CN108008195B - 一种输电线路杆塔接地电阻监测系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电线路杆塔接地电阻监测系统，包括若干避雷线、电源模块、数据采集模块、若干电流传感器和中心服务器，所述电流传感器设于所述避雷线上，所述电源模块与所述数据采集模块电连接，所述电流传感器与所述数据采集模块信号连接，所述数据采集模块用于采集所述避雷线上的落雷电流，所述数据采集模块与所述中心服务器信号连接，利用落雷电流作为测量接地电阻的信号源，利用本系统对接地电阻所通过的电流进行实时监测，以便及时发现接地电阻异常，具有效率高、时效性强，可有效解决目前人工工作方式存在的问题，降低人力劳动强度和人工成本。
Description
技术领域
本发明涉及接地电阻检测系统，尤其涉及一种输电线路杆塔接地电阻监测系统及其使用方法。
背景技术
雷击故障是输电线路发生最频繁的故障，是否能够有效地减少雷击故障，很大程度上取决于杆塔的接地情况。雷电击中杆塔时如果存在接地异常，会导致导线和地线之间的压差过大，从而发生反击跳闸故障。提前发现线路杆塔接地电阻的异常，能够帮助电力工作人员做好雷害防范工作。
目前测量接地电阻多采用三极法或钳表法来完成，三极法测量工频电阻需要解开杆塔接地引线并布置电压极和电流极，布线较多，操作繁琐；钳表法利用杆塔回路，不解开接地引线就能够测量杆塔接地电阻，但是测量误差较大。这两种方法是实践中应用最广泛的方法。
这两种方法都是离线测量方法，需要电力人员在现场逐基杆塔进行测量，工作量大、效率低，而且测试效果不能保证。
发明内容
鉴以此，本发明要解决的问题在于提供一种利用落雷电流作为测量接地电阻的信号源，利用本系统对接地电阻所通过的电流进行实时监测，以便及时发现接地电阻异常的一种输电线路杆塔接地电阻监测系统。
一种输电线路杆塔接地电阻监测系统，包括若干避雷线、电源模块、数据采集模块、若干电流传感器和中心服务器，所述电流传感器设于所述避雷线上，所述电源模块与所述数据采集模块电连接，所述电流传感器与所述数据采集模块信号连接，所述数据采集模块用于采集所述避雷线上的落雷电流，所述数据采集模块与所述中心服务器信号连接。
优选地，所述电流传感器与所述数据采集模块信号连接，所述数据采集模块用于采集所述避雷线的落雷电流，所述数据采集模块与所述中心服务器信号连接。
优选地，所述电流传感器采用不同量程。
优选地，所述数据采集模块包括A/D转换器和FPGA芯片，所述FPGA芯片用于控制所述AD转换器进行采样，所述A/D转换器和FPGA芯片之间信号相连。
优选地，还包括无线发送模块，所述无线发送模块分别与所述中心服务器和数据采集模块信号连接，所述电源模块与所述无线发送模块电连接。
优选地，还包括GPS对时模块，所述电源模块与所述GPS对时模块电连接，所述GPS对时模块与所述无线发送模块信号连接。
一种输电线路杆塔接地电阻监测系统的使用方法，包括以下步骤：
S1：利用多种量程的电流传感器对不同大小的落雷电流进行相应的采集；
S2：利用所述FPGA芯片控制所述A/D转换器对电流传感器所采集的落雷电流信号进行采样；
S3：通过所述无线发送模块将所述A/D转换器对电流传感器所采集的落雷电流信号发送至中心服务器；
S4：通过GPS对时模块确定雷击时落雷电流经过数据采集模块的时间点，并根据光速和GPS对时模块所采集的雷击时间点判断雷击位置；
S5：利用中心服务器对相邻避雷线上落雷电流波形之间的差值运算，并对差值电流进行积分以获得雷击位置附近的五基杆塔分别入地的电荷量；
S6：绘制出各基杆塔入地的电荷量后，对各点进行指数曲线拟合，并绘制成曲线，如果指数拟合曲线与实际测量点之间的均方根误差变大，则认为接地电阻阻值有变化，因此可判断接地电阻存在异常。
进一步的，FPGA芯片的采样频率为20MHZ。
本发明的有益效果在于：
本发明所提供的一种输电线路杆塔接地电阻监测方法及监测系统，利用落雷电流作为测量接地电阻的信号源，利用本系统对接地电阻所通过的电流进行实时监测，以便及时发现杆塔接地电阻异常，具有效率高、时效性强，可有效解决目前人工工作方式存在的问题，降低人力劳动强度和人工成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种输电线路杆塔接地电阻监测系统示意图；
图2是本发明一种输电线路杆塔接地电阻监测系统的使用方法中存在异常电阻时入地电荷量的示意图。
图中，1为GPS对时模块，2为避雷线，3为电源模块，4为数据采集模块，5为电流传感器，6为中心服务器，7为A/D转换器，8为FPGA芯片，9为无线发送模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
参见图1，一种输电线路杆塔接地电阻监测系统，包括若干避雷线2、电源模块3、数据采集模块4、若干电流传感器5和中心服务器6，所述电流传感器5设于所述避雷线2上，所述电源模块3与所述数据采集模块4电连接，所述电流传感器5与所述数据采集模块4信号连接，所述数据采集模块4用于采集所述避雷线2上的落雷电流的数据，所述数据采集模块4与所述中心服务器6信号连接，利用落雷电流作为测量接地电阻的信号源，利用本系统对接地电阻所通过的电流进行实时监测，以便及时发现接地电阻异常，具有效率高、时效性强，可有效解决目前人工工作方式存在的问题，降低人力劳动强度和人工成本。
具体的，所述电流传感器5采用不同量程，通过落雷的电流大小可以使用相应电流量程的电流传感器5，由于落雷电流具有较大的随机性，其幅值可能小到几千安培，也可能大至十万安培，因此通过不同量程的电流传感器5可以提高测量落雷电流的准确性。
具体的，所述数据采集模块4包括A/D转换器7和FPGA芯片8，所述FPGA芯片8用于控制所述AD转换器7进行采样，所述A/D转换器7和FPGA芯片8之间信号相连，通过所述FPGA芯片8控制所述A/D转换器7可以对落雷电流进行高速采样，从而实现落雷电流的精确测量。
具体的，还包括无线发送模块9，所述无线发送模块9分别与所述中心服务器6和数据采集模块4信号连接，所述电源模块3与所述无线发送模块9电连接，通过所述无线发送模块9，可以快速将A/D转换器7的采样信号发送至中心服务器6。
具体的，还包括GPS对时模块1，所述电源模块3与所述GPS对时模块10电连接，所述GPS对时模块1与所述无线发送模块9信号连接，所述GPS对时模块1用于记录落雷的时间点，并将落雷的时间点的数据发送至中心服务器6，便于后续对落雷位置的计算。
参见图2，G0为雷击点所在杆塔的接地电阻，其一侧的接地电阻分别为GR1、GR2、GR3、GR4、GR5、GR6、GR7，一种输电线路杆塔接地电阻监测系统的使用方法，包括以下步骤：
S1：利用多种量程的电流传感器5对不同大小的落雷电流进行相应的采集；
S2：利用所述FPGA芯片8控制所述A/D转换器7对电流传感器5所采集的落雷电流的信号进行采样；
S3：通过所述无线发送模块9将所述A/D转换器7对电流传感器5所采集的落雷电流的信号发送至中心服务器6；
S4：通过GPS对时模块1确定雷击时落雷电流经过数据采集模块4的时间点，并根据光速和GPS对时模块1所采集的雷击时间点判断雷击位置；
S5：利用中心服务器6对相邻避雷线2上落雷电流波形之间的差值运算，并对差值电流进行积分以获得雷击位置附近的五基杆塔分别入地的电荷量；
S6：绘制出各基杆塔入地的电荷量后，对各点进行指数曲线拟合，并绘制成曲线，如果指数拟合曲线与实际测量点之间的均方根误差变大，则认为接地电阻阻值有变化，因此可判断接地电阻存在异常。
进一步的，FPGA芯片8的采样频率为20MHZ，由于雷电流具有较大的随机性，其波头陡度、波头时间都存在较大的分散性，因此需要进行高速采样，避免差生过大的误差。
当避雷线2上发生雷击时，通过A/D转换器7测量避雷线2上的电流，并通过无线发送模块9将A/D转换器7所测得的数据传至中心服务器6；通过中心服务器6对相邻避雷线2上的电流波形进行差值运算，得到五基杆塔的入地电流波形，通过对入地电流进行积分获得经雷击位置附近的五基杆塔入地的电荷量大小。绘制出雷击位置附近的五基杆塔入地的电荷量后，对各个落雷点的电荷量进行指数曲线拟合并绘制成曲线，然后观察是否存在如图2中GR2所示的异常点。如果拟合指数曲线与实际测量点之间的均方根误差变大，则认为接地电阻阻值有变化，因此可判断接地电阻存在异常，实现对基杆塔冲击接地电阻的实时监测，然后再通过GPS对时模块10确定雷击时间点，并利用双端定位及电流方向共同确定雷击点，从而判断异常接地电阻的具体位置，通过及时发现杆塔接地电阻异常并采取接地改造措施，降低输电线雷电反击跳闸率，提高输电线运行安全性，而且效率高，可迅速得知检测结果，便于后续的维修和运营。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (2)
1.一种输电线路杆塔接地电阻监测系统的使用方法，其特征在于，所述监测系统包括若干避雷线、电源模块、数据采集模块、若干电流传感器和中心服务器，所述电流传感器设于所述避雷线上，所述电源模块与所述数据采集模块电连接，所述电流传感器与所述数据采集模块信号连接，所述数据采集模块用于采集所述避雷线上的落雷电流，所述数据采集模块与所述中心服务器信号连接；
所述电流传感器采用不同量程；
所述数据采集模块包括A/D转换器和FPGA芯片，所述FPGA芯片用于控制所述A/D转换器进行采样，所述A/D转换器和FPGA芯片之间信号相连；
还包括无线发送模块，所述无线发送模块分别与所述中心服务器和数据采集模块信号连接，所述电源模块与所述无线发送模块电连接；
还包括GPS对时模块，所述电源模块与所述GPS对时模块电连接，所述GPS对时模块与所述无线发送模块信号连接；
还包括以下使用步骤：
S1：利用多种量程的电流传感器对不同大小的落雷电流进行相应的采集；
S2：利用所述FPGA芯片控制所述A/D转换器对电流传感器所采集的落雷电流信号进行采样；
S3：通过所述无线发送模块将所述A/D转换器对电流传感器所采集的落雷电流信号发送至中心服务器；
S4：通过GPS对时模块确定雷击时落雷电流经过数据采集模块的时间点，并根据光速和GPS对时模块所采集的雷击时间点判断雷击位置；
S5：利用中心服务器对相邻避雷线上落雷电流波形之间的差值运算，并对差值电流进行积分以获得雷击位置附近的五基杆塔分别入地的电荷量；
S6：绘制出各基杆塔入地的电荷量后，对各点进行指数曲线拟合，并绘制成曲线，如果指数拟合曲线与实际测量点之间的均方根误差变大，则认为接地电阻阻值有变化，因此可判断接地电阻存在异常。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路杆塔接地电阻监测系统的使用方法，其特征在于，FPGA芯片的采样频率为20MHZ。
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