[发明专利]应用于变电站防雷接地系统的降阻分析和措施系统

权利要求书

1.应用于变电站防雷接地系统的降阻分析和措施系统，其特征在于包括降阻数据库、降阻问题应用部分和接地电阻在线监测部分；

所述降阻问题应用部分收集现场土壤环境数据，并提取降阻数据库，确定与接地电阻有关的分层排布结构和土质环境数据，计算接地系统地质环境；在数据库中选择解决方式，完成接地系统计算，确定变电站接地形式和结构；

所述接地系统计算流程为：采集土壤电阻率和接地面积数据，经过接地装置热稳定校验，选择接地材料及确定接地材料尺寸，计算变电站接地系统的接地电阻值，效验接地电阻是否满足接地规程所要求的规定值；

若接地电阻值不满足规程规定值，校核接触电位差、跨步电位差值、网孔电压，若校核结果不满足要求，从降阻数据库选择降阻方式，重新根据土壤电阻率，经过接地装置的热稳定校验，确定接地材料的选择及尺寸，重新完成接地电阻计算和效验，直至满足接地规程规定为止，若校核结果满足要求，则接地降阻方式确定；

若满足规程规定值，对接触电位差、跨步电位差值、网孔电压的校核后，若校核结果不满足要求，从降阻数据库选择降阻方式，直至满足接触电位差、跨步电位差值、网孔电压的校核要求为止，若校核结果满足要求，则接地降阻方案确定；

接地电阻在线监测部分测试土壤电阻率；测试接地电阻值、跨步电位差、接触电位差并记录；定期监测已成功解决降阻问题变电站的接地电阻，跨步电位差和接触电位差并记录；

所述降阻数据库包括数据库Ⅰ、数据库Ⅱ和数据库Ⅲ；数据库Ⅰ针对各类型接地降阻问题进行模块化分类；数据库Ⅱ为地勘资料库，包括变电站土壤地质结构、降雨量、环境温湿度及地理环境地勘、接地环境数据，按照影响土壤电阻率对地勘、接地环境资料库内容进行分类；数据库Ⅲ为降阻成功处理数据库；

所述选择接地材料及确定接地材料尺寸包括接地线最小截面的确定、接地网网格以及接地极个数的确定；接地线最小截面式中热稳定系数c＝70，Ig为变电站的单相短路电流，te为短路持续时间；接地极个数＝接地网网格横纵网格焦点个数，接地极之间距离大于5米；土壤电阻率越大接地网网格越密；土壤呈酸性时选用钢接地材料，呈中性或碱性时选用铜接地材料；

所述接地电阻在线监测部分包括DSP控制器、隔离放大滤波模块、变频电源、USB数据通讯模块、显示器和键盘，DSP控制器的A/D模块的信号输入端口与隔离放大滤波模块的信号输出端口相连，DSP控制器的I/O模块的控制信号输出端口与变频电源的控制信号输入端口相连，DSP控制器的通信端口与USB数据通讯模块的通信端口相连，DSP控制器的显示信号输出端口与显示器的显示信号输入端口相连，DSP控制器的数据输入端口与键盘的数据输出端口相连；变频电源的输出端分别与第一输出端子、第二输出端子相连，隔离放大滤波模块的输入端分别与电压互感器输出端、第一电流信号输入端子、第二电流信号输入端子相连；

所述接地电阻在线监测部分进行接地阻抗测量时，变频电源在DSP控制器下输出一个稳定的频率的电压，DSP控制器通过DSP的A/D模块取得电压和电流数据，进行滤波后计算出数字化后的电压U和电流I及其相位差,再进一步计算出阻抗Z48、电阻分量R48和电抗分量X48；当变频电源在DSP控制器下输出另一个稳定的频率的电压，DSP控制器通过DSP的A/D模块取得电压和电流数据，进行滤波后计算出数字化后的电压U`和电流I`及其相位差，计算出阻抗Z52，电阻分量R52和电抗分量X52，Z47，电阻分量R52和电抗分量X52，Z53，电阻分量R53和电抗分量X53，将Z48，Z52，Z47，Z53平均后作为工频阻抗Z50；通过显示器显示，通过USB数据通讯模块和GPRS模块与电脑相连；

所述接地电阻在线监测部分接触电压和接触电位差测试包括以下步骤：

在离被测接地装置较远处打一个地桩作为电流极，该电流极离接地装置边缘的距离取为接地装置最大对角线长度D的4倍以上；第一电流信号输入端子与电流极连接，第二电流信号输入端子接至被试设备的架构，第二输出端子接至设备架构上的A点，A点距地面高度为1.8米；第一输出端子接至模拟脚的电极Pb,电极Pb采用包裹湿布的直径为20cm的金属圆盘，并压上重物；电极Pb中心距设备边缘距离为1米；第一输出端子与第二输出端子间并联等效人体电阻R，R＝1.6KΩ，检测出阻抗值Zt，根据公式Ut＝Zt·IS计算出接触电压，式中Is为被测接地装置内系统单相接地故障电流；Zt为计算接触电压、接触电位差时对应的阻抗值；若电压输入端不并联等效人体电阻R，则所得结果为接触电位差；

建立本系统中的变电站现场接地电阻在线监测系统，即在利用本系统解决接地降阻问题的变电站现场中，安装本系统的接地电阻在线监测系统和预留监测接地电阻的接地桩，按照《接地装置特性参数测量导则》要求完成两部分测试和一个监测，即：第一部分；土壤电阻率测试；为降阻方案出具提供有效地基本数据信息；第二部分，测试接地电阻值、跨步电位差、接触电位差并录入本系统中，以便效验本系统接地方案出具的效果，第三部分，定期监测已成功解决降阻问题变电站的接地电阻，跨步电位差和接触电位差，录入本系统中，反馈实施降阻方案的长期效果。