[发明专利]三维测量工频接地故障地中电流测评装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于三维测量方法的工频接地故障地中电流测评装置。本发明还涉及一种应用上述装置评估地中故障电流下降速的方法。

背景技术

围绕着我国的“西电东输”战略工程，为了满足未来持续增长的电力需求，国家电网公司提出了加快建设由百万伏级交流和正负800千伏级直流系统构成的特高压电网的发展目标，也进一步加快了建设高电压等级、远距离、大容量的输电线路工程。杆塔是输电线路中必不可少的环节，杆塔接地网对于输电系统的安全运行具有重要意义。在电力系统运行维护过程中，大多数输变电线路事故都是由于雷击输电线路或杆塔而引起的跳闸现象所导致的的。杆塔接地网起着快速排泄故障电流、雷电流，降低杆塔电位，保证附近设备和人身安全的作用，是电力系统可靠运行的一个重要保证。

对于杆塔接地系统的设计要满足国标规定的要求，即杆塔接地电阻需要小于国标的规定值。在保证接地系统良好的情况下，人们往往会忽视电流在地中的流动情况，不能及时测算地中工频电流往往会导致严重的后果，交流输电线路单相接地故障时，短路电流一部分经地线回流，一部分经杆塔接地装置入地，这部分电流会影响地下的金属管道，产生感应电动势加快腐蚀等，甚至会通过变压器等接地端流入变压器或其他二次设备影响设备工作，造成严重的经济损失。

目前对接地装置地中散流的研究中，通常只能测得某一方向上的地中散流，测量其他方向的电流需要改变传感器位置，操作过程复杂，测量效率低下，在具体实施过程中很不方便。因此，很有必要开发一套能对地中散流进行多方位测评的实验系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于三维测量方法的工频接地故障地中电流测评装置，该装置能够对工频接地故障地中电流进行测评，且对装置放置方向无要求，布置方便。

本发明的技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种三维测量工频接地故障地中电流测评装置，用于检测试验输电杆塔工频接地故障地中电流的分布情况；工频电流发生模块100的输出端通过铜棒电极130和接地网120构成回路；电流传感单元通过电流测量模块240将所测电流信号传递给上位机230；信号控制平台210的通讯接口通过分别与工频电流发生模块110、电流测量模块240以及上位机模块230相连，以此，所有模块组成一个完整实验系统。所述电流传感单元为三极板电流测量模块，三极板电流测量模块由三组方形铜极板构成，三组方形铜极板由两两正交的绝缘杆支撑固定，每组方形铜极板由两片方形铜板由绝缘杆支撑相对而立，两片铜板上方连有绝缘导线206，电流测量模块240的电流感应单元2400套置在绝缘导线206外围；三极板电流测量模块放置在地中以扁铜地线围绕的圆形区域内，放置深度与放置角度任意。

进一步地，所述工频电流发生模块输出幅值、通断时间可调的50Hz工频电流。

进一步地，所述信号控制平台有通讯接口，通过同轴电缆分别与工频电流发生模块、电流测量模块、上位机模块连接，实现工频电流幅值调节、通断时间调节、电流数据的接收与发送等功能；

所述电流测量模块的电流感应单元2400通过同轴电缆与数据存储转换器连接。

本发明的另一目的是提供一种应用上述装置对地中故障电流进行测评的方法。其具体内容为：

采用以上所述装置的工频接地故障地中电流三维测评方法，测评时将三套电流测量模块平行布置，测得的电流数据矩阵表示为：

其中流经电流感应单元的电流为

进一步地，在所述测评装置中，地中电流下降速率由下式获得：以完成地中电流及电流下降速率计算，并分别显示流经每套三极板电流测量模块的电流波形。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有以下优点：

1)能够准确测得工频集结地故障地中散流，且对电流测量模块的放置方向无要求，可测得各方向的入地电流，布置方便；

2)主要的操作与控制在信号控制平台完成，所测得数据通过上位机模块的计算与处理可获得地中散流波形及电流下降速率，方便对工频接地故障电流地中散流特性进行分析；

3)实验装置操作方便，安全可靠。

附图说明

附图1为本发明一种基于三维测量方法的工频接地故障地中电流测评装置原理图；

附图2为图1中电流测量模块240的电流感应单元2400放大示意图；

附图3为本发明中三极板电流采集装置结构示意图

附图标记说明：