[发明专利]小电流雷电冲击接地阻抗测试方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于接地装置状态检测评估领域，涉及一种接地装置冲击接地阻抗测试方法及其装置，更具体的说，是一种基于小幅值冲击电流的接地装置冲击接地阻抗模拟测试方法及其装置。

背景技术

冲击接地阻抗是指当雷电流经接地装置流散入地时，接地装置与远方零电位点之间的阻抗值，它反映了电力系统接地装置对雷电流的整体泄散能力，是衡量、评估系统防雷性能的一项重要指标。当前国内、外相关行业领域对接地装置冲击接地阻抗的测试方式主要有：

1.在理论分析的基础上针对具体的接地装置建立数学物理模型，通过解偏微分方程或差分方程，从而计算求出接地装置的冲击接地阻抗。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对应不同的数学物理模型，通用性差，结果无法验证；

2.在实验室内按比例搭建一个等效的接地装置，然后通过模拟雷电作用情况的方式来测试接地装置冲击接地阻抗，此方式一般只适用于结构较简单的集中接地体的模拟实验，且实验电流要求较大，所需测试设备庞大，不便于现场的实测使用，实用性差；

3.通过将测试所得的工频接地电阻值乘以一个冲击系数，换算出冲击接地阻抗。实际上由于工频接地电阻与冲击接地阻抗分别是接地装置在不同特征电流下所表现出的接地特性，深受电流的散流特性、接地装置结构以及土壤状况等多重因素的影响，二者之间的关系复杂多变，采用冲击系数换算的方式来测试冲击接地电阻，过于片面，其有效性有待深究。

4.根据经验公式进行估算，虽然计算简单方便，但其缺点相较明显，此方式准确性低，仅适用于估算。

有鉴于此，本发明人针对当前行业领域中现有接地装置冲击接地阻抗测试方法及其装置存在的缺点进行深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型的接地装置冲击接地阻抗测试方法和相关装置，该测试方法是通过输出一个幅值较小、波形参数符合标准雷电波要求的冲击电流信号来进行测试，该测试装置具有结构便携、安全性高、实用性强等特点，便于户外现场冲击接地阻抗测试评估工作的开展。

为实现上述目的，本发明所设计的小电流雷电冲击接地阻抗测试方法，通过如下方案实现：

通过冲击信号发生单元产生冲击小电流信号注入接地装置，经接地装置流散入地，冲击信号采样单元捕捉采集流经接地装置的冲击电流以及产生的冲击电压，再经信号处理单元对采样的冲击电流、冲击电压进行滤波、峰值检测比较处理，获得冲击电流峰值I_m及冲击电压峰值U_m，最后结合冲击接地电阻的工程定义R=U_m/I_m，对比较所得的冲击电流峰值I_m及冲击电压峰值U_m进行运算处理，从而获得冲击接地阻抗值。

为了实现上述方法而专门设计的雷电冲击接地阻抗测试装置，它包括：高压转换模块、稳压模块、充电电容模块、波形存储模块、D/A转换模块、功率放大模块、开关控制输出模块、冲击电流采样模块、冲击电压采样模块、滤波模块、录波模块、峰值检测模块、A/D转换模块、ARM处理器、可编程FPGA模块、可充电电池以及电平变换模块；其中：高压转换模块、稳压模块、充电电容模块、波形存储模块、D/A转换模块、功率放大模块以及开关控制输出模块连接构成冲击信号发生单元，用于产生并输出一个幅值较小、波形参数符合标准雷电波要求的冲击小电流信号；冲击电流采样模块及冲击电压采样模块构成冲击信号采样单元，用于捕捉采集接地装置上的冲击电流、冲击电压；滤波模块、录波模块、峰值检测模块、A/D转换模块、ARM处理器和可编程FPGA模块连接构成信号处理单元，用于对采样信号进行滤波、峰值检测比较、运算处理及录波；可充电电池及电平变换模块构成供电单元，为整个测试装置提供电能。

进一步地，该冲击信号发生单元可产生0.25/100us、1/20us、1.2/50us、4/10us、8/20us、10/350us和30/80us冲击波形信号。

进一步地，该冲击信号发生单元的开关控制输出模块接收该冲击信号采样单元反馈的测试回路情况，并与该功率放大模块、充电电容模块共同作用，实现与测试回路最优匹配的冲击电流信号输出。

进一步地，该信号处理单元的录波模块可实时记录冲击测试信号波形。

进一步地，该供电单元的可充电电池采用便携式铅酸蓄电池。