CN111707872B - 接触电阻测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种接触电阻测量方法及装置，用于测量预绞丝与地线接触端口处的接触电阻，涉及接触电阻测量技术领域。该接触电阻测量方法包括：获取满足预设要求的接触电阻变化率的两种不同频率的交流电流；在预绞丝与地线接触端口处加载基于两种不同频率的交流电流，分别测量预绞丝与地线接触端口处的第一电压和第二电压；其中，采用检波法、采样法、热电法、测辐射热法和补偿法中任意一种测量方法测量所述第一电压和所述第二电压；根据第一电压和第二电压，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻。使用该接触电阻测量方法及装置，能够直接测量交流接触电阻，且有效减小接触电阻的测量值与实际值之间存在的误差。

Description

接触电阻测量方法及装置

本发明是申请日为2018年11月12日、申请号为201811344934.1、发明创造名称为“接触电阻测量方法及装置”的分案申请。

技术领域

本申请涉及电阻测量技术领域，具体而言，涉及一种接触电阻测量方法及装置。

背景技术

地线因过热导致断线事故的发生，往往致使大面积的电网停电，甚至引发次生灾害，严重影响电网的安全稳定运行以及人身安全。现有的研究表明，地线悬垂串的预绞丝断口(预绞丝与地线的接触端口)内部是一个主要的发热“瓶颈”点，预绞丝断口接触电阻是导致地线断线的一个重要因素。因此，对于预绞丝断口接触电阻的准确测量，是研究分析其发热特性并提出相关解决措施的一个重要基础。

接触电阻测量属于微电阻测量，目前对接触电阻的主要测量方法为通过电流电压法获得直流接触电阻；而测量交流接触电阻时，也是通过使用电流电压法直接测量获得直流接触电阻来代替交流接触电阻。

但是，当趋肤效应明显时，上述使用电流电压法直接测量获得直流接触电阻来代替交流接触电阻的方法，会使得接触电阻的测量值与实际值存在较大的误差。

发明内容

本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种接触电阻测量方法及装置，使用该接触电阻测量方法及装置，能够直接测量交流接触电阻，且有效减小接触电阻的测量值与实际值之间存在的误差。

为实现上述目的，本申请实施例所采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种接触电阻测量方法，所述方法用于测量预绞丝与地线接触端口处的接触电阻，所述方法包括：

获取满足预设要求的接触电阻变化率的两种不同频率的交流电流；

在预绞丝与地线接触端口处加载基于两种不同频率的交流电流，分别测量预绞丝与地线接触端口处的第一电压和第二电压；

根据第一电压和第二电压，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻。

如上所述，获取满足预设要求的接触电阻变化率的两种不同频率的交流电流的步骤，包括：

任意选定第一交流电流的第一频率，根据所述第一交流电流的第一频率得到对应的第一趋肤深度；

根据第一交流电流的第一趋肤深度和预设要求的接触电阻变化率，得到第二交流电流的第二趋肤深度及第二交流电流对应的第二频率。

如上所述，根据第一电压和第二电压，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻的步骤，包括：

分别根据第一电压和第一交流电流、以及第二电压和第二交流电流，分别计算得到对应的预绞丝与地线接触端口处的第一阻抗和第二阻抗；

根据第一阻抗和第二阻抗，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻。

可选地，在一种实施方式中，根据第一阻抗和第二阻抗，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻的步骤，包括：

根据第一阻抗和第二阻抗，计算得到预绞丝与地线接触端口处的电感，其中，计算过程忽略接触电阻变化率；

根据电感和第一阻抗，或电感和第二阻抗，计算得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻。

可选地，在另一种实施方式中，根据第一阻抗和第二阻抗，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻的步骤，包括：

根据第一阻抗和第二阻抗，计算得到预绞丝与地线接触端口处的阻抗角，其中，计算过程忽略接触电阻变化率；

根据阻抗角和第一阻抗，或阻抗角和第二阻抗，计算得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻。

如上所述，预设要求的接触电阻变化率是指接触电阻变化率不大于百分之五。

可选地，在一种实施方式中，第一频率为高频值，第二频率为非高频值。

可选地，在一种实施方式中，两种不同频率的交流电流的电流有效值相同。

第二方面，本申请实施例还提供一种接触电阻测量装置，包括：获取模块、测量模块和处理模块；

获取模块用于获取满足预设要求的接触电阻变化率的两种不同频率的交流电流；

测量模块用于在预绞丝与地线接触端口处加载基于所述两种不同频率的交流电流，分别测量所述预绞丝与地线接触端口处的第一电压和第二电压；

处理模块用于根据第一电压和第二电压，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻。

如上所述，预设要求的接触电阻变化率是指所述接触电阻变化率不大于百分之五。

本申请的有益效果是：

第一方面，本申请实施例提供的接触电阻测量方法，通过获取满足预设要求(如接触电阻变化率不大于百分之五)的接触电阻变化率的两种不同频率的交流电流，分别测量在预绞丝与地线接触端口处加载基于所述两种不同频率的交流电流时的第一电压和第二电压，并忽略接触电阻变化，进而能够计算得到预绞丝与地线接触端口的接触电阻。因此，本申请实施例提供的接触电阻测量方法，不仅能够测量预绞丝与地线接触端口处的交流接触电阻，而且由于在计算过程中能够忽略接触电阻变化，从而有效减小了接触电阻的测量值与实际值之间存在的误差。另外，本申请实施例提供的该接触电阻测量方法所需检测的数据少，使得检测过程简单、检测准确性更高，从而在保证检测精度的基础上还能防止外界因素的干扰。

第二方面，本申请实施例提供的接触电阻测量装置，使用了如第一方面所述的接触电阻测量方法，因此具备上述第一方面所述的全部有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请提供的地线悬垂串的结构示意图；

图2为本申请提供的接触电阻测量方法的流程示意图；

图3为本申请一种实施方式提供的获取满足预设要求的接触电阻变化率的两种不同频率的交流电流方法的流程示意图；

图4为本申请提供的接触电阻计算方法的流程示意图；

图5为本申请一种实施方式提供的接触电阻计算方法的流程示意图；

图6为本申请另一种实施方式提供的接触电阻计算方法的流程示意图；

图7为本申请提供的接触电阻测量装置功能模块示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1所示，为地线悬垂串的结构示意图。地线悬垂串包括：杆塔紧固件101、杆塔102、悬垂线夹103、预绞丝104、地线105、以及预绞丝与地线接触端口106；其中，预绞丝与地线接触端口106是一个主要的发热“瓶颈”点，预绞丝与地线接触端口106的接触电阻是导致地线105断线的一个重要因素。

目前，由于架空线路绝大多数运行处于交流状态，所以通过交流方式测量预绞丝与地线接触端口106处的接触电阻更符合实际情况。但现有技术中，若采用交流的方式测量预绞丝与地线接触端口106的接触电阻时，需要引入示波器等阻抗角的检测设备仪器，得到所测电流与电压的相位差，测量过程繁琐，且测量数据较多，误差较大。

因此，为研究分析预绞丝与地线接触端口106的发热特性，本申请提供一种接触电阻测量方法，所述方法用于测量预绞丝与地线接触端口106处的接触电阻。

如图2所示，所述方法包括如下步骤：

S110、获取满足预设要求的接触电阻变化率的两种不同频率的交流电流；

具体地，预设要求的接触电阻变化率是指，当分别在预绞丝和地线接触端口处加载两种不同频率的交流电流时，预绞丝和地线接触端口处的接触电阻变化率不大于预设阈值。

例如，在本申请一种实施方式中，预设要求的接触电阻变化率可以为接触电阻变化率不大于百分之五。根据接触电阻变化率不大于百分之五，获取两种不同频率下接触电阻变化在百分之五以内的交流电流，使得分别在预绞丝与地线接触端口处加载两种不同频率的交流电流时，预绞丝与地线接触端口的接触电阻变化可忽略，从而能够有效减小接触电阻的测量值与实际值之间存在的误差。

S120、在预绞丝与地线接触端口处加载基于两种不同频率的交流电流，分别测量预绞丝与地线接触端口处的第一电压和第二电压；

具体地，可通过在预绞丝与地线接触端口处加载第一频率的第一交流电流，并测量得到预绞丝与地线接触端口处的第一电压，以及通过在预绞丝与地线接触端口处加载第二频率的第二交流电流，并测量得到预绞丝与地线接触端口处的第二电压。其中，分别在预绞丝与地线接触端口处加载第一频率的第一交流电流和第二频率的第二交流电流时，预绞丝与地线接触端口处的接触电阻变化率满足上述步骤S110中所述的预设要求。

可选地，在测量第一电压和第二电压时，可采用检波法、采样法、热电法、测辐射热法和补偿法等测量方法，本申请在此不做任何限定。

S130、根据第一电压和第二电压，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻。

具体地，在步骤S120测量得到第一电压和第二电压后，可分别根据第一电压和第一交流电流的大小，以及第二电压和第二交流电流的大小，计算得到分别在预绞丝与地线接触端口处加载第一频率的第一交流电流和第二频率的第二交流电流时，预绞丝与地线接触端口处的第一阻抗和第二阻抗。进一步，由于预绞丝与地线接触端口处的接触电阻变化率满足预设要求，从而可忽略接触电阻的变化，并根据第一阻抗和第二阻抗得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻。

综上所述，本申请提供的接触电阻测量方法，通过获取满足预设要求(如接触电阻变化率不大于百分之五)的接触电阻变化率的两种不同频率的交流电流，分别测量在预绞丝与地线接触端口处加载基于所述两种不同频率的交流电流时的第一电压和第二电压，并忽略接触电阻变化，进而能够计算得到预绞丝与地线接触端口的接触电阻。因此，本申请提供的接触电阻测量方法，不仅能够测量预绞丝与地线接触端口处的交流接触电阻，而且由于在计算过程中能够忽略接触电阻变化，从而有效减小了接触电阻的测量值与实际值之间存在的误差。另外，本申请提供的该接触电阻测量方法所需检测的数据少，使得检测过程简单、检测准确性更高，从而在保证检测精度的基础上还能防止外界因素的干扰。

进一步，本申请提供的该接触电阻测量方法，可以避免直接检测阻抗角，无需引入示波器等检测设备，因此测量设备较少，实际应用时更加方便，而且能够避免检测设备过多而带来的其他测量误差。

如图3所示，在一种实施方式中，上述获取满足预设要求的接触电阻变化率的两种不同频率的交流电流的步骤，包括：

S111、任意选定第一交流电流的第一频率，根据所述第一交流电流的第一频率得到对应的第一趋肤深度；

具体地，在测量预绞丝与地线接触端口的接触电阻时，对于第一交流电流的第一频率可以任意选定，如选定第一频率为高频值或非高频值等。在选定第一频率后，可根据第一交流电流的第一频率得到对应的第一趋肤深度，具体过程如下：

其中，d₁为第一趋肤深度，ω为角频率，μ为磁导率，γ为电导率，f₁为第一频率。

S112、根据第一交流电流的第一趋肤深度和预设要求的接触电阻变化率，得到第二交流电流的第二趋肤深度及第二交流电流对应的第二频率。

具体地，在步骤S111得到第一交流电流的第一频率得到对应的第一趋肤深度后，可根据得到的第一交流电流的第一趋肤深度和预设要求的接触电阻变化率(如接触电阻变化率不大于百分之五)，得到第二交流电流的第二趋肤深度，具体过程如下：

其中，ΔR为不同频率下接触电阻的变化量，R₁为第一频率对应的接触电阻，S₁为第一频率对应的趋肤截面积，ΔS为不同频率下趋肤截面积的变化量，d₁为第一趋肤深度，d₂为第二趋肤深度，r为预绞丝与地线接触端口的截面半径。

在得到第二交流电流的第二趋肤深度后，可根据第二趋肤深度得到第二交流电流的第二频率，具体过程如下：

其中，f₂为第二频率，μ为磁导率，γ为电导率，d₂为第一趋肤深度。

如图4所示，在一种实施方式中，上述根据第一电压和第二电压，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻的步骤，包括：

S131、分别根据第一电压和第一交流电流、以及第二电压和第二交流电流，分别计算得到对应的预绞丝与地线接触端口处的第一阻抗和第二阻抗；

具体地，第一电压和第二电压的值分别通过上述步骤S120所测量得知，第一交流电流和第二交流电流的大小可在加载前进行人为设定或调节，为已知值。因此，第一阻抗和第二阻抗可通过如下过程计算得知：

其中，Z₁为第一阻抗，U₁为第一电压，I₁第一交流电流的有效值；

其中，Z₂为第二阻抗，U₂为第二电压，I₂第二交流电流的有效值。

可选地，第一交流电流与第二交流电流的有效值可以相同，以方便测量过程中对第一电压和第二电压的计算，或方便为预绞丝与地线接触端口处加载第一交流电流和第二交流电流。对于第一交流电流与第二交流电流的有效值大小，可根据具体测量需求设定，本申请在此不做任何限定。

S132、根据第一阻抗和第二阻抗，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻。

具体地，在通过步骤S131获得第一交流电流和第二交流电流，分别对应的预绞丝与地线接触端口处的第一阻抗和第二阻抗后，可按照步骤S132得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻。

如图5所示，在一种实施方式中，上述根据第一阻抗和第二阻抗，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻的步骤，包括：

S1321、根据第一阻抗和第二阻抗，计算得到预绞丝与地线接触端口处的电感，其中，计算过程忽略接触电阻变化率；

具体地，第一阻抗和第二阻抗可分别通过如下表达式表达：

其中，Z₁为第一阻抗，R₁为加载第一交流电流时对应的接触电阻，ω₁为第一电流的角频率，L为电感；

其中，Z₂为第二阻抗，R₂为加载第二交流电流时对应的接触电阻，ω₂为第二电流的角频率，L为电感；

由于计算过程中，忽略了接触电阻变化率，因此，在上述第一阻抗和第二阻抗的表达式中，分别加载第一交流电流和第二交流电流时，对应的接触电阻可认为相等，也即：

R₁＝R₂；

所以，可得：

通过此时第一阻抗的表达式：

以及第二阻抗的表达式：

联立可得电感为：

S1322、根据电感和第一阻抗，或电感和第二阻抗，计算得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻。

具体地，预绞丝与地线接触端口处的接触电阻为：

或

如图6所示，在另一种实施方式中，上述根据第一阻抗和第二阻抗，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻的步骤，包括：

S1323、根据第一阻抗和第二阻抗，计算得到预绞丝与地线接触端口处的阻抗角，其中，计算过程忽略接触电阻变化率；

具体地，第一阻抗和第二阻抗可分别通过如下表达式表达：

其中，Z₁为第一阻抗，R₁为加载第一交流电流时对应的接触电阻，ω₁为第一电流的角频率，L为电感；

其中，Z₂为第二阻抗，R₂为加载第二交流电流时对应的接触电阻，ω₂为第二电流的角频率，L为电感；

由于计算过程中，忽略了接触电阻变化率，因此，在上述第一阻抗和第二阻抗的表达式中，分别加载第一交流电流和第二交流电流时，对应的接触电阻可认为相等，也即：

R₁＝R₂；

所以，可得：

通过此时第一阻抗的表达式：

以及第二阻抗的表达式：

联立可得电感为：

根据所述电感可得到，阻抗角为：

或

S1324、根据阻抗角和第一阻抗，或阻抗角和第二阻抗，计算得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻。

具体地，预绞丝与地线接触端口处的接触电阻为：

R_C＝Z₁cosθ

或

R_C＝Z₂cosθ。

在又一种实施方式中，本申请提供的接触电阻测量方法，在上述任一实施方式的基础上，在步骤S110中，选定第一交流电流的第一频率为高频值，则由

其中，d₁为第一趋肤深度，f₁为第一频率，ω为角频率，μ为磁导率，γ为电导率，可知：

当第一频率为高频值时，第一趋肤深度趋近于0，则当满足预设的接触电阻变化率要求(如接触电阻变化率不大于百分之五)时，由第一实施例中所述的表达式：

可知：第二交流电流对应的第二趋肤深度不能够趋近于0，因此，由

可知：第二交流电流的第二频率为非高频值。

因此，分别在预绞丝与地线接触端口处第一频率为高频值的第一交流电流，以及第二频率为非高频值的第二交流电流时，能够满足预设要求的接触电阻变化率(接触电阻变化率不大于百分之五)。

需要说明的是，在本申请所提供的接触电阻测量方法又一种实施方式中，由第一阻抗或第二阻抗的表达式：

或

可以得知：由于电抗ωL与交流电流的频率成正比例关系，而接触电阻的变化率由于满足可忽略的预设要求，因此，高频交流电流与非高频交流电流引起的电抗变化范围将会远远大于接触电阻的变化范围，阻抗的变化主要是由电抗变化引起，忽略电阻的变化对测量结果并不造成太大的影响，从而使得本申请提供的该接触电阻测量方法，不仅能够测量预绞丝与地线接触端口处的交流接触电阻，而且能够有效降低测量过程中的误差，从而提高了测量的准确性。

如图7所示，本申请还提供一种接触电阻测量装置，包括：获取模块210、测量模块220和处理模块230；获取模块210用于根据预设要求的接触电阻变化率，分别获取第一交流电流的第一频率和第二交流电流的第二频率；测量模块220用于通过分别在预绞丝与地线接触端口处加载第一频率的第一交流电流和第二频率的第二交流电流，分别测量得到预绞丝与地线接触端口处的第一电压和第二电压；处理模块230用于根据第一电压和第二电压，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻。

本申请提供的接触电阻测量装置，使用了上述任一方法实施方式中所述的接触电阻测量方法。因此，本申请提供的接触电阻测量装置具有上述任一方法实施方式中所述的全部有益效果，在此不再赘述。

如上所述，在本申请提供的接触电阻测量装置中，预设要求的接触电阻变化率是指所述接触电阻变化率不大于百分之五。

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

Claims (9)

1.一种接触电阻测量方法，其特征在于，所述方法用于测量预绞丝与地线接触端口处的接触电阻，所述方法包括：

获取满足预设要求的接触电阻变化率的两种不同频率的交流电流；

在预绞丝与地线接触端口处加载基于所述两种不同频率的交流电流，分别测量所述预绞丝与地线接触端口处的第一电压和第二电压；其中，采用检波法、采样法、热电法、测辐射热法和补偿法中任意一种测量方法测量所述第一电压和所述第二电压；

根据所述第一电压和所述第二电压，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻；

所述获取满足预设要求的接触电阻变化率的两种不同频率的交流电流的步骤，包括：

任意选定第一交流电流的第一频率，根据所述第一交流电流的第一频率得到对应的第一趋肤深度；

根据所述第一交流电流的第一趋肤深度和预设要求的接触电阻变化率，得到第二交流电流的第二趋肤深度及所述第二交流电流对应的第二频率。

2.根据权利要求1所述的接触电阻测量方法，其特征在于，所述根据所述第一电压和所述第二电压，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻的步骤，包括：

分别根据所述第一电压和所述第一交流电流、以及所述第二电压和所述第二交流电流，分别计算得到对应的预绞丝与地线接触端口处的第一阻抗和第二阻抗；

根据所述第一阻抗和所述第二阻抗，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻。

3.根据权利要求2所述的接触电阻测量方法，其特征在于，所述根据所述第一阻抗和所述第二阻抗，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻的步骤，包括：

根据所述第一阻抗和所述第二阻抗，计算得到预绞丝与地线接触端口处的电感，其中，计算过程忽略接触电阻变化率；

根据所述电感和所述第一阻抗，或所述电感和所述第二阻抗，计算得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻。

4.根据权利要求2所述的接触电阻测量方法，其特征在于，所述根据所述第一阻抗和所述第二阻抗，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻的步骤，包括：

根据所述第一阻抗和所述第二阻抗，计算得到预绞丝与地线接触端口处的阻抗角，其中，计算过程忽略接触电阻变化率；

根据所述阻抗角和所述第一阻抗，或所述阻抗角和所述第二阻抗，计算得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻。

5.根据权利要求1所述的接触电阻测量方法，其特征在于，所述预设要求的接触电阻变化率是指所述接触电阻变化率不大于百分之五。

6.根据权利要求1所述的接触电阻测量方法，其特征在于，所述第一频率为高频值，所述第二频率为非高频值。

7.根据权利要求1所述的接触电阻测量方法，其特征在于，所述两种不同频率的交流电流的电流有效值相同。

8.一种接触电阻测量装置，其特征在于，包括：获取模块、测量模块和处理模块；

所述获取模块用于获取满足预设要求的接触电阻变化率的两种不同频率的交流电流；

所述测量模块用于在预绞丝与地线接触端口处加载基于所述两种不同频率的交流电流，分别测量所述预绞丝与地线接触端口处的第一电压和第二电压；其中，采用检波法、采样法、热电法、测辐射热法和补偿法中任意一种测量方法测量所述第一电压和所述第二电压；

所述处理模块用于根据所述第一电压和所述第二电压，得到预绞丝与地线接触端口处的接触电阻；

所述获取模块具体用于：任意选定第一交流电流的第一频率，根据所述第一交流电流的第一频率得到对应的第一趋肤深度；根据所述第一交流电流的第一趋肤深度和预设要求的接触电阻变化率，得到第二交流电流的第二趋肤深度及所述第二交流电流对应的第二频率。

9.根据权利要求8所述的接触电阻测量装置，其特征在于，所述预设要求的接触电阻变化率是指所述接触电阻变化率不大于百分之五。

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