本發(fā)明涉及變電站接地網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于地線電流注入的變電站接地網(wǎng)性能評估方法。

背景技術(shù)：

接地網(wǎng)在電力系統(tǒng)安全運行中起著十分重要的作用，它不僅為各種電氣設(shè)備提供一個公共的信號參考地，更重要的是能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障時迅速排泄故障電流并降低地電位的升高，因此接地網(wǎng)接地性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電力系統(tǒng)工作人員的人身安全和各種電氣設(shè)備的安全及正常運行。近年來，由于我國用電需求高速增長，電力系統(tǒng)規(guī)模和容量迅速擴大，接地短路電流越來越大，從而對接地網(wǎng)的安全、可靠性能提出了更高的要求。ieee規(guī)定，變電站接地電阻需滿足r≤2000/ig，其中ig為經(jīng)接地網(wǎng)入地的最大接地故障不對稱電流。

目前，評估變電站接地網(wǎng)性能的方法主要是測量變電站的接地電阻，普遍采用的測量接地網(wǎng)接地電阻的方法是三極法，三極法(又稱電流電壓極法)是指接地網(wǎng)g、電壓輔助極p1和電流輔助極p2組成的三個電極測試接地電阻的方法，一般采用直線法布置電極，如圖1所示。測量時，外接電源，測試電流由接地網(wǎng)g(等效為半球形電極)注入，在接地網(wǎng)g、電流輔助極p2和之間的大地形成回路，用電流表測量得到回路的電流值，并用電壓表測得接地網(wǎng)g和電壓輔助極p1之間的電壓值，用電壓值比上電流值即可得到接地電阻值。

但是，采用三極法測量接地網(wǎng)接地電阻時，需要鋪設(shè)長達數(shù)百米甚至數(shù)公里的電壓、電流引線，且需要配套測量土壤結(jié)構(gòu)及土壤電阻率，工作量很大。還有三極法測量方法影響因素較多，造成測量誤差較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種基于地線電流注入的變電站接地網(wǎng)性能評估方法，以解決目前測量方法工作量大，測量誤差較大的問題。

本發(fā)明提供了一種基于地線電流注入的變電站接地網(wǎng)性能評估方法，所述方法包括：

獲取變電站參數(shù)及變電站接地網(wǎng)原始分流系數(shù)ke2；

選擇所述變電站的一根架空地線，并在所述架空地線上注入電流iw，分別測量接入所述變電站的線路流出的總電流iw1和變壓器中性點流出的電流in；

根據(jù)公式ig＝iw-iw1-in計算得到所述變電站接地網(wǎng)入地電流ig；

根據(jù)公式ke1＝ig/iw計算得到所述變電站接地網(wǎng)分流系數(shù)ke1；

比較所述分流系數(shù)ke1和原始分流系數(shù)ke2，評估所述變電站接地網(wǎng)的安全性能。

可選的，所述獲取變電站參數(shù)，具體包括：

所述變電站包括n根架空地線和m回電纜，其中，n≥1,m≥0。

可選的，所述測量接入變電站的線路的總電流iw1，具體包括：

測量接入所述變電站的n-1根架空地線流出的電流iw2；

測量接入所述變電站的m回電纜流出的電流iw3。

可選的，所述比較所述分流系數(shù)ke1和原始分流系數(shù)ke2，評估所述變電站接地網(wǎng)的安全性能，具體包括：

計算所述分流系數(shù)ke1和原始分流系數(shù)ke2的大小變化量；

若所述分流系數(shù)ke1和原始分流系數(shù)ke2的變化量大于20％，則判定所述變電站接地網(wǎng)可能存在故障；

若所述分流系數(shù)ke1和原始分流系數(shù)ke2的變化量小于或等于20％，則判定所述變電站接地網(wǎng)性能良好。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

本發(fā)明提供的基于地線電流注入的變電站接地網(wǎng)性能評估方法，所述方法包括：獲取變電站參數(shù)，計算得到變電站接地網(wǎng)原始分流系數(shù)ke2，選擇變電站的一根架空地線，并在所述架空地線上注入電流iw，分別測量接入變電站的線路流出的總電流iw1和變壓器中性點流出的電流in，根據(jù)公式ig＝iw-iw1-in計算得到變電站接地網(wǎng)入地電流ig，根據(jù)公式ke1＝ig/iw計算得到變電站接地網(wǎng)分流系數(shù)ke1，比較分流系數(shù)ke1和原始分流系數(shù)ke2，評估變電站接地網(wǎng)的安全性能。本發(fā)明提出的基于電流分布測量的接地網(wǎng)性能評估方法，無需進行變電站接地電阻的測量，大大減小了測量工作量；而且本方法可以在變電站正常運行時進行，無需停電；還有本方法測量的結(jié)果受季節(jié)、氣候的影響較小。

應(yīng)當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)測量變電站接地網(wǎng)接地電阻的方法示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種基于地線電流注入的變電站接地網(wǎng)性能評估方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種基于地線電流注入的變電站接地網(wǎng)性能評估方法的測量示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種基于地線電流注入的變電站接地網(wǎng)性能評估方法中s200的詳細流程示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的一種基于地線電流注入的變電站接地網(wǎng)性能評估方法中s500的詳細流程示意圖。

具體實施方式

參見圖2，為本申請實施例提供的基于地線電流注入的變電站接地網(wǎng)性能評估方法的流程圖。

s100：獲取變電站參數(shù)及變電站接地網(wǎng)原始分流系數(shù)ke2。

具體地，獲取變電站的架空地線和電纜的數(shù)量，變電站包括n根架空地線和m回電纜，其中，n≥1,m≥0。變電站一般包括多條回線，每條回線上連接2根以上的架空地線，評估變電站接地網(wǎng)性能之前，首先獲取接入變電站的架空地線和電纜的數(shù)量及其變電站接地網(wǎng)原始分流系數(shù)ke2。

s200：選擇所述變電站的一根架空地線，并在所述架空地線上注入電流iw，分別測量接入變電站的線路流出的總電流iw1和變壓器中性點流出的電流in。

具體地，選擇待評估變電站的一條回線上的一根架空地線，在該架空地線上注入電流iw，如圖3所示，在變電站上某一架空地線上外接電流源，使用電流探頭c1測得注入電流的架空地線上通過該架空地線進入變電站的電流iw。通過架空地線進入變電站的電流iw由架空地線、電纜、變壓器中性點和接地網(wǎng)進行分流，使用電流探頭分別測量接入變電站的線路(架空地線和電纜線)流出的電流iw1，使用電流探頭c3測量變壓器中性點流出的電流in，而接地網(wǎng)入地電流無法直接測量，可計算得到。

測量接入變電站的線路(架空地線和電纜線)的電流iw1的具體方法參見圖4。

s201：測量接入所述變電站的n-1根架空地線流出的電流iw2。

s202：測量接入所述變電站的m回電纜流出的電流iw3。

具體地，一條回線上通常連接兩根以上的架空地線，且架空地線之間屬于并聯(lián)關(guān)系，位于桿塔的兩側(cè)。而變電站包含n根架空地線(n≥1)，使用電流探頭c2測量n-1根架空地線上流出的電流iw2。還有，變電站通常設(shè)有m回電纜(m≥0)，電纜線也能起到分流作用，若待評估變電站不包含電纜線，則不需測量該電流；若變電站含有m回電纜，因電纜線的分流作用，使用電流探頭c4測量接入變電站的m回電纜流出的總電流iw3。

當變電站未設(shè)置電纜時，電流iw3的大小為零，此時接入變電站的線路(架空地線)流出的總電流iw1＝iw2；當變電站設(shè)有電纜時，接入變電站的線路(架空地線和電纜)流出的總電流iw1＝iw2+iw3。因此，接入變電站的線路流出的電流應(yīng)視情況而定。

s300：根據(jù)公式ig＝iw-iw1-in計算得到所述變電站接地網(wǎng)入地電流ig。

具體地，通過架空地線進入變電站的電流iw由架空地線、電纜、變壓器中性點和接地網(wǎng)進行分流，架空地線、電纜和變壓器中性點流出的電流可通過電流探頭測量得到電流大小，可分別由電流探頭測得接入變電站的線路(架空地線和電纜)流出的電流為iw1＝iw2+iw3，變壓器中性點流出的電流為in，而接地網(wǎng)入地電流不可測量得到，但可通過式(1)計算得到：

s400：根據(jù)公式ke1＝ig/iw計算得到變電站接地網(wǎng)分流系數(shù)ke1。

具體地，根據(jù)計算得到的接地網(wǎng)入地電流ig可獲得變電站接地網(wǎng)分流系數(shù)ke1，計算公式為：

將式(1)代入式(2)，可得：

s500：比較所述分流系數(shù)ke1和原始分流系數(shù)ke2，評估所述變電站接地網(wǎng)的安全性能。

具體地，將計算得到的待評估變電站接地網(wǎng)的分流系數(shù)ke1與原始分流系數(shù)ke2進行大小比較，以此來評估變電站接地網(wǎng)的性能情況。其中，獲得原始分流系數(shù)ke2的方法步驟與獲得分流系數(shù)ke1方法步驟相同，關(guān)鍵是在變電站新建成使用前，選擇變電站的同一條回線，在回線的同一架空地線上進行注入電流試驗，如此獲得的原始分流系數(shù)ke2與變電站運行一段時間后獲得的分流系數(shù)ke1才有可比性，從而才能評估變電站接地網(wǎng)的性能。

如圖5所示，根據(jù)分流系數(shù)評估變電站接地網(wǎng)性能的具體步驟如下：

s501：計算所述分流系數(shù)ke1和原始分流系數(shù)ke2的大小變化量。

s502：若所述分流系數(shù)ke1和原始分流系數(shù)ke2的變化量大于20％，則判定所述變電站接地網(wǎng)可能存在故障。

s503：若所述分流系數(shù)ke1和原始分流系數(shù)ke2的變化量小于或等于20％，則判定所述變電站接地網(wǎng)性能良好。

具體地，比較分流系數(shù)ke1和原始分流系數(shù)ke2的大小，計算分流系數(shù)ke1和原始分流系數(shù)ke2的大小變化量(ke2-ke1)/ke2，若分流系數(shù)ke1和原始分流系數(shù)ke2的變化量(ke2-ke1)/ke2大于20％，即分流系數(shù)明顯變小，則表明該變電站接地網(wǎng)可能存在故障，需要進行進一步檢測；若分流系數(shù)ke1和原始分流系數(shù)ke2的變化量(ke2-ke1)/ke2小于或等于20％，即分流系數(shù)變化不大，則表明該變電站接地網(wǎng)性能良好。

本申請以一具體實例說明本申請?zhí)峁┑幕诘鼐€電流注入的變電站接地網(wǎng)性能評估方法。

富寧站在投入使用前，在富武甲線的一根架空地線進行電流注入試驗，該架空地線上進入變電站的電流iw為1.1ka，同時富武甲線另一根架空地線流出的電流iw2為0.2ka，接入變電站的其他線路上架空地線流出的電流iw3為0.2ka，變壓器中性點流出的電流in為0.1ka，由此計算得到原始分流系數(shù)ke2為54.5％。變電站運行2年后，在同一根架空地線上重新進行電流注入試驗，同樣的計算方法，計算得到變電站接地網(wǎng)分流系數(shù)ke1為12.2％，該分流系數(shù)ke1遠小于原始分流系數(shù)ke2((ke2-ke1)/ke2＞20％)，因此可判定該變電站接地網(wǎng)可能存在故障，需要進行進一步檢測。

本申請?zhí)峁┑幕诘鼐€電流注入的變電站接地網(wǎng)性能評估方法，所述方法包括：獲取變電站參數(shù)及變電站接地網(wǎng)原始分流系數(shù)ke2；選擇變電站的一根架空地線，并在該架空地線上注入電流iw，該電流iw經(jīng)接入變電站的架空地線、電纜、變壓器中性點和接地網(wǎng)進行分流，變電站包括n根架空地線和m回電纜，其中，n≥1,m≥0，分別測量接入變電站的線路流出的總電流iw1和變壓器中性點流出的電流in，而接入變電站的線路流出的總電流iw1包括接入變電站的n-1根架空電線流出的電流iw2和接入變電站的m回電纜流出的電流iw3，即iw1＝iw2+iw3；根據(jù)公式ig＝iw-iw1-in計算得到變電站接地網(wǎng)入地電流ig；根據(jù)公式ke1＝ig/iw計算得到變電站接地網(wǎng)分流系數(shù)ke1；計算所述分流系數(shù)ke1和原始分流系數(shù)ke2的變化量，根據(jù)分流系數(shù)ke1和原始分流系數(shù)ke2的變化量評估所述變電站接地網(wǎng)的安全性能。本申請?zhí)岢龅幕诘鼐€電流注入的變電站接地網(wǎng)性能評估方法，無需進行變電站接地電阻的測量，大大減小了測量工作量。而且本方法可以在變電站正常運行時進行，無需停電。還有通過接地電阻評估接地網(wǎng)性能時，線路桿塔接地電阻和變電站接地網(wǎng)接地電阻同時隨季節(jié)、氣候改變，測量結(jié)果受季節(jié)、氣候的影響較大，而本申請?zhí)峁┑脑u估方法得到的測量結(jié)果受季節(jié)、氣候的影響較小。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實踐這里發(fā)明的公開后，將容易想到本發(fā)明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

以上所述的本發(fā)明實施方式并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。