【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及輸電線路雷電防護領域，具體說是一種低幅值沖擊電阻測量方法。
技術介紹
輸電線路桿塔接地裝置沖擊接地電阻是輸電線路耐雷水平的主要影響因素，準確測量桿塔接地裝置沖擊接地電阻可以為輸電線路防雷設計提供可靠的依據，提高輸電線路的安全運行水平。桿塔接地裝置沖擊接地電阻是指桿塔接地裝置在雷電流作用下，接地裝置承受的電壓峰值與接地裝置中流過的雷電流峰值的比值：Rch=UmIm]]>式中：Um為接地裝置上雷電壓峰值，Im為接地裝置中流過的雷電流峰值。由于接地裝置的電感效應與土壤火花放電，在實驗室中對接地裝置的沖擊電阻進行測量需要采用大容量的沖擊電流發生器，由于實驗室大容量的沖擊電流發生器體積龐大，受到現場地形的限制，使得工程實際應用中沒有有效的方法現場測量接地裝置的沖擊電阻。在進行輸電線路雷電防護的設計時，一般采用工頻接地電阻結合沖擊系數進行估算。但是沖擊系數為理論推測，不同的土壤環境中與不同尺寸的接地裝置，沖擊系數差異很大，因而現有技術的這種采用工頻接地電阻進行估算的方法會產生很大的誤差，不能滿足工程實際需要，目前對于接地裝置的低幅值沖擊電阻測量還是行業內的空白。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是填補現有技術在接地裝置沖擊電阻測量上的空白，提供一種以火花系數修正桿塔接地裝置的低幅值沖擊電阻測量方法，采用低幅值沖擊電流發生器結合火花系數修正法，測量輸電線路桿塔...
【技術保護點】
一種以火花系數修正桿塔接地裝置的低幅值沖擊電阻測量方法，其特征是：利用便攜式沖擊電流發生器作為信號輸出源，所述便攜式沖擊電流發生器產生的沖擊電流要求滿足：幅值在5A～50A范圍內、波頭時間1.0μs～5.0μs的雙指數波；按照以下步驟進行測量計算：一）、便攜式沖擊電流發生器的分流與分壓輸出端分別連接數字式示波器的兩個獨立通道，以三級法測量方式布置接地裝置，使用不間斷電源供電，從接地極注入沖擊電流，以多通道數字式示波器的兩個獨立通道同時記錄沖擊電流發生器產生的沖擊電流I(t)數據與接地極上響應電壓U(t)的數據；二）、設定采樣間隔Δt，進行采樣，標準雷電流的采樣序列為istd(n)，其中：n為自然數，時間t滿足：t=Δt×n；逐一對每一個標準雷電流的采樣序列進行卷積計算，得到卷積計算后的響應電壓ustd(n)；按照公式（1）計算在標準雷電流作用下的初始沖擊接地電阻值Rc：R=max(ustd(n))max(istd(n))---(1);]]>其中，max(istd(n))表示標準雷電流采樣序列中的最大值，max(ustd(n))表示對應所述標準雷電流序列最大值經過卷積計算后的響應電壓值；...
【技術特征摘要】
1.一種以火花系數修正桿塔接地裝置的低幅值沖擊電阻測量方法，
其特征是：利用便攜式沖擊電流發生器作為信號輸出源，所述便攜式
沖擊電流發生器產生的沖擊電流要求滿足：幅值在5A～50A范圍內、
波頭時間1.0μs～5.0μs的雙指數波；按照以下步驟進行測量計算：
一）、便攜式沖擊電流發生器的分流與分壓輸出端分別連接數字式
示波器的兩個獨立通道，以三級法測量方式布置接地裝置，使用不間
斷電源供電，從接地極注入沖擊電流，以多通道數字式示波器的兩個
獨立通道同時記錄沖擊電流發生器產生的沖擊電流I(t)數據與接地極
上響應電壓U(t)的數據；
二）、設定采樣間隔Δt，進行采樣，標準雷電流的采樣序列為istd(n)，
其中：n為自然數，時間t滿足：t=Δt×n；逐一對每一個標準雷電流的
采樣序列進行卷積計算，得到卷積計算后的響應電壓ustd(n)；按照公式
（1）計算在標準雷電流作用下的初始沖擊接地電阻值Rc：
R=max(ustd(n))max(istd(n))---(1);]]>其中，max(istd(n))表示標準雷電流采樣序列中的最大值，
max(ustd(n))表示對應所述標準雷電流序列最大值經過卷積計算后的響
應電壓值；
三）、計算接地裝置所在土壤的火花系數α，計算步驟如下；
采用場路結合的接地裝置沖擊接地電阻頻域數值仿真算法進行計
算：
a)、在沖擊接地電阻數值仿真系統中輸入接地極的結構、尺寸參
數，土壤參數，迭代誤差ε，根據導體剖分長度Δl進行剖分，
剖分后的導體段數為p，節點個數為q，按照π形等效電路對
剖分后的接地裝置進行建模；
b)、對標準雷電流Istd(t)進行快速傅里葉變換，傅里葉變換采樣周
\t期T=300μs，諧波階次N=20，得到N次諧波分量If，基波頻
率f1=1/T=3333Hz，即一次諧波頻率，第i次諧波頻率fi=f1*i；
c)、根據接地裝置的模型，采用節點電壓法建立方程如下：
AIb=-IdisIf---(3);ZdisIdsi=Φdis---(4);ZbIb=ATΦdisΦn---(5)]]>其中：方程式（3）為節點KCL方程，其中A為關聯矩陣，Ib是剖分導體段的軸向電流，Idis是中點節點對地泄漏電流，If是
注入的標準雷電流；
方程式（4）為中點對地散流約束方程，由所建模中“場
的模型”按照工程電磁場理論建立得到，式中，Zdis為剖分導
體段對地散流的自阻抗與互阻抗矩陣，Φdis是剖分導體段的中
點電壓，Zdis是對地散流矩陣；
方程式（5）為剖分導體段的KVL約束方程，由所建模
中“路的模型”按照電路理論建立得到，式中，Zb是剖分導體
段的自阻抗矩陣、互感矩陣，AT是關聯矩陣A的轉置矩陣，
Φn是節點電壓；
方程式（4）中的對地散流矩陣Zdis按照公式（6）進行計
算：
Zdis(i,j)=14πρ+jωϵr·1LiLj·∫Li∫Lj1r′dljdlj---(6);]]>式中：Li和Lj是第i段與j段兩段導體的長度，r'是兩段導體
表面上的點之間的距離，ρ是土壤的電導率，εr是土壤的介電
常數，ω=2π*fi，fi是第i次諧波頻率；
方程式（5）中自阻抗矩陣Zb按照公式（7）進行計算：
Zii=zii+jωMiiZij=jωMij---(7);]]>其中：Zii和Zij為矩陣元素、ω=2π*fi，zii為自阻抗、Mii為外
自感、Mij為互感，zii按照公式（8）進行計算：
zii=jωμc2πrjωμcσcI0(rjωμcσc)I1(rjωμcσc)---(8);]]>其中：ω=2π*fi，μc是導體的磁導率，σc是導體的電導率，r是
圓柱導體的半徑，I0和I1分別是修正的第一類零階和一階貝賽
爾函數；
Mii按照公式（9）進行計算：
Mii=μ0·l2π(ln2lr-1)---(9);]]>其中：l是導體段的長度，μ0是真空中的磁導率；
Mij按照公式（10）進行計算：
Mij=μ04π∫li∫lj1r′dlj·dli---(10);]]>其中：li和lj是第i段與j段兩段導體的長度，r'是兩段導體表
面上的點之間的距離，μ0是真空中的磁導率；
d)、按照公式（11）計算節點電壓Φn與中點電壓Φdis：
Φdis&P...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱昌成，汪濤，魯海亮，文習山，馮志強，
申請(專利權)人：國家電網公司，國網湖北省電力公司電力科學研究院，武漢大學，
類型：發明
國別省市：北京;11
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