对接地电阻测量仪的改进

龚志峰张婧李炜丁斌

摘要：具有输电线路短路保护功能的冲击接地电阻测量仪的实现能有效监测铁塔接地电阻，同时提高对地放电与线路雷击事故的定位精度，在极大的加强事故检查准确性与时效性的同时，还通过有效监测接地电阻率适时有效的改善接地措施，降低雷击跳闸事故的发生。除此之外，本系统可准确检测到没有导致跳闸的雷击事件，可有效加强线路管理程度，真正做到有防、有测精确定位，防患于未然。

关键词：接地电阻接地测量实时监测监测监控电阻测量

概述

具有对地放电保护功能的接地冲击电阻测量仪的由接地冲击电阻测量与对地放电定位系统平台软件、数据集线器、测量终端组成；分别实现接地冲击电阻的自动化监测、数据收集、数据分析工作。本接地冲击电阻测量仪的成功研发主要解决了包括无线自动接力、互感器取电、测量接地冲击电阻、对地放电定位检测、雷击事故薄弱点分析等相关技术科研攻关。

主要技术内容

具有对地放电保护功能的接地冲击电阻测量仪的由接地冲击电阻测量与对地放电定位系统平台软件、数据集线器、测量终端组成；

接地测量监控系统平台由三维实景地理信息系统组成，平台软件由数据存储系统、实景地理信息系统、数据处理系统等三大部分组成，其中数据存储系统与数据处理系统运行于服务器，实景地理信息系统运行于办公电脑。

为充分发挥“接地测量监控系统平台”的数据化、信息化、直观化，并加强信息共享、信息互通性。自主研发了自主知识产权的数据库与服务器系统，实现实时在线监测信息、分析报表信息、杆塔缺陷信息、杆塔属性信息、巡视轨迹信息、巡视路网信息、海量实景地理信息数据等大量信息的整合、存储与处理，同时该信息中心兼具处理杆塔监测数据预警、自动巡视到位信息的处理，并为生产管理调度中心提供全部数据信息，是整套系统的信息存储与预处理中心。

结合信息中心会自动生成日常生产所需的各种报告与图表，在发生异常监测数据或收到杆塔隐患信息时，经过处理将立即向指挥平台发出警告，指挥平台可在最短的时间处理线路隐患，在必要时信息中心可通过手持移动终端设备将建立起现场与指挥中心的双向实时影像传送通道，帮助管理人员有效、直观、实时的了解与处理现场隐患，做到真正意义的可控、可管、高效的管理与隐患处理。

同时充分应用自主研发的实景综合地理信息系统和可编程卫星遥感影像技术，搭建调度信息中心统一指挥决策平台，追踪并展现各业务系统的图形图像、视频、文字、虚拟线路模型之间的内在联系，辅助现场指挥；并应用综合实时信息和分析功能形成辅助决策支持系统，满足电网管理企业的生产指挥决策需要。帮助输电线路运维单位建立领先的生产指挥监测决策体系。其具有电网实景展现、线路杆塔台账查看、在线监测预警、线路状态分析、线路状态检修、现场可视化指挥、巡视人员监督等功能。

同时“接地测量监控系统平台”具有将监测终端发来的无线自组网数据报文收集起来转发到局端中心服务器，无线集线器内部安装有多通道数据报文到以太网转换模块，可同时转发多种数据报文到内部办公网络。

如果说在接地测量监控系统平台是测量仪的中枢神经，监测终端就是系统末梢触须。监测终端将安装在重点雷击区域的每一基铁塔的接地线上，其设计类似于电流互感器直接扣在塔脚接地线上，实时采集数据发送至另一台监测终端，另一台监测终端将收到数据并广播给通讯范围内的其它监测终端，以此类推逐级传输最终将通过变电站安装的无线集线器反馈给局端中心服务器。

监测终端利用互感器原理实现自供电，待机状态下自动进行充电，在发生事故时进行数据通信。同时，单片机将实时监测互感器输出电流强度以此作为雷击判定标准，并精确定位雷电击中了那基铁塔。监测终端可实时采集现场温度对监测数值进行校准，并将数据发回服务器。除此之外监测终端使用了非接触接地电阻测量原理进行实时的接地电阻测量，为防止雷击跳闸事故的发生提供了有效保障。

本测量仪的成功研发主要解决了以下关键技术点：

1）无线自组网技术

无线自组网是20世纪90年代末期由军事技术发展而来的一种自主对等基站网络技术，该技术将每一首发节点均视为中继节点，并允许一对多数据报文中继。鉴于此原理使用无线自组网技术实现的无线网络将具有无可比拟的网络健壮性，与实施便利性。在本系统中使用了ATMEL公司的无线数据芯片，自主开发无线自组网数据报协议，每个监测终端具有1个无线数据芯片以监听模式工作，聆听周围监测终端发来的数据报文，处理并转发出去。单一监测终端可覆盖1.5公里的数据通讯范围。

2）互感器取电技术

本系统中监测终端使用互感器感应出来的电流换能，将其转化为2.24伏交流电，经整流升压得到3.3伏工作电压，作为整个监测终端的待机电源。同时，该工作电压将以5mA/H的充电速率对后备电池进行充电。

3）测量接地冲击电阻技术

由于监测终端是扣在塔脚接地线上，埋在地表10厘米下。通过瞬时高压发生器向壳体上的电极释放微秒级高压电，结合特殊定制的互感器进行谐波感应，可以比较准确的测量出该基铁塔接地线的雷击冲击接地电阻情况与数据。

4）对地放电定位检测技术

监测终端通过互感器感应的雷击泄电流情况进行雷击检测。当发生对地放电时，同时相邻几基铁塔的监测终端同时向服务器发送数据，经服务器进行波形分析比对后可以精确定位发生对地放电的铁塔位置，并推算出雷击点、异物放电、鸟闪点、树木闪络、外力放电点等诸多放电位置与两基铁塔间档距的距离范围，其精度理论上可以达到30米。

5）雷击事故薄弱点分析

具有对地放电保护功能的接地冲击电阻测量仪具有强大的分析能力，可以结合历史雷击数据，雷电分布区域与线路实时接地电阻测量值，得出雷击事故薄弱点。并将该薄弱点图形化显示到三维实景地理信息系统中。

结论

本项目的研制成功将解决无法及时发现铁塔接地电阻异常，导致雷电泄电流无法释放导致跳闸事故；无法发现没有导致跳闸事故的雷击，以至于导线损伤无法及时发现未来引发严重事故；雷击跳闸后测距定位误差较大，人员无法及时排除隐患等问题。通过上述关键技术的成功研发使得本冲击接地电阻测量仪可显著提高线路故障管理水平，实时监测分析线路故障，有针对性的改进接地措施有效降低事故发生概率的同时降低措施成本。有效提高跳闸事故处理工作效率与定位精度，减轻人员的工作负担。同时通过应用自组网通信技术，每基铁塔均可实现自动链接成整体网络，无需塔上施工，简单培训即可使用。排除隐患等问题。

参考文献

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