[发明专利]一种基于GPS源表同步的地网分流向量测试系统及其应用方法

说明书

本发明公开了一种基于GPS源表同步的地网分流向量测试系统及其应用方法，本发明的地网分流向量测试系统采用非主从模式，使用源GPS模块提供秒脉冲沿为各个分流相量的采样触发和总测试电流的控制触发提供同步信号，同一时刻启动各相量采集且秒脉冲沿与恒流源测试信号的过零点同步，恒流源测试信号的相位作为各异地分流向量的参考相位，采集通道所采集的数据基于表GPS模块提供的秒脉冲沿计算时间差，进而得出相对于恒流源测试信号的相位差。本发明实现了源、表同步，且源、表间无需进行数据传输，大幅减小了测试时间，提高了测试效率，同时采用多通道测量、数据采集处理技术，可以同时对多个分流点进行测试，大幅减小测试工作量。

技术领域

本发明涉及工程测量领域，具体涉及一种基于GPS源表同步的地网分流向量测试系统及其应用方法，用于变电站大型地网外引线路的架空地线及金属构架接地对地网参数测试分流影响的测试。

背景技术

根据DL/T475-2017《接地装置特性参数测量导则》规定，大型接地装置的特性参数测试应该包含以下内容：电气完整性测试，接地阻抗测试（含分流测试），场区地表电位梯度分布测试，接触电位差和跨步电位差的测量。在其他接地装置的特性参数测试中应尽量包含以上内容。

变电站接地网是保证变电站电气设备正常和故障情况下，都能安全和可靠运行的主要保护措施。对于有架空避雷线和金属屏蔽两端接地的电缆出现的变电站，在测量接地阻抗时，线路杆塔接地装置和远方地网对试验电流进行分流，对接地装置接地电阻的测试造成很大影响。因此应进行架空避雷线和电缆金属屏蔽的分流测试，对接地阻抗测量值进行修正。

分流系数的测量，首先要对每个分流支路进行分流向量测量，再通过矢量和运算得到分流总向量。分流向量测量包括分流电流的幅值测量和分流电流相对总电流的相差测量，而相差是通过测量分流电流过零点与总电流过零点的时差计算得到的，需要测试仪的功率源与电流测量装置配合工作。

现有的测试系统分流向量测量多采用基于无线射频信号的主从模式，单通道测量，其主要包括下述三种：

1、现有技术一：

如图1所示，该方案的系统包括：功率源、总电流测量装置、分流向量测量装置和数据处理终端。功率源输出总电流为I_m，形成两个分流支路I₁和I₂。其中数据处理终端为主机，总电流测量装置和分流向量测量装置为从机。主机使用无线射频信号控制注入的总测试电流I_m和分流I₂的采样和测量，实现同步和数据传输。该方案利用电流互感器对注入的测试电流取样，经过AD转换和选频滤波运算处理，得到测试电流的波形和相位信息，将该相位信息定义为基准相位无线发射至有无线接收能力的数据处理终端，同时该数据处理终端接收分流向量测量装置测得的分流向量。数据处理终端运算比较分流电流相位与无线接收到的测试电流，可以得到地网分流的向量。

但是，此方案采用电流互感器测量注入的测试电流，由于电流互感器材质、质量及体积导致此方案不适合大体积的杆塔分流向量测量。同时此方案需要分流测量系统工作在主从模式，并依赖无线射频信号进行时间标记的同步和数据传输。利用无线通信技术控制总电流和分流的采样，存在同步时间差，时间差主要由发送软件延迟、发送电路电平转换和无线调至延时、无线传输空间延时、无线借条和接收电路电平转换延迟、接收软件延迟等构成，各个延时时间并不固定，导致测量的分流向量相位差在一个范围内波动，影响测量准确性。当现场存在强电磁干扰，或者总电流、分电流测量点距离较远，有建筑物遮挡了无线数据传输时，会给分流向量测量的同步和数据传输带来严重影响。

2、现有技术二：