CN106093588A - 一种直流接地极接地电阻精确测量系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流接地极接地电阻精确测量系统，其包括接地极、第一接地线、第二接地线、第一隔离刀闸QS1、第二隔离刀闸QS2、换流站、电压互感器、多个遥控刀闸以及电流源；其中，所述第一接地线的近端与电流源的输出端连接，第二接地线的近端连接于换流站的出线龙门架上，第一接地线的远端与第二接地线的远端相连后再连接至接地极；所述电压互感器的一次侧连接至第二接地线上，其二次侧并接一电压表；每个遥控刀闸的一端均连接至第二接地线上，其另一端均接地。同时，本发明还公开了一种直流接地极接地电阻精确测量方法。本发明可对接地极接地电阻进行精确测量，以对接地极的接地电阻是否满足直流输电系统运行进行评估。

Description

一种直流接地极接地电阻精确测量系统和方法

技术领域

本发明涉及直流接地极接地电阻精确测量技术领域，具体涉及一种直流接地极接地电阻精确测量系统及方法。

背景技术

随着中国社会经济的腾飞和科技的不断进步，整个社会对电能的需求越来越大，因此电网规模不断的扩大。然而中国能源分布和经济发展存在严重不对称的问题，东部和南部经济发达能源少，西部能源丰富但经济较落后，因此将西部能源有效的输送到东部和南部，有助于国家经济的可持续发展。高电压直流输电技术因其在远距离大容量输送中优势明显，在中国的大地上已有多交超特高压直流输电系统投入运行。

在土壤电阻率高的地区，需要降低整个直流输电系统接地极的接地电阻，降低整个直流输电系统接地极的接地电阻的方式有两种，一种是采用并联接地极或共用接地极，但由于多个接地极共用时，运行经验表明，由于每个接地极的接地电阻不等，共用接地极的每个接地极入地电流不相等，导致电流分流大的接地极老化和运行情况比较恶劣；另一种则对直流输电系统接地极的接地电阻进行准确测量并评估该接地极是否可以投入直流输电系统中，而现有技术并不能对接地极的接地电阻进行准确测量。

发明内容

本发明的目的之一在于针对上述接地极接地电阻测量精度存在不足，提供一种稳定性好、精度高的直流接地极接地电阻精确测量系统，其对接地极接地电阻进行精确测量，用以评估接地极接地电阻是否满足直流输电系统运行需求。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种直流接地极接地电阻精确测量系统，其包括接地极、第一接地线、第二接地线、第一隔离刀闸QS1、第二隔离刀闸QS2、换流站、电压互感器、多个遥控刀闸以及电流源；其中，所述第一接地线的近端与电流源的输出端均连接于换流站上的一接线端子上，第二接地线的近端和远端分别安装有第一隔离刀闸QS1和第二隔离刀闸QS2，且第二接地线的近端连接于换流站的出线龙门架上，第一接地线的远端与第二接地线的远端相连后再连接至接地极；所述电压互感器的一次侧连接至第二接地线上，其二次侧并接一电压表；每个遥控刀闸的一端均连接至第二接地线上，其另一端均接地。

所述电压表与一第三隔离刀闸QS3串联后再与电压互感器的二次侧并联。

所述电流源包括三相交流电压源、整流变、整流阀、电感L1和保护电阻R1，所述三相交流电压源依次经整流变、整流阀、电感L1和保护电阻R1形成电流源的输出端。

所述遥控刀闸为5个，所述5个遥控刀闸与第二接地线连接点到出线龙门架的距离分别为第二接地线总长度的35％、45％、55％、65％、75％。

本发明的另一目的在于针对上述接地极接地电阻测量精度存在不足，提供一种采用上述的直流接地极接地电阻精确测量系统进行直流接地极接地电阻精确测量的方法，其对接地极接地电阻进行精确测量，用以评估接地极接地电阻是否满足直流输电系统运行需求。其具体包括以下步骤：

步骤1、将第一隔离刀闸QS1、第二隔离刀闸QS2以及多个遥控刀闸均处于断开状态；

步骤2、利用电流源向第一接地线注入电流值为I₁的电流；

步骤3、在第一隔离刀闸QS1、第二隔离刀闸QS2仍处于断开状态时，闭合第i个遥控刀闸，读取此状态下电压表的读数U_i0；然后闭合第一隔离刀闸QS1，此时第二隔离刀闸QS2仍处于断开状态，读取此时电压表的读数U_i1；测量完毕后断开第一隔离刀闸QS1和第i个遥控刀闸；其中，1≤i≤n，n为遥控刀闸的总数；

步骤4、重复步骤3，直至所有的遥控刀闸均执行一次闭合状态下的两次测量；

步骤5、计算接地极接地电阻的阻值R：

$R=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(U_{i1}-U_{i0})}{{\mathrm{nI}}_1}$

步骤6、对接地极接地电阻进行评估，当R<0.5欧时，则该接地极的接地电阻满足直流输电系统运行要求。

本发明与现有技术相比，具有以下的优点：通过研制了高稳、高精度的直流电流测量设备(即电流源)，配合自动化的电压测量装置，实现了直流接地极接地电阻的精确测量，具有直观、快速、高精度等先进的特点，及时准确的掌握了接地极接地电阻是否存在异常的情况。

附图说明

图1为本发明一种直流接地极接地电阻精确测量系统的电路原理图；

图2为电流源的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

请参照图1所示，一种直流接地极接地电阻精确测量系统，其包括接地极1、第一接地线2、第二接地线3、第一隔离刀闸QS1、第二隔离刀闸QS2、换流站5、电压互感器4、多个遥控刀闸以及电流源；其中，第一接地线2的近端(该第一接地线2的近端同时也连接在换流站5的出线龙门架上)与电流源的输出端均连接于换流站5上的一接线端子上，第二接地线3的近端和远端分别安装有第一隔离刀闸QS1和第二隔离刀闸QS2，且第二接地线3的近端连接于换流站5的出线龙门架上，第一接地线2的远端(接地极端)与第二接地线3的远端(接地极端)将产生的接地极电流均传输到共用的接地极1；电压互感器4(例如采用北京新创四方电子有限公司的HV系列电压传感器)的一次侧连接至第二接地线3上，其二次侧并接一电压表，在电压表电路中串接一第三隔离刀闸QS3，电压表读数能够通过无线模块将测量电压值传送给换流站测量系统；每个遥控刀闸的一端均连接至第二接地线3上，其另一端均接地，每个遥控刀闸的刀闸状态均无线传送给换流站测量系统。

请参照图2所示，电流源为一高稳、高精度的直流电流测量设备，其包括三相交流电压源、整流变6、整流阀7、电感L1和保护电阻R1，三相交流电压源依次经整流变6、整流阀7、电感L1和保护电阻R1形成电流源的输出端。其中，整流变6(即整流变压器)用于将输入三相交流电压源变换成整流阀承受的电压值，并能隔离电源侧(整流变6一次侧)与阀侧(整流变6二次侧)的故障，可采用上海柔性电器设备制造有限公司BK-2500VA型整流变；整流阀7用于将整流变6输出的电压变换成直流纹波电流，比如可采用东芝公司SiC肖特基势垒二极管组成整流阀7，采用东芝公司SiC肖特基势垒二极管时，这些二极管正极两两串联后再并联，并联后的正极端通过电感L2后接地，负极端通过电感L1以及保护电阻R1后形成电流源的输出端，连接至换流变的接线端子上。

对直流接地极接地电阻进行精确测量的过程如下：

步骤1、将第一隔离刀闸QS1、第二隔离刀闸QS2以及多个遥控刀闸均处于断开状态；

步骤2、利用电流源向第一接地线2注入电流值为I₁的电流；

步骤3、在第一隔离刀闸QS1、第二隔离刀闸QS2仍处于断开状态时，闭合第i个遥控刀闸，远程读取此状态下电压表(第三隔离刀闸QS3一直处于闭合状态)的读数U_i0；然后闭合第一隔离刀闸QS1，此时第二隔离刀闸QS2仍处于断开状态，读取此时电压表的读数U_i1；测量完毕后断开第一隔离刀闸QS1和第i个遥控刀闸；其中，1≤i≤n，n为遥控刀闸的总数；

步骤4、重复步骤3，直至每个遥控刀闸均执行一次在该遥控刀闸闭合状态下的两次测量(两次测量即在第二隔离刀闸QS2处于断开状态时，第一隔离刀闸QS1分别处于断开和闭合状态下的测量)；

步骤5、计算接地极接地电阻的阻值R：

$R=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}(U_{i1}-U_{i0})}{{\mathrm{nI}}_1}$

在本发明较佳的实施例中，结合步骤3-5，以某二条实际接地线为测量对象，采用5个遥控刀闸且该5个遥控刀闸与第二接地线3连接点到出线龙门架的距离分别为第二接地线3总长度的35％、45％、55％、65％、75％为遥控刀闸的实际位置，得到各遥控刀闸二次测量以及最终的接地极接地电阻，如表1所示：

表1 各遥控刀闸二次测量值以及接地极接地电阻值

步骤6、对接地极接地电阻进行评估，当R<0.5欧或设计要求时，则该接地极满足直流输电系统运行要求。上述接地极接地电阻值0.4604Ω小于0.5Ω，则该接地极的接地电阻满足直流输电系统运行要求，可应用于土壤电阻率高地区的直流输电系统上。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种直流接地极接地电阻精确测量系统，其特征在于，其包括接地极(1)、第一接地线(2)、第二接地线(3)、第一隔离刀闸QS1、第二隔离刀闸QS2、换流站(5)、电压互感器(4)、多个遥控刀闸以及电流源；其中，所述第一接地线(2)的近端与电流源的输出端均连接于换流站(5)上的一接线端子上，第二接地线(3)的近端和远端分别安装有第一隔离刀闸QS1和第二隔离刀闸QS2，且第二接地线(3)的近端连接于换流站(5)的出线龙门架上，第一接地线(2)的远端与第二接地线(3)的远端相连后再连接至接地极(1)；所述电压互感器(4)的一次侧连接至第二接地线(3)上，其二次侧并接一电压表；每个遥控刀闸的一端均连接至第二接地线(3)上，其另一端均接地。

2.根据权利要求1所述的直流接地极接地电阻精确测量系统，其特征在于，所述电压表与一第三隔离刀闸QS3串联后再与电压互感器(4)的二次侧并联。

3.根据权利要求1所述的直流接地极接地电阻精确测量系统，其特征在于，所述电流源包括三相交流电压源、整流变(6)、整流阀(7)、电感L1和保护电阻R1，所述三相交流电压源依次经整流变(6)、整流阀(7)、电感L1和保护电阻R1形成电流源的输出端。

4.根据权利要求1所述的直流接地极接地电阻精确测量系统，其特征在于，所述遥控刀闸为5个，所述5个遥控刀闸与第二接地线(3)连接点到出线龙门架的距离分别为第二接地线(3)总长度的35％、45％、55％、65％、75％。

5.一种直流接地极接地电阻精确测量方法，其特征在于，其采用权利要求1所述的直流接地极接地电阻精确测量系统进行测量，包括以下步骤：

步骤1、将第一隔离刀闸QS1、第二隔离刀闸QS2以及多个遥控刀闸均处于断开状态；

步骤2、利用电流源向第一接地线(2)注入电流值为I₁的电流；

步骤3、在第一隔离刀闸QS1、第二隔离刀闸QS2仍处于断开状态时，闭合第i个遥控刀闸，读取此状态下电压表的读数U_i0；然后闭合第一隔离刀闸QS1，此时第二隔离刀闸QS2仍处于断开状态，读取此时电压表的读数U_i1；测量完毕后断开第一隔离刀闸QS1和第i个遥控刀闸；其中，1≤i≤n，n为遥控刀闸的总数；

步骤4、重复步骤3，直至所有的遥控刀闸均执行一次闭合状态下的两次测量；

步骤5、计算接地极的接地电阻的阻值R：

$R=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}(U_{i1}-U_{i0})}{{\mathrm{nI}}_1}$

步骤6、对接地极的接地电阻进行评估，当R<0.5欧时，则该接地极的接地电阻满足直流输电系统运行要求。