一種變壓器接地線電阻的測量方法技術

本發明專利技術提供了一種變壓器接地電阻的測量方法，其步驟包括：１）將變壓器接地線穿過一個Ｎ匝激勵線圈和一個ｎ匝響應線圈，在激勵線圈端不加激勵電壓信號的情況下，測量出響應線圈輸出端輸出的干擾電壓值Ｕｇ；２）在激勵線圈的輸入端加入一個特定頻率特定幅度的激勵電壓信號Ｕｉ，Ｕｉ耦合到接地線上，在接地線產生感應電流Ｉ；３）接地線上電流Ｉ通過響應線圈產生響應電流Ｉｏ＝Ｉ／ｎ，測量出此時的響應線圈上輸出的感應電壓Ｕｏ＝Ｉｏ×Ｒｏ，Ｒｏ為響應線圈輸出端電阻；４）通過公式Ｕｉ×Ｒｏ／（Ｎ×ｎ×（Ｕｏ－Ｕｇ）得出接地電阻Ｒｘ大小。本發明專利技術的方法，提高了測量電阻值的準確度、減少了接地線上電流對測量電阻的影響。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于變壓器接地線電阻測量
，涉及到一種提高接地線電阻測量精 度的方法。
技術介紹
在建設智能電網時期，國家電網供電部門對供電質量的考核要求越來越高。其中 臺區變壓器接地線接的良好與否，直接關系到用戶的安全用電。如果接地不良，輕則損壞用 戶電器設備，重則可能引起火災等，對人們的財產和生命安全造成嚴重損失。因此進行接地 線電阻監測，是保證電力安全生產的重要舉措。現有技術中對接地電阻進行實時監測的設備，能夠在線實時的監控臺區變壓器接 地線電阻值大小，超出接地線安全電阻值后，可以時實報警，避免由于接地線電阻過高或接 地線斷開，造成變壓器燒毀等影響。目前，由互感器原理進行設計的接地電阻測量設備在理 想的情況下，測出的電組值比較準確。但是臺區變壓器的接地線上會有各種頻率的交流電 流，嚴重的影響了接地電阻測量精度。測量接地電阻的原理如圖1所示。首先通過激勵線圈，將一個特定頻率特定幅值 的電壓信號耦合到接地線上，在接地線產生一個感應電動勢，此電動勢除以接地電阻值，得 到特定頻率的電流值，這個電流使響應線圈上產生感應電流，在輸出電阻上產生感應電壓。 然后，通過測量感應電壓大小而得出接地電阻大小。在圖1中，Ui為已知特定頻率特定幅 值的電壓，其耦合到接地線上的感應電動勢E = Ui/N (N為激勵線圈的匝數)，得到接地線上 電流I = E/Rx(Rx為接地電阻值)。根據互感器工作原理，在響應線圈中感生出的感應電流 Io = Ι/η (η為響應線圈匝數)，響應線圈末端電壓應為Uo = IoXRo (Ro為響應線圈輸出端 電阻)。經過計算最終可以得到計算公式1 Rx = UiXRo/(NXnXUo)，其中激勵電壓Ui — 定，激勵線圈的匝數N、響應線圈的匝數η和響應線圈輸出電阻端Ro均為常數，根據測量得 到Uo值即可以算出接地電阻值Rx。在理想環境中這個根據公式1確實能夠得到接地線的電阻值，事實上接地電阻在 實際環境測得值和實際值有一定的誤差，究其原因就是接地線上總或多或少有非激勵信號 產生的各種頻率電流的干擾，其中包括50HZ正市電電流干擾。實際測量中，激勵電壓雖然 使用了與電力線上不同頻率的Ui，禾Ij用濾波器可以將地線上的干擾電流(包括50HZ市電電 流)干擾濾除。但是，任何一個濾波器的不可能將干擾電流濾除干凈，并且在后級的一級放 大電路、二級放大電路中還會將干擾電流也做相應的放大，盡管在放大前已經過濾波，但還 是會對測量電路造成嚴重的影響。接地線上電流的變化，和激勵電流值一起造成響應線圈 中感應電壓的變化。就是說在接地電阻值一定的情況下，由于接地線電流的變化會造成測 得的Uo變化，從而引起測得的接地電阻Rx有誤差。為了減少這種由于測量方法上帶來的誤差、需要一種提高測量精度的方法。
技術實現思路
本專利技術正是針對目前變壓器臺區接地電阻測量方法存在的技術問題，提出了一種 提高配電變壓器接地線電阻測量精度的測量方法。為了達到本專利技術的目的，采用的技術方案該書如下一種變壓器接地線電阻測量方法，其步驟包括1)將變壓器接地線穿一個N匝激勵線圈和一個η匝響應線圈，在不加電壓信號的 情況下測量出接地線上的干擾電壓值Ug ；2)在激勵線圈的輸入端加入一個特定頻率特定幅度的激勵電壓信號Ui，Ui耦合 到接地線上，在接地線產生感應電流I ；3)接地線上電流I通過響應線圈產生響應電流Io = I/n，測量出此時的響應線圈 上輸出的感應電壓Uo = IoXRo，Ro為響應線圈輸出端電阻；4)通過公式Rx = Ui X Ro/(NXηX (Uo-Ug)得出接地線電阻Rx大小。所述步驟1)測量響應線圈上輸出的感應電壓即為干擾電壓值Ug。所述步驟2)電壓信號采用的頻率為1.6KHZ。所述步驟3)測量時等待一定的時間使電流穩定。所述步驟4)采用單片機處理計算接地電阻值時的計算公式。上述步驟中，將響應線圈輸出的電壓信號通過校準參數轉換為單片機處理的電壓 信號。與現有技術相比，本專利技術測得干擾電流在響應線圈上產生的感應電壓；推算出精 確的計算公式；通過本專利技術的方法，提高了測量電阻值的準確度、減少了接地線上電流對測 量電阻的影響。本專利技術的方法可以提高接地電阻測量的精度。附圖說明圖1接地電阻測量原理示意圖；圖2加入干擾電流的接地電阻測量原理示意圖。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例進一步說明本專利技術的具體實施過程，但不以任何方式 限制本專利技術的范圍。為了減小接地線電阻測量的誤差，需要去除接地線上干擾電流引起的感應電壓 值，如果能夠測得接地線上干擾電流引起的感應電壓值，并把這個因素考慮進去，就可以計 算出較精確的接地線電阻值。如圖2所示，把接地線上干擾電流在響應線圈上產生的電壓定為Ug，計算公式可 以修訂為公式2 Rx = Ui XRo/(NXηX (Uo-Ug))。接地線電流感應電壓Ug可以通過在激勵 線圈上不加入激勵電流時測得，再加上激勵線圈工作測得的感應電壓Uo就可以計算出精 確的接地線電阻值。其測量方法的具體步驟如下(1)測量出不加激勵電流時的干擾電壓值Ug接地線干擾電流Ig在響應線圈上產生的感應電壓Ug，可以通過在激勵線圈上不4加入激勵電流時測得。將變壓器接地線穿過一個N匝激勵線圈和一個η匝響應線圈，在激 勵線圈上不加激勵電壓信號的情況下，測量出響應線圈輸出的干擾電壓值Ug。(2)測量得出激勵時響應線圈輸出電壓值Uo將一個固定頻率固定幅值的電壓信號Ui耦合到接地線上(頻率要求與市電50HZ 相差較大即可，例如本專利技術采用了 1. 6KHZ頻率；幅度要求在峰峰值在-5V到+5V之間，頻率 確定后，同一電路電壓幅值固定不變)，接地線產生感應電動勢E，E = Ui/N，其電動勢在接 地線產生電流I = E/Rx，Rx為接地線電阻；接地線上電流在響應線圈上產生響應電流Io = I/n，測量出此時響應線圈上的感應電壓Uo = IoXRo, Ro為響應線圈輸出端電阻；測得Ug后，在激勵線圈上加入激勵電流，狀態穩定后，可以測得此時的響應線圈 上的感應電壓Uo。此時，測量得到的值Uo為接地線上存在干擾電流和激勵產生電流同時存 在情況下，在響應線圈上產生的輸出電壓。(3)計算接地電阻值如果用現有技術中公式1 Rx = Ui X Ro/(NXηXUo)計算輸出電阻，直接將Uo代入公式中。肯定會產生一定誤差。現在將Uo分解為Ug和Uo'，那么Uo' =Uo-Ug0 Uo'為理想情況下，只有激勵電 流，沒有干擾電流的情況下，測量得到的響應線圈輸出電壓值。將Uo'代入公式1，即得到 公式2 Rx = Ui XRo/(NXηX (Uo-Ug)。用這個公式，代入步驟(1)、(2)得到的Uo和Ug,即 可以計算得到更精確的接地電阻值。本專利技術的方法可以采用單片機處理器完成接地電阻計算，并采用信號放大和有源 濾波、軟件濾波算法，濾除了電力系統環境中的工頻干擾等，利用歐姆定律求出電阻。本專利技術的方法在測量時，每次施加激勵信號后，需等待一定的時間來使電流穩定； 經電流互感器采樣得到的電壓值要經過兩次信號放大，兩次濾波，然后才送入A/D轉換模塊 進行轉換，通過校準參數轉換后的數據可以由單片機處理器進行處理，由軟件計算出電阻值。此處敘述的示例方案僅僅是對本專利技術原理的解釋。不應以任本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種變壓器接地線電阻的測量方法，其步驟包括：１）將變壓器接地線穿一個Ｎ匝激勵線圈和一個ｎ匝響應線圈，在不加電壓信號的情況下測量出接地線上的干擾電壓值Ｕｇ；２）在激勵線圈的輸入端加入一個特定頻率特定幅度的激勵電壓信號Ｕｉ，Ｕｉ耦合到接地線上，在接地線產生感應電流Ｉ；３）接地線上電流Ｉ通過響應線圈產生響應電流Ｉｏ＝Ｉ／ｎ，測量出此時的響應線圈上輸出的感應電壓Ｕｏ＝Ｉｏ×Ｒｏ，Ｒｏ為響應線圈輸出端電阻；４）通過公式Ｒｘ＝Ｕｉ×Ｒｏ／（Ｎ×ｎ×（Ｕｏ－Ｕｇ）得出接地線電阻Ｒｘ大小。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：董俊法，石自輝，
申請(專利權)人：國電龍源電氣有限公司，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]