CN101949979A - 一种变压器接地线电阻的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变压器接地电阻的测量方法，其步骤包括：1)将变压器接地线穿过一个N匝激励线圈和一个n匝响应线圈，在激励线圈端不加激励电压信号的情况下，测量出响应线圈输出端输出的干扰电压值Ug；2)在激励线圈的输入端加入一个特定频率特定幅度的激励电压信号Ui，Ui耦合到接地线上，在接地线产生感应电流I；3)接地线上电流I通过响应线圈产生响应电流Io＝I/n，测量出此时的响应线圈上输出的感应电压Uo＝Io×Ro，Ro为响应线圈输出端电阻；4)通过公式Ui×Ro/(N×n×(Uo-Ug)得出接地电阻Rx大小。本发明的方法，提高了测量电阻值的准确度、减少了接地线上电流对测量电阻的影响。

Description

一种变压器接地线电阻的测量方法

技术领域

本发明属于变压器接地线电阻测量技术领域，涉及到一种提高接地线电阻测量精度的方法。

背景技术

在建设智能电网时期，国家电网供电部门对供电质量的考核要求越来越高。其中台区变压器接地线接的良好与否，直接关系到用户的安全用电。如果接地不良，轻则损坏用户电器设备，重则可能引起火灾等，对人们的财产和生命安全造成严重损失。因此进行接地线电阻监测，是保证电力安全生产的重要举措。

现有技术中对接地电阻进行实时监测的设备，能够在线实时的监控台区变压器接地线电阻值大小，超出接地线安全电阻值后，可以时实报警，避免由于接地线电阻过高或接地线断开，造成变压器烧毁等影响。目前，由互感器原理进行设计的接地电阻测量设备在理想的情况下，测出的电组值比较准确。但是台区变压器的接地线上会有各种频率的交流电流，严重的影响了接地电阻测量精度。

测量接地电阻的原理如图1所示。首先通过激励线圈，将一个特定频率特定幅值的电压信号耦合到接地线上，在接地线产生一个感应电动势，此电动势除以接地电阻值，得到特定频率的电流值，这个电流使响应线圈上产生感应电流，在输出电阻上产生感应电压。然后，通过测量感应电压大小而得出接地电阻大小。在图1中，Ui为已知特定频率特定幅值的电压，其耦合到接地线上的感应电动势E＝Ui/N(N为激励线圈的匝数)，得到接地线上电流I＝E/Rx(Rx为接地电阻值)。根据互感器工作原理，在响应线圈中感生出的感应电流Io＝I/n(n为响应线圈匝数)，响应线圈末端电压应为Uo＝Io×Ro(Ro为响应线圈输出端电阻)。经过计算最终可以得到计算公式1 Rx＝Ui×Ro/(N×n×Uo)，其中激励电压Ui一定，激励线圈的匝数N、响应线圈的匝数n和响应线圈输出电阻端Ro均为常数，根据测量得到Uo值即可以算出接地电阻值Rx。

在理想环境中这个根据公式1确实能够得到接地线的电阻值，事实上接地电阻在实际环境测得值和实际值有一定的误差，究其原因就是接地线上总或多或少有非激励信号产生的各种频率电流的干扰，其中包括50HZ正市电电流干扰。实际测量中，激励电压虽然使用了与电力线上不同频率的Ui，利用滤波器可以将地线上的干扰电流(包括50HZ市电电流)干扰滤除。但是，任何一个滤波器的不可能将干扰电流滤除干净，并且在后级的一级放大电路、二级放大电路中还会将干扰电流也做相应的放大，尽管在放大前已经过滤波，但还是会对测量电路造成严重的影响。接地线上电流的变化，和激励电流值一起造成响应线圈中感应电压的变化。就是说在接地电阻值一定的情况下，由于接地线电流的变化会造成测得的Uo变化，从而引起测得的接地电阻Rx有误差。

为了减少这种由于测量方法上带来的误差、需要一种提高测量精度的方法。

发明内容

本发明正是针对目前变压器台区接地电阻测量方法存在的技术问题，提出了一种提高配电变压器接地线电阻测量精度的测量方法。

为了达到本发明的目的，采用的技术方案该书如下：

一种变压器接地线电阻测量方法，其步骤包括：

1)将变压器接地线穿一个N匝激励线圈和一个n匝响应线圈，在不加电压信号的情况下测量出接地线上的干扰电压值Ug；

2)在激励线圈的输入端加入一个特定频率特定幅度的激励电压信号Ui，Ui耦合到接地线上，在接地线产生感应电流I；

3)接地线上电流I通过响应线圈产生响应电流Io＝I/n，测量出此时的响应线圈上输出的感应电压Uo＝Io×Ro，Ro为响应线圈输出端电阻；

4)通过公式Rx＝Ui×Ro/(N×n×(Uo-Ug)得出接地线电阻Rx大小。

所述步骤1)测量响应线圈上输出的感应电压即为干扰电压值Ug。

所述步骤2)电压信号采用的频率为1.6KHZ。

所述步骤3)测量时等待一定的时间使电流稳定。

所述步骤4)采用单片机处理计算接地电阻值时的计算公式。

上述步骤中，将响应线圈输出的电压信号通过校准参数转换为单片机处理的电压信号。

与现有技术相比，本发明测得干扰电流在响应线圈上产生的感应电压；推算出精确的计算公式；通过本发明的方法，提高了测量电阻值的准确度、减少了接地线上电流对测量电阻的影响。本发明的方法可以提高接地电阻测量的精度。

附图说明

图1接地电阻测量原理示意图；

图2加入干扰电流的接地电阻测量原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明的具体实施过程，但不以任何方式限制本发明的范围。

为了减小接地线电阻测量的误差，需要去除接地线上干扰电流引起的感应电压值，如果能够测得接地线上干扰电流引起的感应电压值，并把这个因素考虑进去，就可以计算出较精确的接地线电阻值。

如图2所示，把接地线上干扰电流在响应线圈上产生的电压定为Ug，计算公式可以修订为公式2 Rx＝Ui×Ro/(N×n×(Uo-Ug))。接地线电流感应电压Ug可以通过在激励线圈上不加入激励电流时测得，再加上激励线圈工作测得的感应电压Uo就可以计算出精确的接地线电阻值。

其测量方法的具体步骤如下：

(1)测量出不加激励电流时的干扰电压值Ug

接地线干扰电流Ig在响应线圈上产生的感应电压Ug，可以通过在激励线圈上不加入激励电流时测得。将变压器接地线穿过一个N匝激励线圈和一个n匝响应线圈，在激励线圈上不加激励电压信号的情况下，测量出响应线圈输出的干扰电压值Ug。

(2)测量得出激励时响应线圈输出电压值Uo

将一个固定频率固定幅值的电压信号Ui耦合到接地线上(频率要求与市电50HZ相差较大即可，例如本发明采用了1.6KHZ频率；幅度要求在峰峰值在-5V到+5V之间，频率确定后，同一电路电压幅值固定不变)，接地线产生感应电动势E，E＝Ui/N，其电动势在接地线产生电流I＝E/Rx，Rx为接地线电阻；接地线上电流在响应线圈上产生响应电流Io＝I/n，测量出此时响应线圈上的感应电压Uo＝Io×Ro，Ro为响应线圈输出端电阻；

测得Ug后，在激励线圈上加入激励电流，状态稳定后，可以测得此时的响应线圈上的感应电压Uo。此时，测量得到的值Uo为接地线上存在干扰电流和激励产生电流同时存在情况下，在响应线圈上产生的输出电压。

(3)计算接地电阻值

如果用现有技术中公式1 Rx＝Ui×Ro/(N×n×Uo)计算输出电阻，直接将Uo代入公式中。肯定会产生一定误差。

现在将Uo分解为Ug和Uo′，那么Uo′＝Uo-Ug。Uo′为理想情况下，只有激励电流，没有干扰电流的情况下，测量得到的响应线圈输出电压值。将Uo′代入公式1，即得到公式2 Rx＝Ui×Ro/(N×n×(Uo-Ug)。用这个公式，代入步骤(1)、(2)得到的Uo和Ug，即可以计算得到更精确的接地电阻值。

本发明的方法可以采用单片机处理器完成接地电阻计算，并采用信号放大和有源滤波、软件滤波算法，滤除了电力系统环境中的工频干扰等，利用欧姆定律求出电阻。

本发明的方法在测量时，每次施加激励信号后，需等待一定的时间来使电流稳定；经电流互感器采样得到的电压值要经过两次信号放大，两次滤波，然后才送入A/D转换模块进行转换，通过校准参数转换后的数据可以由单片机处理器进行处理，由软件计算出电阻值。

此处叙述的示例方案仅仅是对本发明原理的解释。不应以任何方式，利用上面的叙述限制本发明的范围。本领域的专业人士，可以利用本发明的原理，设计各种不同的实施方案，而不超出本发明的范围。

Claims (6)

1.一种变压器接地线电阻的测量方法，其步骤包括：

1)将变压器接地线穿一个N匝激励线圈和一个n匝响应线圈，在不加电压信号的情况下测量出接地线上的干扰电压值Ug；

2)在激励线圈的输入端加入一个特定频率特定幅度的激励电压信号Ui，Ui耦合到接地线上，在接地线产生感应电流I；

3)接地线上电流I通过响应线圈产生响应电流Io＝I/n，测量出此时的响应线圈上输出的感应电压Uo＝Io×Ro，Ro为响应线圈输出端电阻；

4)通过公式Rx＝Ui×Ro/(N×n×(Uo-Ug)得出接地线电阻Rx大小。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)测量响应线圈上输出的感应电压即为干扰电压值Ug。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)电压信号采用的频率为1.6KHZ。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)测量时等待一定的时间使电流稳定。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)采用单片机处理计算接地电阻值时的计算公式。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，将响应线圈输出的电压信号通过校准参数转换为单片机处理的电压信号。

Images