CN113791125B - 一种基于土壤湿度的接地装置优良特性评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于土壤湿度的接地装置优良特性评估系统，所述评估系统的接地装置放置在土壤箱中，土壤箱中填充土壤，土壤箱放置在试验箱中，接地装置连接的接地装置引出线通过高压电缆与超高工作电流发生器的输出端连接，超高工作电流发生器通过超高工作电流发生控制器与控制主机连接；多个水雾发生装置分布于试验箱内侧并通过相对湿度分析控制装置与控制主机连接；超高工作电流传感器套设在高压电缆上，超高工作电流传感器通过超高工作电流响应测试仪与数据采集器连接，数据采集器与控制主机相连；多个湿度传感器分布于土壤箱内，引出土壤箱后与数据采集器连接。该系统有利于提高接地装置优良特性评估的准确性。

Description

一种基于土壤湿度的接地装置优良特性评估系统

技术领域

本发明属于接地装置优良特性评估技术领域，具体涉及一种基于土壤湿度的接地装置优良特性评估系统。

背景技术

目前对土壤接地装置优良特性的评估，主要是在现场对接地装置的工频接地电阻进行测量，然后与标准接地电阻进行对比，从而判断接地装置的优良特性。此方法采用的是与标准对照判断法，使用电压等级也为常规的工频低电压。但是，现有技术存在以下缺点：1、现场环境状况复杂，工频接地电阻的测量会受到多种因素影响。2、各地区土壤状况类型不同，土壤电阻率不同，将接地电阻与标准对比，对于部分土壤情况，判断标准可能存在误差。3、使用的电压等级过低，工频接地电阻对接地装置优良特性评判不精准。4、土壤湿度对土壤电阻率影响较大，现有技术未能考虑土壤湿度变化对接地装置优良特性评判的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于土壤湿度的接地装置优良特性评估系统，该系统有利于提高接地装置优良特性评估的准确性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于土壤湿度的接地装置优良特性评估系统，所述评估系统包括土壤箱、试验箱、接地装置、控制主机、超高工作电流发生器、超高工作电流发生控制器、多个水雾发生装置、相对湿度分析控制装置、超高工作电流传感器、超高工作电流响应测试仪、数据采集器以及多个湿度传感器；所述接地装置放置在土壤箱中，所述土壤箱中填充土壤，所述土壤箱放置在试验箱中，所述土壤箱外壳与试验箱外壳相连，所述试验箱接地，所述接地装置连接接地装置引出线，所述接地装置引出线通过高压电缆与超高工作电流发生器的输出端连接，所述高压电缆上设有通断开关，所述超高工作电流发生器接地，所述超高工作电流发生器与超高工作电流发生控制器连接，所述超高工作电流发生控制器与控制主机连接；所述多个水雾发生装置分布于试验箱内侧，并分别与相对湿度分析控制装置连接，所述相对湿度分析控制装置与控制主机连接；所述超高工作电流传感器套设在高压电缆上，所述超高工作电流传感器的输出端与超高工作电流响应测试仪连接，所述超高工作电流响应测试仪的输出端通过信号电缆与数据采集器连接，所述数据采集器与控制主机相连；所述多个湿度传感器分布于土壤箱内，与接地装置周围的土壤接触，引出土壤箱后通过信号电缆与数据采集器连接。

基于所述评估系统对接地装置进行优良特性评估，包括以下步骤：

S1、获取接地装置的外形尺寸，包括接地装置导体的截面积S和几何尺寸L；将接地装置放置于土壤箱中，安装好所述评估系统；

S2、接通通断开关，控制主机通过超高工作电流发生控制器控制超高工作电流发生器输出峰值为I_m的8/20us的超高工作电流，通过超高工作电流响应测试仪测量接地装置在超高工作电流下的超高工作电流响应，通过湿度传感器检测土壤相对湿度H，并通过数据采集器传输至控制主机；

S3、断开通断开关，通过水雾发生装置产生水雾，调节土壤箱内土壤的相对湿度，使土壤箱内土壤的相对湿度以设定的5％变化梯度在0％-100％之间变化；每调节一次，待水雾完全扩散后，重复步骤S2，获得21组超高工作电流响应数据；

S4、基于得到的21组超高工作电流响应数据，对接地装置进行优良特性评估，具体为：

将得到的21组超高工作电流响应Q_sk代入公式(1)得到21组接地装置优良特性一级评判因子D_1K：

其中，D_1K为第K组测试湿度百分比下接地装置优良特性一级评判因子，Q_sK为第K组测试湿度百分比下超高工作电流响应，Y_L为接地装置几何尺寸修正系数，Y_S为接地装置截面积修正系数，L为所测接地装置几何尺寸，L₁为标准接地装置几何尺寸，S为所测接地装置截面积，S₁为标准接地装置截面积；

将得到的21组测试的相对湿度H代入公式(2)中，得到对应相对湿度下接地装置优良特性二级评判因子D_2K：

其中，D_2K为第K组测试相对湿度下接地装置优良特性二级评判因子，H_K为第K组测试土壤相对湿度，I_m为超高工作电流幅值；

综上，计算考虑土壤湿度的接地装置优良特性评估因素D，

其中，P₁为第一基准权重因子，P₂为第二基准权重因子；

当D∈(0,1.0]时，表征接地装置优良特性良好；当D∈(1.0,+∞])时，表征接地装置优良特性较差，应当尽快检查，维护修缮；从而完成对接地装置的优良特性评估。

进一步地，所述通断开关和超高电压电流传感器设置于试验箱内。

进一步地，所述超高工作电流发生器通过第一接地极接地，所述试验箱通过第二接地极接地。

进一步地，还包括与湿度传感器数量相当的多根钢针，各个湿度传感器分别安装于钢针前端，所述多根钢针前端分别插入土壤箱内的土壤中，后端伸出土壤箱后通过信号电缆与数据采集器连接。

进一步地，所述评估系统设有4个湿度传感器以及4根钢针。

进一步地，所述评估系统设有3个水雾发生装置，所述3个水雾发生装置分别安装于试验箱左、右、上侧的内侧壁上。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明提供了一种基于土壤湿度的接地装置优良特性评估系统，该系统考虑了实际情况中土壤湿度对土壤电阻率的影响，通过改变土壤的相对湿度，得到不同湿度下的评估参数，同时对接地装置进行超高工作电流测试，进而得到更加精准的接地装置优良特性评估参数，从而更加准确地评估接地装置的优良特性，使接地装置的检修更加高效。

附图说明

图1是本发明实施例的系统结构示意图。

图中：1-控制主机；2-超高工作电流发生器；3a-第一接地极；3b-第二接地极；4-数据采集器；5-超高工作电流响应测试仪；6-超高工作电流发生控制器；7a-第一水雾发生装置；7b-第二水雾发生装置；7c-第三水雾发生装置；8-通断开关；9-相对湿度分析控制装置；10-土壤箱；11-试验箱；12-信号电缆；13a-第一钢针；13b-第二钢针；13c-第三钢针；13d-第四钢针；14a-第一湿度传感器；14b-第二湿度传感器；14c-第三湿度传感器；14d-第四湿度传感器；15-超高工作电流传感器；16-高压电缆；17-接地装置；18-接地装置引出线。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，本实施例提供了一种基于土壤湿度的接地装置优良特性评估系统，包括土壤箱10、试验箱11、接地装置17、控制主机1、超高工作电流发生器2、超高工作电流发生控制器6、多个水雾发生装置、相对湿度分析控制装置9、超高工作电流传感器15、超高工作电流响应测试仪5、数据采集器4以及多个湿度传感器；所述接地装置17放置在土壤箱10中，所述土壤箱10中填充土壤，所述土壤箱10放置在试验箱11中，所述土壤箱10外壳与试验箱11外壳相连，所述试验箱11接地，所述接地装置17连接接地装置引出线18，所述接地装置引出线18通过高压电缆16与超高工作电流发生器2的输出端连接，所述高压电缆16上设有通断开关8，所述超高工作电流发生器2接地，所述超高工作电流发生器2与超高工作电流发生控制器6连接，所述超高工作电流发生控制器6与控制主机1连接；所述多个水雾发生装置分布于试验箱11内侧，并分别与相对湿度分析控制装置9连接，所述相对湿度分析控制装置9与控制主机1连接；所述超高工作电流传感器15套设在高压电缆16上，所述超高工作电流传感器15的输出端与超高工作电流响应测试仪5连接，所述超高工作电流响应测试仪5的输出端通过信号电缆12与数据采集器4连接，所述数据采集器4与控制主机1相连；所述多个湿度传感器分布于土壤箱10内，与接地装置17周围的土壤接触，引出土壤箱10后通过信号电缆12与数据采集器4连接。

在本实施例中，所述通断开关8和超高电压电流传感器设置于试验箱11内。试验前进行常规检查正常后，开通通断开关，后续通过超高工作电流发生控制器来进行试验试验电流的控制，整体试验结束后，再关断通断开关，因此通断开关使用不频繁，放在在试验箱内也方便试验。此外，通断开关放置在试验箱内可以提醒在试验箱操作的人员，通断开关状态，防止出现安全事故。

在本实施例中，所述超高工作电流发生器2通过第一接地极3a接地，所述试验箱11通过第二接地极3b接地。

在本实施例中，所述评估系统设有4个湿度传感器14a、14b、14c、14d，还设有与湿度传感器数量相当的4根钢针13a、13b、13c、13d，各个湿度传感器分别安装于钢针前端，4根钢针前端分别插入土壤箱10内的土壤中，后端伸出土壤箱10后通过信号电缆12与数据采集器4连接。

在本实施例中，所述评估系统设有3个水雾发生装置7a、7b、7c，所述3个水雾发生装置分别安装于试验箱11左、右、上侧的内侧壁上，以对土壤箱内土壤进行均匀加湿。

基于上述评估系统，对接地装置进行优良特性评估的方法，包括以下步骤：

S1、获取接地装置17的外形尺寸，包括接地装置17导体的截面积S和几何尺寸L。这里几何尺寸L指接地装置长宽高中的最大尺寸。将接地装置17放置于土壤箱10中，安装好所述评估系统。

S2、接通通断开关8，控制主机1通过超高工作电流发生控制器6控制超高工作电流发生器2输出峰值为I_m的8/20us的超高工作电流，即超高工作电流采用8/20us的波形，其幅值为Im。通过超高工作电流响应测试仪5测量接地装置17在超高工作电流下的超高工作电流响应，通过湿度传感器检测土壤相对湿度H，并通过数据采集器4传输至控制主机1。

S3、断开通断开关8，通过水雾发生装置产生水雾，调节土壤箱10内土壤的相对湿度，使土壤箱10内土壤的相对湿度以设定的变化梯度在0％-100％之间变化；每调节一次，待水雾完全扩散后，重复步骤S2，获得多组超高工作电流响应数据。

S4、基于得到的所有超高工作电流响应数据，对接地装置17进行优良特性评估。

在本实施例中，设定的变化梯度为5％，从而获得21组超高工作电流响应数据；

将得到的21组超高工作电流响应Q_sk代入公式(1)得到21组接地装置优良特性一级评判因子D_1K：

其中，D_1K为第K组测试湿度百分比下接地装置优良特性一级评判因子，Q_sK为第K组测试湿度百分比下超高工作电流响应，Y_L为接地装置几何尺寸修正系数，Y_S为接地装置截面积修正系数，L为所测接地装置几何尺寸，L₁为标准接地装置几何尺寸，S为所测接地装置截面积，S₁为标准接地装置截面积；

将得到的21组测试的相对湿度H代入公式(2)中，得到对应相对湿度下接地装置优良特性二级评判因子D_2K：

其中，D_2K为第K组测试相对湿度下接地装置优良特性二级评判因子，H_K为第K组测试土壤相对湿度，I_m为超高工作电流幅值；

综上，计算考虑土壤湿度的接地装置优良特性评估因素D：

其中，P₁为第一基准权重因子，P₂为第二基准权重因子；

当D∈(0,1.0]时，表征接地装置优良特性良好；当D∈(1.0,+∞])时，表征接地装置优良特性较差，应当尽快检查，维护修缮；从而完成对接地装置的优良特性评估。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于土壤湿度的接地装置优良特性评估方法，其特征在于，包括评估系统，所述评估系统包括土壤箱、试验箱、接地装置、控制主机、超高工作电流发生器、超高工作电流发生控制器、多个水雾发生装置、相对湿度分析控制装置、超高工作电流传感器、超高工作电流响应测试仪、数据采集器以及多个湿度传感器；所述接地装置放置在土壤箱中，所述土壤箱中填充土壤，所述土壤箱放置在试验箱中，所述土壤箱外壳与试验箱外壳相连，所述试验箱接地，所述接地装置连接接地装置引出线，所述接地装置引出线通过高压电缆与超高工作电流发生器的输出端连接，所述高压电缆上设有通断开关，所述超高工作电流发生器接地，所述超高工作电流发生器与超高工作电流发生控制器连接，所述超高工作电流发生控制器与控制主机连接；所述多个水雾发生装置分布于试验箱内侧，并分别与相对湿度分析控制装置连接，所述相对湿度分析控制装置与控制主机连接；所述超高工作电流传感器套设在高压电缆上，所述超高工作电流传感器的输出端与超高工作电流响应测试仪连接，所述超高工作电流响应测试仪的输出端通过信号电缆与数据采集器连接，所述数据采集器与控制主机相连；所述多个湿度传感器分布于土壤箱内，与接地装置周围的土壤接触，引出土壤箱后通过信号电缆与数据采集器连接；

基于所述评估系统对接地装置进行优良特性评估，包括以下步骤：

S1、获取接地装置的外形尺寸，包括接地装置导体的截面积S和几何尺寸L；将接地装置放置于土壤箱中，安装好所述评估系统；

S2、接通通断开关，控制主机通过超高工作电流发生控制器控制超高工作电流发生器输出峰值为I_m的8/20us的超高工作电流，通过超高工作电流响应测试仪测量接地装置在超高工作电流下的超高工作电流响应，通过湿度传感器检测土壤相对湿度H，并通过数据采集器传输至控制主机；

S3、断开通断开关，通过水雾发生装置产生水雾，调节土壤箱内土壤的相对湿度，使土壤箱内土壤的相对湿度以设定的5％变化梯度在0％-100％之间变化；每调节一次，待水雾完全扩散后，重复步骤S2，获得21组超高工作电流响应数据；

S4、基于得到的21组超高工作电流响应数据，对接地装置进行优良特性评估，具体为：

将得到的21组超高工作电流响应Q_sk代入公式(1)得到21组接地装置优良特性一级评判因子D_1K：

其中，D_1K为第K组测试湿度百分比下接地装置优良特性一级评判因子，Q_sK为第K组测试湿度百分比下超高工作电流响应，Y_L为接地装置几何尺寸修正系数，Y_S为接地装置截面积修正系数，L为所测接地装置几何尺寸，L₁为标准接地装置几何尺寸，S为所测接地装置截面积，S₁为标准接地装置截面积；

将得到的21组测试的相对湿度H代入公式(2)中，得到对应相对湿度下接地装置优良特性二级评判因子D_2K：

其中，D_2K为第K组测试相对湿度下接地装置优良特性二级评判因子，H_K为第K组测试土壤相对湿度，I_m为超高工作电流幅值；

综上，计算考虑土壤湿度的接地装置优良特性评估因素D，

其中，P₁为第一基准权重因子，P₂为第二基准权重因子；

当D∈(0,1.0]时，表征接地装置优良特性良好；当D∈(1.0,+∞])时，表征接地装置优良特性较差，应当尽快检查，维护修缮；从而完成对接地装置的优良特性评估。

2.根据权利要求1所述的一种基于土壤湿度的接地装置优良特性评估方法，其特征在于，所述通断开关和超高电压电流传感器设置于试验箱内。

3.根据权利要求1所述的一种基于土壤湿度的接地装置优良特性评估方法，其特征在于，所述超高工作电流发生器通过第一接地极接地，所述试验箱通过第二接地极接地。

4.根据权利要求1所述的一种基于土壤湿度的接地装置优良特性评估方法，其特征在于，还包括与湿度传感器数量相当的多根钢针，各个湿度传感器分别安装于钢针前端，所述多根钢针前端分别插入土壤箱内的土壤中，后端伸出土壤箱后通过信号电缆与数据采集器连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于土壤湿度的接地装置优良特性评估方法，其特征在于，所述评估系统设有4个湿度传感器以及4根钢针。

6.根据权利要求1所述的一种基于土壤湿度的接地装置优良特性评估方法，其特征在于，所述评估系统设有3个水雾发生装置，所述3个水雾发生装置分别安装于试验箱左、右、上侧的内侧壁上。