本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)防雷接地，具體說是一種基于多頻率測量的輸電桿塔接地電阻值測量系統(tǒng)和測量方法。

背景技術(shù)：

1、輸電線路的防雷技術(shù)是電網(wǎng)系統(tǒng)安全運行的關(guān)鍵，準(zhǔn)確測量輸電線路桿塔的接地電阻對于輸電線路的防雷具有重要意義，關(guān)系到輸電線路的安全穩(wěn)定運行。目前，對電力線路的接地檢修都是靠工人對接地電阻進行測量，現(xiàn)有的工人對接地電阻進行測量包括三極法和鉗表法。其中三極法作為傳統(tǒng)的接地電阻測量方法，測量準(zhǔn)確度高，適合各類接地裝置的測量，但是該方法在測量時必須將接地體與接地極斷開連接。鉗表法采用非接觸式測量方法，其優(yōu)點是測量時無需布置電流極和電壓極，只要將鉗表夾在線路桿塔接地引下線上，便能測接地電阻。

2、鉗形表的測量原理是采用電壓值與電流值的比值測量桿塔接地電阻值，因此，其測量精確度有賴于電壓互感器感應(yīng)至桿塔電壓的精度以及通過電流互感器回測電流的精度。一般的鉗形表功能均比較簡單，并未在提高上述兩部分電路精度的問題上深入研究。由于電壓、電流測量精確度不高，而測量電阻值為電壓與電流的比值，而未考慮到交流電相位的影響，從而導(dǎo)致測得的接地電阻的阻值與實際的阻值偏差較大。目前鉗形表測量桿塔接地電阻存在兩個問題：

3、首先，在測量時僅僅測量了電壓與電流的比值，而未考慮相位因素，而交流電壓及電流的相位是非常重要的技術(shù)參數(shù)；其次，針對輸電線路接地電阻測量的鉗形表，未考慮放電干擾因素，而輸電線路的放電干擾會明顯影響測量精度。

4、因此，現(xiàn)在亟需研究一種測量精度高的輸電桿塔接地電阻測量方法，保障輸電線路的防雷性能和安全穩(wěn)定運行。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于多頻率測量的輸電桿塔接地電阻值測量系統(tǒng)和測量方法，基于鉗表法，采用多頻率測量，充分考慮電壓與電流的相位關(guān)系，并且考慮輸電線路放電干擾的影響因素，從而提高輸電線路桿塔接地電阻的測量精度，保障輸電線路的防雷性能和安全穩(wěn)定運行。

2、本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種基于多頻率測量的輸電桿塔接地阻值測量系統(tǒng)，由電源模塊、mcu主控單元、正弦電壓產(chǎn)生電路模塊、電流檢測電路模塊和相位檢測電路模塊組成；

4、所述電源模塊對整個系統(tǒng)供電；

5、所述mcu主控單元一方面用于控制dds模塊產(chǎn)生多頻率正弦波信號，并對輸出的幅值和初相位進行調(diào)節(jié)；另一方面利用其內(nèi)置的ad模塊直接進行數(shù)據(jù)測量，獲取電流值；最終通過計算獲得被測對象阻值數(shù)據(jù)；

6、所述正弦電壓產(chǎn)生電路模塊由dds信號發(fā)生模塊、驅(qū)動電路和電壓互感器組成；所述dds信號發(fā)生模塊由dds芯片通過編程實現(xiàn)正弦波的輸出，其輸出頻率、幅值、相位均由mcu編程控制，所述驅(qū)動電路用來提高輸出功率，從而驅(qū)動電壓互感器輸出；

7、所述電流檢測電路模塊由電流互感器、高精度電阻和濾波模塊組成；當(dāng)測量接地回路電阻值時，電流數(shù)據(jù)通過電流互感器回讀，經(jīng)過高精度電阻轉(zhuǎn)換為電壓值，濾波模塊用來過濾桿塔周圍干擾，濾波后信號直接送mcu，由ad模塊讀取數(shù)值；

8、所述相位檢測電路模塊對電壓與電流的相位差進行檢測。

9、優(yōu)選地，所述mcu主控單元為msp430單片機。

10、優(yōu)選地，所述dds信號發(fā)生模塊為ad9850模塊。

11、優(yōu)選地，所述相位檢測電路模塊的電流信號和電壓信號均由op07運算放大器構(gòu)成方波整形電路，并由mcu進行相位捕捉。

12、優(yōu)選地，所述電流檢測電路模塊采用adg708作為8選1的模路開關(guān)，濾波后直接送單片機的ad端口。

13、優(yōu)選地，所述電源模塊為mcu主控單元提供3.3v電壓，為電流檢測電路模塊、正弦電壓產(chǎn)生電路模塊以及相位檢測電路模塊提供±5v或±15v電壓。

14、本發(fā)明還包括一種基于多頻率測量的輸電桿塔接地阻值測量方法，包括以下步驟：

15、步驟一，電壓互感器不施加電壓，電流互感器在n個頻率上讀取桿塔接地引下線的電流ii，(i=1，2……n)，該電流為輸電線路桿塔的感應(yīng)放電電流，在一般測量過程中為干擾電流；

16、步驟二，去除掉步驟一中所測量的數(shù)值比較大的10%~20%數(shù)據(jù)，剩余m個數(shù)據(jù)確定加權(quán)值qi，具體公式如下：

17、

18、其中ij為在m個頻率上讀取桿塔接地引下線的電流；

19、在加權(quán)值qi公式中，所測電流值越大，則加權(quán)值越小，且m個數(shù)據(jù)的加權(quán)值之和為1；

20、步驟三，根據(jù)回路法測量的工作原理，在m個頻率上測量回路電阻|zi|，其中i=1，2……m，計算被測桿塔接地電阻值；

21、步驟四，根據(jù)相位差測量工作原理，在各個頻率上測量相位差φi，i=1，2……m，然后利用相位差和|zi|計算ri，公式如下：

22、；

23、步驟五，加權(quán)平均求值，公式如下：

24、。

25、優(yōu)選地，步驟三的具體過程如下：

26、設(shè)是被測桿塔接地電阻值，分別是其余桿塔接地電阻值；

27、通過鉗表法對被測桿塔接地裝置施加電壓，并測量其感應(yīng)電流時，回路電阻rloop計算式如下：

28、?；

29、一般情況下，若其他桿塔接地電阻值均合格，則，即回路電阻為被測桿塔接地電阻值，但是該處理方法數(shù)據(jù)誤差可能很大，因此采用下述處理方法；

30、由于輸電線路呈感性，且其與大地之間存在等效電容，因此，回路電阻rloop用等效回路電阻zloop表示，計算式為

31、；

32、其中，f為測量頻率，ω為測量信號的角頻率，且；l為輸電線路架空地線的等效電感，；c為輸電線路架空地線對地等效電容；xc為輸電線路架空地線對地等效容抗，；

33、對于特定頻率的回路電阻zloop即為|z|，采用m個頻率對被測回路進行測量，得到m個z值，依次記為|zi|，i=1，2……m。

34、優(yōu)選地，步驟四中，根據(jù)相位差測量工作原理，在各個頻率上測量相位差φi，其中i=1，2……m，具體步驟如下：

35、步驟4.1，利用過零比較器，將電壓與電流的正弦信號分別轉(zhuǎn)為方波，且兩路采用參數(shù)完全相同的電路；

36、步驟4.2，利用單片機采集電壓信號上升沿時刻tu和電流信號上升沿時刻ti；

37、步驟4.3，若當(dāng)前測量頻率為f，則其周期t為1/f，相位差即為

38、。

39、優(yōu)選地，測量頻率f取值為50~5000hz。

40、本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

41、本發(fā)明的一種基于多頻率測量的輸電桿塔接地阻值測量系統(tǒng)，基于回路法，利用鉗形表采用多頻率測量回路電阻值，克服了單一頻率測量受輸電線路感應(yīng)電流影響的因素；測量前首先測量輸電線路放電電流的頻譜分布，從而盡可能避免輸電線路的放電干擾；采用可編程dds信號發(fā)生芯片，能夠通過單片機編程實現(xiàn)頻率的自動調(diào)節(jié)控制；

42、本發(fā)明的一種基于多頻率測量的輸電桿塔接地阻值測量方法，能夠多頻率測量所得多個測量數(shù)據(jù)，采用根據(jù)各頻率受輸電線路放電影響，加權(quán)平均方式進行計算，從而得到最終接地電阻阻值；一方面，在數(shù)據(jù)處理時，去除掉了干擾最大的幾個頻率，其他頻率根據(jù)受干擾情況加權(quán)平均計算，提高了測量準(zhǔn)確性；另一方面，充分考慮到輸電線路架空地線的感性因素與大地之間等效電容的影響，采用多頻率多次測量，形成特定的計算式求解阻性數(shù)值，數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，測量結(jié)果更有意義。