本發(fā)明涉及一種用于確定電力工程設(shè)施或電氣設(shè)施(例如架空線路塔架)的接地設(shè)備的接地阻抗的方法，以及一種用于確定電力工程設(shè)施或電氣設(shè)施的接地設(shè)備的接地阻抗的對(duì)應(yīng)的設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、除了局部接地系統(tǒng)的接地電阻外，具有接地效果的其他組件，如連接到架空線路的地線和與其連接的另外的接地系統(tǒng)，也會(huì)流入接地電阻(例如en?50522中所定義)。特別地對(duì)于交流系統(tǒng)考慮代表接地電極和參考地之間的交流電阻的接地阻抗。除了單位長(zhǎng)度的電阻負(fù)載和單位長(zhǎng)度的橫向電導(dǎo)外，接地阻抗還可以考慮單位長(zhǎng)度的電感和電容。例如，接地阻抗是由連接在一起的接地電極的接地電阻并聯(lián)產(chǎn)生的。例如，這能夠包括架空線路的連接的地線和電纜的金屬護(hù)套的阻抗。

2、可能需要考慮接地電阻的局部部分，即確定局部接地系統(tǒng)的接地阻抗，以便一方面驗(yàn)證(局部)接地設(shè)備的正確安裝(與計(jì)算值/計(jì)劃值比較)，另一方面，確定重復(fù)測(cè)試期間對(duì)接地設(shè)備造成的腐蝕影響。如果這里也考慮到連接的系統(tǒng)，則只能評(píng)估整個(gè)系統(tǒng)的安全性，例如整個(gè)架空線路，但無(wú)法對(duì)特定架空線路塔架的局部接地系統(tǒng)做出精確的說(shuō)明。

3、已知用于確定局部接地阻抗的各種方法。

4、例如，在用于架空線路塔架的方法中，拆除地線，從而在用于測(cè)量的期間暫時(shí)斷開(kāi)與其他接地系統(tǒng)的連接。該方法提供了相對(duì)精確的測(cè)量值，但需要大量工作。例如，存在對(duì)于經(jīng)過(guò)專門(mén)訓(xùn)練的工業(yè)攀爬者來(lái)攀爬電線桿并拆除地線的需要。各種安全方面必須被考慮在內(nèi)。例如，由于均衡電流的流動(dòng)，在拆卸過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)小電弧。因此，可能需要特殊的安全服，例如鏈甲服。此外，由于接地系統(tǒng)在測(cè)量過(guò)程中沒(méi)有完全正常工作，測(cè)量本身可能會(huì)造成安全問(wèn)題。此外，禁用和重新建立連接可能是錯(cuò)誤的來(lái)源。

5、另一種方法使用借助于電流測(cè)量設(shè)備、例如借助于鉗形電流表或傳感器(例如rogowski傳感器)的電流分布的測(cè)量。電流分布的這種測(cè)量通常提供足夠精確的值，但需要在接地系統(tǒng)之間的每個(gè)相關(guān)連接處(例如架空線路塔架的每個(gè)塔架底座)進(jìn)行正確的相電流測(cè)量。因此，對(duì)應(yīng)的測(cè)量設(shè)備的安裝很耗時(shí)，并且需要精確執(zhí)行，以避免不正確的測(cè)量。此外，這種方法需要足夠大的測(cè)試電流，使得所使用的電流測(cè)量設(shè)備引起的測(cè)量誤差對(duì)測(cè)量值的影響微乎其微。

6、此外，使用高頻方法能夠輕松快速地執(zhí)行局部接地阻抗，這在en?50522中也有規(guī)定。然而，這需要相對(duì)較高的頻率來(lái)獲得準(zhǔn)確的測(cè)量值。在5khz的典型測(cè)量頻率下，與移除地線相比出現(xiàn)30％的偏差。測(cè)量頻率高達(dá)25khz的測(cè)量設(shè)備提供了更準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。然而，這使得測(cè)量設(shè)置更加復(fù)雜。例如，為了避免在khz范圍內(nèi)的頻率耦合引起的誤差，可能需要使用屏蔽同軸電纜。此外，寄生電容和電感耦合很容易使測(cè)量失真。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、對(duì)于測(cè)量電力工程設(shè)施的局部接地設(shè)備的接地阻抗需要改進(jìn)的可能性，其提供了足夠準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，并且能夠使用簡(jiǎn)單的方法快速輕松地進(jìn)行。

2、根據(jù)本發(fā)明，提供了一種如獨(dú)立權(quán)利要求中所限定的用于確定電力工程設(shè)施的接地設(shè)備的接地阻抗的方法和用于確定電力工程設(shè)施的接地設(shè)備的接地阻抗的設(shè)備。從屬權(quán)利要求限定了本發(fā)明的實(shí)施例。

3、在根據(jù)本發(fā)明的用于確定電力工程設(shè)施的接地設(shè)備的接地阻抗的方法中，在接地設(shè)備電連接到至少一個(gè)另外的電力工程設(shè)施中的至少一個(gè)另外的接地設(shè)備時(shí)，確定所述接地設(shè)備上的至少兩個(gè)阻抗值。例如，電力工程設(shè)施能夠是架空線路塔架，在確定至少兩個(gè)阻抗值時(shí)，該架空線路塔架經(jīng)由地線連接到另外的接地的架空線路塔架。在每種情況下，利用指定頻率下的相應(yīng)測(cè)試電流確定至少兩個(gè)阻抗值中的每一個(gè)。例如，當(dāng)在每種情況下施加測(cè)試電流時(shí)，能夠經(jīng)由接地測(cè)量相應(yīng)電壓，并以此方式確定相應(yīng)阻抗值。相應(yīng)測(cè)試電流的頻率不同。相應(yīng)測(cè)試電流的頻率例如低于1khz，優(yōu)選地相應(yīng)測(cè)試電流的頻率接近所使用的電源頻率，特別是例如10hz至100hz的電源頻率。測(cè)試電流中的一個(gè)測(cè)試電流能夠例如具有30hz的頻率，并且測(cè)試電流中的另一個(gè)測(cè)試電流能夠例如具有70hz的頻率?？梢源_定兩個(gè)以上的阻抗值，例如在三個(gè)不同頻率或四個(gè)不同頻率下的三個(gè)阻抗值或四個(gè)阻抗值。此外，模型的至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)所述至少兩個(gè)阻抗值確定。該模型表示接地設(shè)備和至少一個(gè)另外的接地設(shè)備。如果有兩個(gè)以上的阻抗值，在確定參數(shù)時(shí)可以考慮所有這些阻抗值。所述至少一個(gè)參數(shù)包括針對(duì)接地設(shè)備的接地阻抗的近似值。

4、通過(guò)使用表示接地設(shè)備和至少一個(gè)另外的接地設(shè)備的模型，可以使用頻率相對(duì)較低的測(cè)試電流，因此測(cè)量所需的工作明顯低于高頻方法。特別是，通過(guò)使用相對(duì)較低的頻率，特別是接近標(biāo)稱頻率或電源頻率的頻率，可以進(jìn)行測(cè)量，從而簡(jiǎn)化了測(cè)量設(shè)置，并使例如電容和電感耦合等潛在誤差源的影響最小化。此外，對(duì)應(yīng)的設(shè)備通常已經(jīng)可用于生成測(cè)試電壓和在上述相對(duì)較低頻率下測(cè)量阻抗值，這能夠與上述方法結(jié)合使用，使得能夠重復(fù)使用這些設(shè)備，并且能夠經(jīng)濟(jì)高效地實(shí)現(xiàn)該方法，例如通過(guò)對(duì)應(yīng)的處理設(shè)備或用于現(xiàn)有處理設(shè)備的軟件程序。

5、所使用的模型代表高壓系統(tǒng)的真實(shí)行為的近似。這允許為接地設(shè)備的接地阻抗確定相對(duì)精確的近似值。

6、根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，模型中的接地阻抗的近似值基本上對(duì)應(yīng)于接地設(shè)備的局部接地電阻。電力工程設(shè)施的接地設(shè)備120例如能夠包括接地網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)狀接地電極。電力工程設(shè)施能夠包括架空線路塔架。另外的電力工程設(shè)施中的每一個(gè)電力工程設(shè)施也能夠包括架空線路塔架。電力工程設(shè)施和另外的電力工程設(shè)施能夠通過(guò)地線彼此電連接。特別是對(duì)于經(jīng)由地線彼此連接的架空線路塔架，借助該模型能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于接地阻抗近似值的高準(zhǔn)確度。

7、根據(jù)實(shí)施例，在模型中，另外的接地設(shè)備的總阻抗由電抗(例如電感)和電阻的串聯(lián)連接表示。例如，電抗和電阻能夠表示鏈?zhǔn)綄?dǎo)體的電感、電容、電阻和/或電導(dǎo)之和，這些鏈?zhǔn)綄?dǎo)體的電感、電容、電阻和/或電導(dǎo)由地線和另外的電力工程設(shè)施的接地設(shè)備形成。特別是在架空線路塔架的情況下，使用該模型，對(duì)地線和與其耦合的另外的接地設(shè)備的描述為局部接地阻抗的近似值提供了高精度。

8、在一個(gè)實(shí)施例中，模型的至少一個(gè)參數(shù)的確定包括數(shù)值近似方法。替代地或附加地，能夠通過(guò)應(yīng)用遺傳算法來(lái)確定模型的至少一個(gè)參數(shù)。例如，所述模型的至少一個(gè)參數(shù)能夠以模型的阻抗值和根據(jù)測(cè)量確定的阻抗值之間的復(fù)電阻平面中的歐幾里德距離變得最小的方式確定。

9、根據(jù)另外的實(shí)施例，為了確定至少兩個(gè)阻抗值中的相應(yīng)阻抗值，通過(guò)輔助接地電極以指定頻率將相應(yīng)測(cè)試電流饋入電力工程設(shè)施的接地設(shè)備。例如，輔助接地電極能夠設(shè)置在距離接地設(shè)備幾米的位置，例如距離接地網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)狀接地電極10米至100米的位置。例如，產(chǎn)生相應(yīng)測(cè)試電流的電流源耦合到輔助接地電極和接地設(shè)備的連接件。相應(yīng)電壓在接地設(shè)備和與接地設(shè)備間隔開(kāi)布置的探頭之間測(cè)量。探頭也能夠設(shè)置在距離接地設(shè)備幾米的位置，例如距離接地網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)狀接地電極10米至100米的位置。相應(yīng)阻抗值根據(jù)相應(yīng)測(cè)試電流、相應(yīng)測(cè)試電流的指定頻率和在每種情況下測(cè)得的電壓來(lái)確定。

10、在另外的方法中，確定耦合到至少一個(gè)另外的接地電力工程設(shè)施的電力工程設(shè)施的接地設(shè)備的折減系數(shù)。折減系數(shù)表示局部接地電極和連接的其他接地系統(tǒng)之間的電流劃分。在該方法中，如上所述確定接地設(shè)備的接地阻抗。此外，使用該模型至少近似地確定或估計(jì)對(duì)于接地設(shè)備和與該接地設(shè)備連接的其他接地設(shè)備的總阻抗。折減系數(shù)根據(jù)接地阻抗和總阻抗確定。因此，除了先前描述的用于確定接地阻抗的測(cè)量之外，因此不需要另外的測(cè)量來(lái)確定折減系數(shù)，使得能夠借助所述模型和已經(jīng)可用的測(cè)量值以簡(jiǎn)單的方式確定折減系數(shù)。

11、先前描述的方法能夠通過(guò)用于電力工程設(shè)施的測(cè)試裝置自動(dòng)執(zhí)行。例如，用于測(cè)試電流饋送的輔助接地電極和用于電壓測(cè)量的探頭能夠安裝并經(jīng)由適當(dāng)?shù)碾姎膺B接件耦合到測(cè)試裝置。此外，該測(cè)試裝置能夠電連接到接地設(shè)備。然后，測(cè)試裝置能夠自動(dòng)地一個(gè)接一個(gè)地饋送具有各種頻率的各種測(cè)試電流，并測(cè)量探頭和接地設(shè)備之間的對(duì)應(yīng)的電壓，以及自動(dòng)確定對(duì)應(yīng)的阻抗值。替代地，具有不同頻率的各種測(cè)試電流也能夠同時(shí)饋入，即疊加，從而在適當(dāng)?shù)臑V波器的幫助下根據(jù)測(cè)量的信號(hào)恢復(fù)每種情況下的相關(guān)頻率分量。借助于能夠在測(cè)試設(shè)備中提供的模型(該模型表示接地設(shè)備和至少一個(gè)另外的接地設(shè)備)，測(cè)試設(shè)備能夠自動(dòng)確定針對(duì)接地設(shè)備的接地阻抗的近似值。此外，測(cè)試設(shè)備能夠自動(dòng)地確定針對(duì)接地設(shè)備的折減系數(shù)。例如，該自動(dòng)確定的值能夠在測(cè)試設(shè)備的顯示設(shè)備上顯示。由于該模型考慮了測(cè)量時(shí)與局部接地設(shè)備電連接的其他接地設(shè)備，因此沒(méi)有必要將局部接地設(shè)備與這些其他接地設(shè)備解耦。例如，在架空線路塔架上進(jìn)行測(cè)量期間，地線能夠繼續(xù)耦合到架空線路塔架和其他架空線路塔架。

12、根據(jù)本發(fā)明，提供了用于確定電力工程設(shè)施的接地設(shè)備的接地阻抗的設(shè)備。該設(shè)備包括測(cè)量設(shè)備，所述測(cè)量設(shè)備被配置為在接地設(shè)備電連接到至少一個(gè)另外的電力工程設(shè)施的至少一個(gè)另外的接地設(shè)備時(shí)，確定接地設(shè)備上的至少兩個(gè)阻抗值。利用指定頻率下的相應(yīng)測(cè)試電流確定所述至少兩個(gè)阻抗值中的每一個(gè)。相應(yīng)測(cè)試電流的頻率不同。該設(shè)備還包括處理設(shè)備，所述處理設(shè)備被配置為根據(jù)所述至少兩個(gè)阻抗值確定模型的至少一個(gè)參數(shù)，該模型表示接地設(shè)備和至少一個(gè)另外的接地設(shè)備。所述至少一個(gè)參數(shù)包括針對(duì)接地設(shè)備的接地阻抗的近似值(即，局部接地阻抗)。

13、所述設(shè)備能夠被配置為執(zhí)行上述方法，特別是使得上述方法的方法步驟由該設(shè)備自動(dòng)執(zhí)行。

14、用于電力工程設(shè)施的測(cè)試裝置可以包括上述設(shè)備。測(cè)試裝置可以具有其他功能，例如用于接線和極性測(cè)試、負(fù)載測(cè)量、保護(hù)繼電器測(cè)試、對(duì)于電流和電壓互感器的傳輸測(cè)量或(微歐姆)電阻測(cè)量的功能。

15、本發(fā)明適用于作為其接地阻抗被確定的電力工程設(shè)施的高壓設(shè)備和中壓或低壓裝備。因此，其接地阻抗被確定的電力工程設(shè)施能夠是例如高壓塔架或低壓塔架。