CN109490635B - 杆塔接地电阻在线监测系统及在线监测方法 - Google Patents
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Abstract
一种杆塔接地电阻在线监测装置，测量及激励单元(K1)在被测接地回路一个设定高频激励脉冲信号，并感应设定的高频激励脉冲信号的电势；同步开关控制单元(K2)控制辅助接地开关瞬间开合，所述辅助接地开关连接在避雷线和接地体之间，平时保持接地线路正常连接，在测量接地电阻时瞬时断开；能量及控制单元(K3)向测量及激励单元(K1)、同步开关控制单元(K2)发出相应的控制命令。由于采用了电路倍压设计，使得在不进行地面施工前提下完成设备安装，避免了杆塔由于处在山地、沼泽等不能进行地面埋设辅助设备情况下的杆塔接地电阻的实时在线测量。
Description
技术领域
本发明属于电力设备在线测量技术领域，尤其涉及到一种各个类型杆塔接地电阻在线测量的系统。
背景技术
铁塔是高压输电线路沿线的重要组成部分。主要承担着对高压线支撑，绝缘，泄流的作用。它的好坏直接影响输电线路的正常运行。
杆塔接地电阻是影响输电线路跳闸率的重要参数，符合规程要求的接地电阻是安全、稳定地输送电力的保证。因此准确、高效地测量杆塔接地电阻值具有重要的工程意义。
目前，常规的杆塔接地电阻测试方案，主要分为两类：
1.使用接地电阻测试仪等仪器
这种测试方案，不能直接进行测试。因为所有杆塔接地装置都是并联在一起，使用这种注入电流的测试方案，会因接地装置的分流，而导致测试结果偏小，造成很大的数据误差，所以使用注入电流的方案测试，需要将杆塔接地装置与避雷线断开，同时设置辅助电极进行测试。
这种方案有两个弊端，一个是每次拆卸接地导体，工作量很大，二是测试中，只对接地导体进行了测试，却无法测试架空线连接的好坏。
2.使用钳形接地电阻表进行测试
这种方案不需要外接设备电源，不需要断开接地导体，不需要设置辅助电极，测试时只需要用钳表卡在接地导体上，即可测试此杆塔的接地环路电阻。但是，钳形接地电阻表在不断开其它接地线的情况下测量的是铁塔回路电阻，不是铁塔接地电阻。
现有技术中的以上测试方案的不足之处有以下两点：
(1)存在着工作量大，效率低的弊端。要人工进行逐一测试，效率很低，虽然测试的过程时间很短，但是主要的时间浪费在路程和设备拆装上。
(2)因杆塔数量大，所以完成一个测试周期需要的时间长，测试的数据只能反映测量当时的接地情况。这对于不同气候条件下的接地情况无法准确的测试分析，无法及时发现接地不良的故障。
发明内容
为解决现有技术中存在的以上问题，本申请提出了一种杆塔接地电阻实时在线监测装置及在线监测方法。
为实现上述发明目的，本申请具体采用以下技术方案。
一种杆塔接地电阻在线监测装置，包括测量及激励单元K1、所述同步开关控制单元K2、能量及控制单元K3；其特征在于：
所述测量及激励单元K1包括激励线圈、感应线圈，接收能量及控制单元K3的控制命令，通过变频变压器给激励线圈在被测接地回路一个设定高频激励脉冲信号，将感应线圈设置在被测回路上用于感应设定的高频激励脉冲信号的电势；
所述同步开关控制单元K2包括开关控制模块和倍压模块，所述同步开关控制单元K2接收能量和控制单元K3发出的控制命令，通过倍压模块触发开关控制模块控制辅助接地开关瞬间开合，所述辅助接地开关连接在避雷线和接地体之间，平时保持接地线路正常连接，在测量接地电阻时瞬时断开；
所述能量及控制单元K3利用太阳能和后备电池完成整个在线监测装置的电力供应利用无线局域网与公网相结合，实现数据通采集讯汇总传输，向测量及激励单元K1、同步开关控制单元K2发出相应的控制命令。
测量点只有单点接地时候，能够忽略通过避雷线连接的其它杆塔的接地电阻，所以当测量杆塔有多于一个的接地线时候，通过控制辅助接地开关在测量时候瞬时断开完成接地电阻的检测；
所述辅助接地开关为一动态开关，通过倍压整流模块将一个低电压通过电容进行多次交叉充电，使之达到一个高电压，驱动付辅助接地开关瞬时打开为测量端提供条件，当驱动能量耗尽或收到“合”命令时，开关保持“合”状态，保证接地线路的有效工作。
本申请还公开了一种基于前述在线监测装置的杆塔接地电阻实时在线监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1.首先将能量及控制单元中的太阳能控制器安装在杆塔上；
步骤2.将测量及激励单元套装在某一级杆塔接地线上；
步骤3.将杆塔其它接地线与杆塔暂时分离，将同步开关控制单元串接在杆塔和杆塔接地线之间；并将同步开关控制单元牢固固定在杆塔上，接地线牢固固定在同步开关控制单元上；
步骤4.将能量及控制单元的控制线和电源线分别接到测量及激励单元上，打开开关，整个系统将按照预设时间定时测量杆塔接地电阻并上传到后台。
本申请具有以下有益的技术效果：
实现了对于杆塔接地电阻的实时在线监测，对于由于自然环境造成的地质变化、杆塔倾斜等造成的接地电阻变化，直接影响的杆塔供电质量和供电安全。实时监测杆塔的接地电阻，实际间接反映了杆塔接地的一个方面。由于采用了电路倍压设计，使得在不进行地面施工前提下完成设备安装，避免了杆塔由于处在山地、沼泽等不能进行地面埋设辅助设备情况下的杆塔接地电阻的实时在线测量。
附图说明
图1为本发明杆塔接地电阻实时在线监测装置的结构框图；
图2为本发明在现场布置示意图。
图3为本申请杆塔接地电阻实时在线监测装置的结构示意图；
图4为附图3中的测量及激励单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
如附图1所示为本发明的杆塔接地电阻实时在线监测装置的结构框图，包括测量及激励单元K1、所述同步开关控制单元K2、能量及控制单元K3。
所述测量及激励单元K1包括激励线圈、感应线圈，接收能量及控制单元K3的控制命令，通过变频变压器给激励线圈在被测接地回路一个设定高频激励脉冲信号，将感应线圈设置在被测回路上用于感应设定的高频激励脉冲信号的电势；
所述同步开关控制单元K2包括开关控制模块和倍压模块，所述同步开关控制单元K2接收能量和控制单元K3发出的控制命令，通过倍压模块触发开关控制模块控制辅助接地开关瞬间开合，所述辅助接地开关连接在避雷线和接地体之间，平时保持接地线路正常连接，在测量接地电阻时瞬时断开；
所述能量及控制单元K3利用太阳能和后备电池完成整个在线监测装置的电力供应利用无线局域网与公网相结合，实现数据通采集讯汇总传输，向测量及激励单元K1、同步开关控制单元K2发出相应的控制命令。
测量点只有单点接地时候，能够忽略通过避雷线连接的其它杆塔的接地电阻，所以当测量杆塔有多于一个的接地线时候，通过控制辅助接地开关在测量时候瞬时断开完成接地电阻的检测；
所述辅助接地开关为一动态开关，通过倍压整流模块将一个低电压通过电容进行多次交叉充电，使之达到一个高电压，驱动付辅助接地开关瞬时打开为测量端提供条件，当驱动能量耗尽或收到“合”命令时，开关保持“合”状态，保证接地线路的有效工作。
本申请还公开了一种基于前述在线监测装置的杆塔接地电阻实时在线监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1.首先将能量及控制单元中的太阳能控制器安装在杆塔上；
步骤2.将测量及激励单元套装在某一级杆塔接地线上；
步骤3.将杆塔其它接地线与杆塔暂时分离，将同步开关控制单元串接在杆塔和杆塔接地线之间；并将同步开关控制单元牢固固定在杆塔上，接地线牢固固定在同步开关控制单元上；
步骤4.将能量及控制单元的控制线和电源线分别接到测量及激励单元上，打开开关，整个系统将按照预设时间定时测量杆塔接地电阻并上传到后台。
实施例1：
如附图2和附图3所示，测量及激励单元主要有激励线圈，感应线圈，功能模块，储能模块组成。
激励线圈：变频变压器给给激励线圈在被测接地回路一个特定高频激励脉冲信号；
感应线圈：高灵敏抗干扰感应线圈在被测回路上感应一个特定高频脉冲电势；
接地电阻检测采用两组穿过接地线的铁芯线圈，测量时先给被测接地回路一个铁芯线圈加一个特定高频激励脉冲信号，在另一铁芯线圈上将感应出一个特定高频脉冲电势E，在电势E的作用下被测接地回路将产生电流I，通过测量E及I，并通过公式R＝E/I即可得到被测接地回路电阻。采用双线圈法测量接地电阻的原理如下图所示，RX为待测接地电阻，Rearth为大地电阻，R1、R2…Rn为n个并联的接地电阻，则被测回路总电阻Rloop＝RX+Rearth+R1//R2//…//Rn。由于Rearth和R1//R2//…//Rn的并联值都非常小，因此可以认为被测回路电阻Rloop＝RX。
步开关控制单元K2接收控制部分信号和电源。完成弱电倍压成高电压并且接收控制命令接地线路瞬间开合，平时保持接地线路正常连接。
如附图4所示，根据测量原理，
测量点只有单点接地时候，可以忽略通过避雷线连接的其它杆塔的接地电阻，所以当测量杆塔有多于一个的接地线时候，需要在测量时候瞬时断开。所以发明了一个动态开关，通过中心控制板的太阳能进行充电，使用电容倍压设计，是一个低电压通过电容进行多次交叉充电，使之达到一个高电压，驱动接地开关瞬时打开为测量端提供条件，当驱动能量耗尽或收到“合”命令时，开关保持“合”状态，保证接地设备的有效工作。电容储能式靠时间完成的，当电压达到可以动作要求上的电压时候，驱动电压控制继电器闭合，这个开关同时也是控制部分命令发出的控制开关，只有这个继电器闭合时，控制部分才能工作，发出控制命令。
能量及控制单元K3利用无线局域网与公网相结合，实现数据通采集讯汇总传输：同时利用太阳能板给自身电池充电，并将自身储存的电力输送给测量及激励部分，同步开关控制部分部分。
采用无线传输和网络传输结合方式。首先，使用无线传输方案，将一个杆塔不同接地线连接的设备进行通讯。在测量前，确认开关设备储能状态完成，然后发出同步命令，在相同时间(误差不超过10微妙)完成测量设备和辅助开关设备的同步，完成杆塔接电阻辅助开关和测量设备的同步运行，测量完成后，控制设备对辅助接地开关发出“合”命令。确保接地线的正常状态。并将测试数据上传至后台。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种杆塔接地电阻在线监测装置，包括测量及激励单元（K1）、同步开关控制单元（K2）、能量及控制单元（K3）；其特征在于：
所述测量及激励单元（K1）包括激励线圈、感应线圈，接收能量及控制单元（K3）的控制命令，通过变频变压器给激励线圈在被测接地回路一个设定高频激励脉冲信号，将感应线圈设置在被测接地回路上用于感应设定的高频激励脉冲信号的电势；
同步开关控制单元（K2）包括开关控制模块和倍压模块，所述同步开关控制单元（K2）接收能量和控制单元（K3）发出的控制命令，通过倍压模块触发开关控制模块控制辅助接地开关瞬间开合，所述辅助接地开关连接在避雷线和接地体之间，平时保持接地线路正常连接，在测量接地电阻时瞬时断开；辅助接地开关为一个动态开关，通过太阳能进行充电，使用电容倍压设计，对电容进行多次交叉充电，使之达到一个高电压，驱动辅助接地开关瞬时打开为测量端提供条件，当收到“合”命令时，辅助接地开关保持“合”状态，保证接地设备的有效工作；
首先将能量及控制单元中的太阳能控制器安装在杆塔上；将测量及激励单元套装在某一级杆塔接地线上；将杆塔其它接地线与杆塔暂时分离，将同步开关控制单元串接在杆塔和杆塔接地线之间；并将同步开关控制单元牢固固定在杆塔上，接地线牢固固定在同步开关控制单元上；将能量及控制单元的控制线和电源线分别接到测量及激励单元上，所述能量及控制单元（K3）利用太阳能和后备电池完成整个在线监测装置的电力供应，利用无线局域网与公网相结合，实现数据采集通讯汇总传输，向测量及激励单元（K1）、同步开关控制单元（K2）发出相应的控制命令；
在测量前，确认辅助接地开关储能状态完成，能量和控制单元（K3）发出同步命令，在相同时间完成辅助接地开关和测量设备的同步运行，测量完成后，辅助接地开关闭合，确保接地线的正常状态；并将测试数据上传至后台。
2.根据权利要求1所述的杆塔接地电阻在线监测装置，其特征在于：
测量点只有单点接地时候，能够忽略通过避雷线连接的其它杆塔的接地电阻，所以当测量杆塔有多于一个的接地线时候，通过控制辅助接地开关在测量时候瞬时断开完成接地电阻的检测。
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| CN109490635A (zh) | 2019-03-19 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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