù)變電站接地參數(shù)測(cè)試要求設(shè)計(jì)了以下檢測(cè)項(xiàng)目：正常及工頻干擾情況下接地阻抗的準(zhǔn)確性試驗(yàn)；正常及工頻干擾情況下跨步電位差/接觸電位差示值準(zhǔn)確性試驗(yàn)；正常及工頻干擾情況下分流向量準(zhǔn)確性試驗(yàn)；異頻電壓和電流信號(hào)的校準(zhǔn)；輔助電流極、電壓極電阻對(duì)接地阻抗測(cè)量影響試驗(yàn)；儀器輸出電流的波形和頻率測(cè)試；儀器的輸出功率測(cè)試；儀器的供電電壓影響試驗(yàn)項(xiàng)目，可滿足目前有關(guān)接地測(cè)量?jī)x器幾乎所有的參數(shù)檢測(cè)試驗(yàn)。校驗(yàn)系統(tǒng)總體參數(shù)設(shè)計(jì)如表1所示。

表1接地測(cè)量?jī)x器檢測(cè)校驗(yàn)系統(tǒng)參數(shù)

2、接地測(cè)量?jī)x器測(cè)試參數(shù)的校驗(yàn)

下面主要介紹本檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)正常及工頻干擾情況下的接地阻抗的準(zhǔn)確性試驗(yàn)、正常及工頻干擾情況下的跨步電位差/接觸電位差示值準(zhǔn)確性試驗(yàn)，以及正常及工頻干擾情況下的分流向量準(zhǔn)確性試驗(yàn)的檢測(cè)校驗(yàn)方法。

2.1接地阻抗測(cè)試試驗(yàn)

2.1.1主要組成部分

(1)無(wú)干擾下接地阻抗的準(zhǔn)確性試驗(yàn)。通過(guò)建立接地阻抗測(cè)量的模型，搭建模擬接地阻抗測(cè)試的測(cè)量電路，使用標(biāo)準(zhǔn)電阻模擬接地網(wǎng)的接地阻抗，通過(guò)被測(cè)儀器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電阻的測(cè)量結(jié)果，從而判斷被測(cè)儀器在無(wú)干擾下接地阻抗測(cè)量的準(zhǔn)確性。

(2)工頻干擾下接地阻抗的準(zhǔn)確性試驗(yàn)。在無(wú)干擾下測(cè)試接地阻抗的基礎(chǔ)上，在被測(cè)儀器的電壓測(cè)量端加入不同的工頻干擾信號(hào)，通過(guò)被測(cè)儀器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電阻測(cè)量結(jié)果的偏差，從而判斷被測(cè)儀器在工頻干擾下接地阻抗測(cè)量的準(zhǔn)確性。

(3)輔助電極電阻對(duì)接地阻抗測(cè)試結(jié)果的影響試驗(yàn)。在無(wú)干擾下測(cè)試接地阻抗的基礎(chǔ)上，通過(guò)切換不同的輔助電壓極和輔助電流極電阻接入測(cè)試回路，通過(guò)被測(cè)儀器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電阻測(cè)量結(jié)果的偏差判斷被測(cè)儀器在不同輔助電極電阻下接接地阻抗測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2.1.2設(shè)計(jì)原理

圖1為接地阻抗測(cè)試回路的原理圖。接地阻抗測(cè)試回路包括面板接線端子C2、P2、P1、C1；C2連接阻抗測(cè)試總開(kāi)關(guān)K1中第一路的一端，阻抗測(cè)試總開(kāi)關(guān)中第一路的另一端通過(guò)串聯(lián)的電流極電阻切換開(kāi)關(guān)K2和電流極模擬電阻Rc連接標(biāo)準(zhǔn)電阻切換開(kāi)關(guān)K3的一端；P2連接阻抗測(cè)試總開(kāi)關(guān)K1中第二路的一端，阻抗測(cè)試總開(kāi)關(guān)中第二路的另一端連接工頻干擾開(kāi)關(guān)K4的一端，工頻干擾開(kāi)關(guān)K4的另一端有兩個(gè)觸點(diǎn)，第一觸點(diǎn)通過(guò)隔離變壓器T連接電壓極電阻切換開(kāi)關(guān)K5的一端，第二觸點(diǎn)直接連接電壓極電阻切換開(kāi)關(guān)K5的一端，電壓極電阻切換開(kāi)關(guān)K5的另一端通過(guò)電壓極模擬電阻Rp連接標(biāo)準(zhǔn)電阻切換開(kāi)關(guān)K3的一端，標(biāo)準(zhǔn)電阻切換開(kāi)關(guān)K3的另一端連接標(biāo)準(zhǔn)電阻Re的一端，標(biāo)準(zhǔn)電阻Re的另一端連接P1、C1。

C2、C1接被測(cè)接地測(cè)量?jī)x器的電流輸出端，對(duì)測(cè)試回路注入測(cè)試電流信號(hào)；P2、P1接被測(cè)儀器的電壓測(cè)量端子。其中，阻抗測(cè)試總開(kāi)關(guān)具有過(guò)載和短路保護(hù)功能；電流極電阻切換開(kāi)關(guān)可切換不同的電流極電阻接入電流測(cè)試回路，進(jìn)行輔助電流極電阻對(duì)接地阻抗測(cè)試影響的試驗(yàn)；電流極模擬電阻使用大功率的負(fù)載電阻，可切換不同的電阻接入測(cè)試回路；工頻干擾開(kāi)關(guān)控制工頻干擾是否接入測(cè)試回路；隔離變壓器輸出端通過(guò)工頻干擾開(kāi)關(guān)接入測(cè)試回路，輸入端通過(guò)調(diào)壓器輸入，工頻干擾的輸入范圍電壓可調(diào)；電壓極電阻切換開(kāi)關(guān)可切換不同電壓極電阻接入電壓測(cè)量回路，進(jìn)行輔助電壓極電阻對(duì)接地阻抗測(cè)試影響的試驗(yàn)；電壓極模擬電阻可切換不同阻值的電阻接入電壓測(cè)量回路；標(biāo)準(zhǔn)電阻切換開(kāi)關(guān)可實(shí)現(xiàn)過(guò)載和短路保護(hù)；標(biāo)準(zhǔn)電阻作為被測(cè)儀器測(cè)量準(zhǔn)確性的參考值，所有標(biāo)準(zhǔn)電阻經(jīng)過(guò)專業(yè)校準(zhǔn)，精度達(dá)到5‰。

2.2分流向量測(cè)試試驗(yàn)

在測(cè)量接地阻抗過(guò)程時(shí)，對(duì)地網(wǎng)注入測(cè)試電流信號(hào)，如果接地網(wǎng)是獨(dú)立的，則測(cè)試電流全部通過(guò)接地網(wǎng)散流到大地中，測(cè)量結(jié)果反映接地網(wǎng)的真實(shí)接地阻抗。如接地網(wǎng)與其他金屬接地體存在電氣連接，部分測(cè)試電流將通過(guò)其他金屬接地體流出，從接地網(wǎng)散流的測(cè)試電流比重相應(yīng)降低，導(dǎo)致接地阻抗測(cè)量結(jié)果偏小。即將頒布的《接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則》要求，對(duì)于大型地網(wǎng)需進(jìn)行分流向量測(cè)試，接地阻抗測(cè)量沒(méi)有意義。

本發(fā)明一種變電站接地裝置特性參數(shù)檢測(cè)校驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)輸出兩路異頻電流信號(hào)，兩路信號(hào)的大小和相位差可調(diào)節(jié)，通過(guò)將其中一路信號(hào)當(dāng)成基準(zhǔn)，另外一路信號(hào)當(dāng)成分流信號(hào)，對(duì)于可測(cè)量分流向量的測(cè)量?jī)x器，可對(duì)其測(cè)量分流向量的大小和角度的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，判斷其在無(wú)干擾下對(duì)分流向量測(cè)量的準(zhǔn)確性。

現(xiàn)市場(chǎng)上分流測(cè)量都采用異頻法測(cè)試，儀器總測(cè)試電流約為3～20A，每根構(gòu)架上的分流大都為數(shù)十至數(shù)百毫安?，F(xiàn)在對(duì)分流都采用羅氏線圈測(cè)試，由于羅氏線圈的變比非常大，需測(cè)量的10mA級(jí)的異頻(如48Hz或52Hz)電流通過(guò)羅氏線圈的感應(yīng)可能只有幾微伏，而桿塔中存在很強(qiáng)的工頻電流干擾，工頻干擾可能達(dá)到幾安培甚至數(shù)十安培，也即干擾信號(hào)比被測(cè)信號(hào)幅值強(qiáng)上千倍，而且兩者頻率非常接近，同時(shí)外界空間還存在著很強(qiáng)的電磁干擾，因此需對(duì)儀器的在干擾下的分流測(cè)量的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)。通過(guò)在原有測(cè)量分流向量的基礎(chǔ)上，同時(shí)輸出一個(gè)工頻干擾信號(hào)，使工頻干擾信號(hào)和分流信號(hào)同時(shí)通過(guò)羅氏線圈，對(duì)比在加入干擾信號(hào)和不加入干擾信號(hào)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)的差異，判斷被測(cè)儀器在測(cè)量分流向量時(shí)的抗干擾性能。

2.2.1主要組成部分

(1)異頻大電流(基準(zhǔn))輸出?？奢敵?～20A，40～60Hz異頻大電流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，可對(duì)被測(cè)儀器的異頻大電流信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)，同時(shí)可作為分流向量測(cè)試的基準(zhǔn)信號(hào)。

(2)異頻大電流(分流)輸出?？奢敵?～5A，40～60Hz異頻小電流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，可對(duì)被測(cè)儀器的異頻大電流信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)，同時(shí)可作為分流向量測(cè)試中的分流信號(hào)?；鶞?zhǔn)和分流之間角度可以0～360°進(jìn)行設(shè)置，滿足分流測(cè)量中對(duì)相位的測(cè)量要求。

(3)工頻干擾輸出?？奢敵?～20A，50Hz工頻大電流信號(hào)，作為分流測(cè)量中的工頻干擾。

2.2.2設(shè)計(jì)原理

圖2為分流向量測(cè)試原理圖。分流向量測(cè)試回路包括第一信號(hào)發(fā)生器、第二信號(hào)發(fā)生器、第一信號(hào)放大單元、第二信號(hào)放大單元、隔離變壓器T1、隔離變壓器T2、隔離變壓器T3。

第一信號(hào)發(fā)生器的輸出端通過(guò)異頻小電流輸出開(kāi)關(guān)XK連接第一信號(hào)放大單元的輸入端，第一信號(hào)放大單元的輸出端連接隔離變壓器T2的原邊，隔離變壓器T2的副邊一端通過(guò)限流電阻R2連接電流輸出端子C10，另一端通過(guò)電流測(cè)試裝置A1直接連接電流輸出端子C11；

第二信號(hào)發(fā)生器的輸出端通過(guò)異頻大電流輸出開(kāi)關(guān)DK連接第二信號(hào)放大單元的輸入端，第二信號(hào)放大單元的輸出端連接隔離變壓器T3的原邊，隔離變壓器T3的副邊一端通過(guò)限流電阻R3連接電流輸出端子C12，另一端電流測(cè)試裝置A2直接連接電流輸出端子C13；

0-250V調(diào)壓器的兩個(gè)輸出端子通過(guò)工頻干擾電流輸出開(kāi)關(guān)GK連接隔離變壓器T1的原邊，隔離變壓器T1的副邊一端通過(guò)限流電阻R1和電流表A0連接電流輸出端子C14，另一端直接連接電流輸出端子C15。

其中，第一、二信號(hào)發(fā)生器：輸出異頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別作為異頻小電流或者分流輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、異頻大電流或者基準(zhǔn)輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，它們之間的角度可調(diào)；

第一、二信號(hào)放大單元：通過(guò)使用功率放大模塊分別對(duì)第一、二信號(hào)發(fā)生器輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行功率放大，以滿足實(shí)驗(yàn)要求；

隔離變壓器T1、T2、T3可防止外界的干擾影響信號(hào)放大單元的正常輸出；

限流電阻R1、R2、R3防止由于輸出電流過(guò)大導(dǎo)致器件過(guò)流損壞；

系統(tǒng)內(nèi)部電流測(cè)試裝置A1(A2)不僅可測(cè)量異頻小(大)電流信號(hào)的大小，還可測(cè)量其與異頻大(小)電流輸出信號(hào)(基準(zhǔn)/分流)之間的角度；異頻小(大)電流輸出端子可直接接被測(cè)儀器的電流表A3，通過(guò)A1(A2)的測(cè)量量與被測(cè)儀器的電流表讀書(shū)比較，對(duì)其被測(cè)儀器的電流測(cè)量進(jìn)行校準(zhǔn)；當(dāng)進(jìn)行分流校準(zhǔn)時(shí)，使用連接線將異頻小電流輸出端子兩個(gè)輸出端子C10和C11進(jìn)行短接，然后使用羅氏線圈(被測(cè)儀器的基準(zhǔn)測(cè)量單元)進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)與內(nèi)部A1采集數(shù)據(jù)進(jìn)行比較實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)功能。

2.3跨步電位差/接觸電位差示值準(zhǔn)確性試驗(yàn)

跨步電壓和接觸電壓的測(cè)量值一般都非常小，都是毫伏級(jí)的信號(hào)，而現(xiàn)場(chǎng)的工頻干擾有時(shí)能達(dá)到被測(cè)信號(hào)的上百倍，經(jīng)常出現(xiàn)一些設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量不到值的情況。對(duì)于有跨步電壓和接觸電壓測(cè)量功能的接地測(cè)量?jī)x器，系統(tǒng)通過(guò)提供一個(gè)毫伏級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試信號(hào)來(lái)判斷儀器在無(wú)干擾下對(duì)跨步電位差和接觸電位差示值測(cè)量的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)在跨步電壓輸出端子上施加工頻干擾信號(hào)，通過(guò)被測(cè)儀器在干擾和無(wú)干擾下測(cè)試數(shù)據(jù)的差異，判斷儀器測(cè)跨步電壓時(shí)的抗干擾性能。

2.3.1主要組成部分

(1)異頻大電壓校準(zhǔn)?？奢敵?～300V，40～60Hz的異頻大電壓標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，可對(duì)被測(cè)儀器的異頻大電壓測(cè)量進(jìn)行校準(zhǔn)。

(2)異頻小電壓校準(zhǔn)(跨步電壓準(zhǔn)確性試驗(yàn))?？奢敵?～5V，40～60Hz的異頻小電壓標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，對(duì)被測(cè)儀器的異頻小電壓信號(hào)測(cè)量進(jìn)行校準(zhǔn)，同時(shí)作為跨步電壓測(cè)量的信號(hào)。

(3)跨步電壓測(cè)量抗干擾試驗(yàn)。通過(guò)在系統(tǒng)跨步電壓輸出端加入工頻干擾信號(hào)，觀察被測(cè)儀器對(duì)跨步電壓的測(cè)量值與未加工頻干擾時(shí)的偏差，判斷儀器測(cè)量跨步電壓時(shí)的抗干擾性能。

2.3.2設(shè)計(jì)原理

圖3為跨步電壓測(cè)試回路原理圖?？绮诫妷簻y(cè)試回路包括第一信號(hào)發(fā)生器、第二信號(hào)發(fā)生器、隔離變壓器T1、隔離變壓器T2、隔離變壓器T3。

第一信號(hào)發(fā)生器的一個(gè)輸出端子通過(guò)第一異頻電壓輸出開(kāi)關(guān)K6和異頻大電壓輸出開(kāi)關(guān)K7連接隔離變壓器T1的原邊一端，第一信號(hào)發(fā)生器的另一個(gè)輸出端子直接連接隔離變壓器T1的原邊另一端；隔離變壓器T1的副邊連接兩個(gè)異頻大電壓輸出端子P11、P12。

第二信號(hào)發(fā)生器的一個(gè)輸出端子通過(guò)第二異頻電壓輸出開(kāi)關(guān)K8和異頻小電壓輸出開(kāi)關(guān)K9連接隔離變壓器T2的原邊一端，第二信號(hào)發(fā)生器的另一個(gè)輸出端子直接連接隔離變壓器T2的原邊另一端；隔離變壓器T2的副邊一端連接異頻小電壓輸出端子P13，另一端通過(guò)隔離變壓器T3的副邊連接異頻小電壓輸出端子P14。0-250V調(diào)壓器的輸出端通過(guò)干擾電壓輸出開(kāi)關(guān)K10連接隔離變壓器T3的原邊。電壓表V0用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)異頻大電壓輸出端子P11、P12之間的電壓；電壓表V1用于測(cè)量隔離變壓器T2的副邊輸出電壓；電壓表V2用于測(cè)量隔離變壓器T3的副邊輸出電壓。

其中，第一信號(hào)發(fā)生器：輸出一個(gè)異頻電壓標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)作為異頻電壓信號(hào)輸出的信號(hào)源；異頻(大)電壓輸出開(kāi)關(guān)控制異頻(大)電壓信號(hào)源輸出的通斷；隔離變壓器T1、T2、T3防止外界的干擾影響信號(hào)發(fā)生器的正常輸出；電壓測(cè)量表V0、V1為系統(tǒng)內(nèi)部電壓測(cè)量，對(duì)異頻大(小)電壓輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，為被測(cè)儀器大(小)電壓校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)參考值，電壓測(cè)量表V2則測(cè)量輸出干擾電壓的大?。划愵l大(小)電壓輸出端子對(duì)被測(cè)儀器進(jìn)行異頻大(小)電壓的校準(zhǔn)。調(diào)壓器輸出為跨步電壓工頻干擾提供電源，輸出0-250V可調(diào)；干擾電壓輸出開(kāi)關(guān)控制工頻干擾電壓信號(hào)源輸出的通斷。大電壓測(cè)量時(shí)，將接地裝置的電壓測(cè)試端子連接兩個(gè)異頻大電壓輸出端子P11、P12，通過(guò)電壓表V0的讀數(shù)與接地裝置的電壓表讀數(shù)比較，對(duì)接地裝置進(jìn)行校準(zhǔn)。小電壓測(cè)量時(shí)，將接地裝置的電壓測(cè)試端子連接兩個(gè)異頻大電壓輸出端子P13、P14，通過(guò)電壓表V1、V2的讀數(shù)與接地裝置的電壓表讀數(shù)比較，對(duì)接地裝置進(jìn)行校準(zhǔn)。

3檢測(cè)校準(zhǔn)實(shí)例

3.1 ZC-8接地?fù)u表檢測(cè)實(shí)例

ZC-8接地?fù)u表是使用最普遍、使用最廣的一款便攜式接地測(cè)量?jī)x表。本次檢測(cè)的ZC-8是四端子，可通過(guò)校驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)其輸出波形和頻率，輸出功率，接地阻抗測(cè)量準(zhǔn)確性，輔助電壓極電阻和輔助電流極電阻對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，及其抗干擾性能進(jìn)行測(cè)試，此處主要介紹接地阻抗測(cè)量準(zhǔn)確性校驗(yàn)。

按照檢測(cè)操作要求，將搖表接入檢測(cè)回路，對(duì)其接地阻抗測(cè)量的準(zhǔn)確性試驗(yàn)、輔助電極電阻影響試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試。選取標(biāo)準(zhǔn)電阻為50mΩ、、500mΩ、10Ω時(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，其中R_V、R_I分別為電壓級(jí)電阻和電流級(jí)電阻。

表2 ZC-8接地?fù)u表接地阻抗準(zhǔn)確性測(cè)試

(a)標(biāo)準(zhǔn)電阻：50mΩ(單位mΩ)

(b)標(biāo)準(zhǔn)電阻：500mΩ(單位mΩ)

(c)標(biāo)準(zhǔn)電阻：10Ω(單位Ω)

通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)電阻阻值較大時(shí)，搖表的測(cè)量精度大概能達(dá)到10％，輔助電極電阻的影響很小。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻阻值較小時(shí)，如果輔助電流極電阻也較小，則測(cè)量數(shù)據(jù)的精度也能達(dá)到10～20％，如果輔助電流極電阻過(guò)大，則測(cè)量的誤差非常大。

對(duì)搖表施加工頻干擾電壓信號(hào)，由于搖表輸出電壓較小，為防止損壞被測(cè)儀表，干擾電壓不宜加過(guò)大，分別調(diào)節(jié)為5V、10V、20V，由于電壓極電阻影響很小，將電壓極電阻選取500Ω，測(cè)試其抗干擾性能，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表3，其中R_T為干擾電壓。

表3 ZC-8接地?fù)u表接地阻抗抗干擾測(cè)試

(a)標(biāo)準(zhǔn)電阻：50mΩ(單位mΩ)

(b)標(biāo)準(zhǔn)電阻：500mΩ(單位mΩ)

(c)標(biāo)準(zhǔn)電阻：10Ω(單位Ω)

通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有干擾存在時(shí)，該搖表的測(cè)試讀數(shù)無(wú)法穩(wěn)定，數(shù)據(jù)波動(dòng)非常大，無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。

3.2 DF9600大型地網(wǎng)接地特性及分流向量測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)實(shí)例

DF9600大型地網(wǎng)接地特性及分流向量測(cè)量系統(tǒng)是各種大型地網(wǎng)特性參數(shù)的高精度測(cè)量系統(tǒng)。系統(tǒng)包含變頻電源、隔離變壓器、選頻萬(wàn)用表、無(wú)線分流測(cè)量單元、羅氏線圈、無(wú)線選頻通訊儀、傳輸天線等部件，通過(guò)對(duì)地網(wǎng)施加一個(gè)異頻(如47Hz或53Hz)的電壓電流，然后采用選頻抗干擾技術(shù)，排除現(xiàn)場(chǎng)干擾進(jìn)行精確測(cè)量。系統(tǒng)可精確、可靠、快速的測(cè)量大型地網(wǎng)的各種參數(shù)：接地阻抗、電阻、電抗，分流向量，跨步電壓、接觸電壓，導(dǎo)通電阻，接地樁電阻等參數(shù)。系統(tǒng)具有無(wú)線分流向量測(cè)量功能，可在千倍干擾下，精確測(cè)量出各桿塔構(gòu)架的分流向量，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而可以精確得到運(yùn)行變電站的地網(wǎng)接地阻抗、分流系數(shù)?？赏ㄟ^(guò)校驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行所有的測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試，此處主要介紹接地阻抗及分流向量性能測(cè)試的準(zhǔn)確性校驗(yàn)。

3.2.1接地阻抗測(cè)試

按照檢測(cè)操作要求，將儀器接入檢測(cè)回路，對(duì)其接地阻抗測(cè)量的準(zhǔn)確性試驗(yàn)、輔助電極電阻影響試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試。選取標(biāo)準(zhǔn)電阻為50mΩ、、500mΩ、10Ω時(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表4，其中R_V、R_I分別為電壓級(jí)電阻和電流級(jí)電阻。

表4 DF9600大型地網(wǎng)接地特性及分流向量測(cè)量系統(tǒng)接地阻抗準(zhǔn)確性測(cè)試

(a)標(biāo)準(zhǔn)電阻：50mΩ(單位mΩ)

(b)標(biāo)準(zhǔn)電阻：500mΩ(單位mΩ)

(c)標(biāo)準(zhǔn)電阻：10Ω(單位Ω)

通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，DF9600大型地網(wǎng)接地特性及分流向量測(cè)量系統(tǒng)在不同的輔助電極電阻下，對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)電阻的測(cè)試結(jié)果都非常準(zhǔn)確，誤差非常小。

然后對(duì)DF9600大型地網(wǎng)接地特性及分流向量測(cè)量系統(tǒng)施加工頻干擾電壓信號(hào)，由于被測(cè)儀器有大功率變壓隔離，輸出電壓大。干擾電壓分別調(diào)節(jié)為10V、50V、100V，由于電壓極電阻影響很小，將電壓極電阻選取500Ω，測(cè)試其抗干擾性能，測(cè)試的數(shù)據(jù)見(jiàn)表5，其中R_T為干擾電壓。

表5 DF9600大型地網(wǎng)接地特性及分流向量測(cè)量系統(tǒng)接地阻抗抗干擾測(cè)試

(a)標(biāo)準(zhǔn)電阻：50mΩ(單位mΩ)

(b)標(biāo)準(zhǔn)電阻：500mΩ(單位mΩ)

(c)標(biāo)準(zhǔn)電阻：10Ω(單位Ω)

通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有干擾存在時(shí)，DF9600大型地網(wǎng)接地特性及分流向量測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量數(shù)據(jù)非常穩(wěn)定，測(cè)量數(shù)據(jù)誤差非常小，能夠在強(qiáng)干擾下進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。

3.2.2分流向量測(cè)試

DF9600大型地網(wǎng)接地特性及分流向量測(cè)量系統(tǒng)具有分流向量測(cè)量功能，對(duì)其分流向量測(cè)量準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)。基準(zhǔn)選取10A，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表6，其中分流大小為Is，角度差為△θ。

表6 DF9600大型地網(wǎng)接地特性及分流向量測(cè)量系統(tǒng)分流向量準(zhǔn)確性試驗(yàn)(單位mA∠°)

通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，DF9600大型地網(wǎng)接地特性及分流向量測(cè)量系統(tǒng)對(duì)不同大小和角度的分流向量測(cè)試結(jié)果非常準(zhǔn)確。

對(duì)DF9600大型地網(wǎng)接地特性及分流向量測(cè)量系統(tǒng)施加工頻干擾電流信號(hào)，干擾電流分別為1A、5A、10A，測(cè)試其抗干擾性能，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表7。

表7 DF9600大型地網(wǎng)接地特性及分流向量測(cè)量系統(tǒng)分流向量抗干擾準(zhǔn)確性試驗(yàn)(單位mA∠°)

(a)基準(zhǔn)10A，工頻干擾1A

(b)基準(zhǔn)10A，工頻干擾5A

(c)基準(zhǔn)10A，工頻干擾10A

通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有工頻干擾存在時(shí)，DF9600大型地網(wǎng)接地特性及分流向量測(cè)量系統(tǒng)的分流向量測(cè)量數(shù)據(jù)非常穩(wěn)定，測(cè)量數(shù)據(jù)誤差非常小，能夠在強(qiáng)干擾下進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。

隨著對(duì)電力能源的需求的增加，許多中大型變電站的建成使得接地網(wǎng)的面積不斷增大，對(duì)接地網(wǎng)性能測(cè)試的準(zhǔn)確性及可靠性也提出了越來(lái)越高的要求。本發(fā)明通過(guò)研發(fā)接地測(cè)量?jī)x器檢測(cè)校驗(yàn)系統(tǒng)，能夠?qū)δ壳笆袌?chǎng)上基本上所有的接地測(cè)量?jī)x器的各項(xiàng)性能進(jìn)行檢測(cè)，不僅可為接地網(wǎng)性能的準(zhǔn)確測(cè)量提供保證，也為接地測(cè)量?jī)x器的檢測(cè)提供標(biāo)準(zhǔn)。此外，通過(guò)對(duì)不同接地性能測(cè)量?jī)x器的校驗(yàn)和檢測(cè)，不僅可以驗(yàn)證有關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)及改進(jìn)的有效性，也可獲得不同測(cè)試工況下對(duì)測(cè)試儀器影響的差異性對(duì)比數(shù)據(jù)，有助于接地測(cè)量?jī)x器性能準(zhǔn)確性及可靠性的提升。