一种杆塔接地状态测试用镀锌电极系统及检测方法与流程

本发明属于杆塔接地状态测试技术领域，具体涉及一种杆塔接地状态测试用镀锌电极系统及检测方法。

背景技术：

开展输电线路杆塔接地电阻测试时，参考电极一般为0.4-1米长，插入土壤中的深度为总长度的80%左右，实际上杆塔接地网的金属电极深度可达1.8-3米，因此参考电极长度的不同对于诊断接地网状态存在明显的差异。

传统的方法是将参考电极远离地网几何尺寸3-5倍的距离，降低深度对测试数据的影响。而研究试验发现，参考电极深度和布置的距离还受到土壤特性和杆塔地势的影响，简单的考虑3-5倍的距离埋设参考电极的方法容易得到不准确的数据，引起误判。因此如何克服现有技术的不足是目前杆塔接地状态测试技术领域亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种杆塔接地状态测试用镀锌电极系统及检测方法。本发明将通过电极深度不同条件下获得的数据用于分析地网的冲击接地阻抗差异性，获得更加精准的冲击接地电阻受地表深度影响而发生的变化情况，从而更加有效的评估杆塔地网释放雷电脉冲信号的能力。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种杆塔接地状态测试用镀锌电极系统，包括：变频试验电源、信号注入电极、信号调理模块、采集模块、微处理器和镀锌电极；

微处理器与变频试验电源相连，用于控制变频试验电源的工作；

变频试验电源的输出端与信号注入电极的输入端相连；

镀锌电极内设有沿纵向深度等间距排列的三个试验参考电极；

三个试验参考电极均与镀锌电极相连接；

三个试验参考电极与信号调理模块的输入端相连；

信号调理模块的输出端与采集模块的输入端相连；

采集模块的输出端与微处理器的输入端相连；

镀锌电极的顶端与变频试验电源的信号地端相连。

进一步，优选的是，所述的信号调理模块包括放大电路和滤波电路。

进一步，优选的是，采集模块为a/d转换器。

进一步，优选的是，相邻两个试验参考电极之间的距离不低于10cm。

本发明同时提供一种杆塔接地状态检测方法，采用上述杆塔接地状态测试用镀锌电极系统，包括如下步骤：

步骤（1），将信号注入电极与杆塔接地引下线连接，将镀锌电极插在杆塔地网土壤中，并确保三个试验参考电极全部位于土壤下方，使得变频试验源的、信号注入电极、杆塔地网、镀锌电极串联形成回路；

步骤（2），变频试验电源在微处理器控制下产生变频电压信号，输入到信号注入电极，之后依次达到杆塔地网、镀锌电极，信号调理模块分别对三个试验参考电极的电压信号进行放大，之后滤波，滤除干扰信号，然后送入采集模块进行模拟数字变换，获得的数字信号再送入微处理器进行分析；

步骤（3），当三个试验参考电极的电压信号v1、v2、v3幅度和相位相差均不超过3%时，则判定地网状态良好；

当三个试验参考电极的电压信号v1、v2、v3幅度差超过3%时，①当相位差小于等于5%，则判定地网工频接地电阻不合格，但冲击接地电阻正常；②当相位差大于5%，则判定地网工频接地电阻和冲击接地电阻不合格；

当个试验参考电极的电压信号v1、v2、v3幅度和相位差均大于5%时，则判定地网工频和冲击接地电阻不合格，有较严重的腐蚀现象。

进一步，优选的是，变频电压信号频率为20000hz-200000hz。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

（1）通过本发明能够准确获知试验参考电极深度不同对检测结果的影响，如果影响明显，应以较深的电极数据为准，或继续加大电极深度。

（2）将通过电极深度不同条件下获得的数据用于分析地网的冲击接地阻抗差异性，获得更加精准的冲击接地电阻受地表深度影响而发生的变化情况，从而更加有效的评估杆塔地网释放雷电脉冲信号的能力。

附图说明

图1为杆塔接地状态测试用镀锌电极系统的结构示意图；

其中，1、变频试验电源；2、信号注入电极；3、信号调理模块；4、采集模块；5、微处理器；6、镀锌电极；7、试验参考电极；8、杆塔地网。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

如图1所示，一种杆塔接地状态测试用镀锌电极系统，包括：变频试验电源1、信号注入电极2、信号调理模块3、采集模块4、微处理器5和镀锌电极6；

微处理器5与变频试验电源1相连，用于控制变频试验电源1的工作；

变频试验电源1的输出端与信号注入电极2的输入端相连；

镀锌电极6内设有沿纵向深度等间距排列的三个试验参考电极7；

三个试验参考电极7均与镀锌电极6相连接；

三个试验参考电极7与信号调理模块3的输入端相连；

信号调理模块3的输出端与采集模块4的输入端相连；

采集模块4的输出端与微处理器5的输入端相连；

镀锌电极6的顶端与变频试验电源1的信号地端相连。

优选，所述的信号调理模块3包括放大电路和滤波电路。

优选，采集模块4为a/d转换器。

优选，相邻两个试验参考电极7之间的距离不低于10cm。

一种杆塔接地状态检测方法，采用上述杆塔接地状态测试用镀锌电极系统，包括如下步骤：

步骤（1），将信号注入电极与杆塔接地引下线相连，将镀锌电极插在杆塔地网土壤中，并确保三个试验参考电极全部位于土壤下方，使得变频试验源的、信号注入电极、杆塔地网、镀锌电极串联形成回路；

步骤（2），变频试验电源在微处理器控制下产生变频电压信号，输入到信号注入电极，之后依次达到杆塔地网、镀锌电极，信号调理模块分别对三个试验参考电极的电压信号（参考变频电源的信号地端形成的电压值）进行放大，之后滤波，滤除杂散干扰信号，然后送入采集模块进行模拟数字变换，获得的数字信号再送入微处理器进行分析；

步骤（3），当三个试验参考电极的电压信号v1、v2、v3幅度和相位相差均不超过3%时，则判定地网状态良好；

当三个试验参考电极的电压信号v1、v2、v3幅度差超过3%时，①当相位差小于等于5%，则判定地网工频接地电阻不合格，但冲击接地电阻正常；②当相位差大于5%，则判定地网工频接地电阻和冲击接地电阻不合格；

当个试验参考电极的电压信号v1、v2、v3幅度和相位差均大于5%时，则判定地网工频和冲击接地电阻不合格，有较严重的腐蚀现象。

其中，电压信号v1、v2、v3幅度和相位相差，均是将最大值减去最小值，所得的差值再除以三者的平均值。

优选，变频电压信号频率为20000hz-200000hz。

应用实例

如图1所示，设镀锌电极长度为2米，镀锌电极应用时，1.8米安插在土壤中。在镀锌电极顶部通过线缆与变频试验电源的信号地端相连。镀锌电极的最下方为锥形结构，在距离锥形尖端20cm处布置有第一试验参考电极，30cm处，40cm处分别布置第二试验参考电极和试验第三参考电极。

设三路试验参考电极分别通过镀锌电极边缘布置的同轴线缆引出。为了方便镀锌电极应用过程中方便的插入土壤，将同轴线缆与镀锌电极可靠固定，使得镀锌电极外形尽可能为圆柱状。镀锌电极的顶部为带环形扣。同轴线缆通过镀锌电极位于土壤上方的环形金属体（环形手柄）引出到信号调理模块。

设三路参考电极经信号调理后，幅值分别为0.8v、0.79v、0.81v，平均值为0.8v，最大偏差为0.01v，误差为0.1/0.8=0.0125=1.25%。小于设定值3%的门限，因此认为工频接地电阻正常。设三路参考电极经信号调理后的相位分别为37.5度、39.5度、34.5度，平均值为37.1，最大误差为2.6度，相对误差为2.6/37.1=0.07=7%，大于5%的门限要求，因此尽管工频接地电阻基本正常，但冲击接地电阻存在不合格的情况。

如实施例，本发明也可计算出常规的绝对工频接地电阻值和冲击接地电阻值，设变频试验源输出电流为2a，注入电极端的电压值为10v，则工频电阻值为5欧姆。如果按照常规的方法计算，则无法区别因不同镀锌电极深度导致的测试数据差异。（从理论上，三个参考电极获得的信号的幅度和相位应基本相同，偏差小于1%）。本发明主要在于发现因不同接地参考电极深度导致的测试值差异，该差异与接地电阻的绝对值考虑之间的关联性、换算关系等，不做本专利权利保护的内容，本实施例仅为通过电极深度差异反映的工频接地电阻特性和冲击电阻特性的健康状态提供解释性说明。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。