一种考虑含水率的接地网土壤风险性评估方法

1.本发明属于电力系统接地技术领域，具体涉及一种考虑含水率的接地网土壤风险性评估方法。


背景技术：

2.电力系统接地技术是一种重要的保障大电网电气设备及人身安全的有效措施，它提供了故障电流或雷电的流散通道，主要通过接地装置或者接地系统实现，电力系统接地技术研究对未来新型电力系统的建设与运行都起着不可替代的作用。接地离不开土壤，目前针对接地网本体的性能研究是国内外学者关注的焦点，缺乏对考虑不同含水率的接地网土壤风险性影响的研究，同时也欠缺相关风险性评估技术。在大自然中，有各种不同的地质环境，土壤含水率对接地网的正常泄流产生影响，进而可能会发生接地网电位异常升高，造成二次设备绝缘破坏等严重危害。为了能够更好的提高接地稳定性及保障二次设备的绝缘良好，急需研究考虑含水率的接地网土壤风险性评估方法，可为保障电力系统稳定运行，掌握更好的接地网运行状态提供重要的参考。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决现有技术的不足，一种考虑含水率的接地网土壤风险性评估方法。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
5.首先搭建接地网土壤风险性测试平台，该平台包括直流发生装置、直流发生装置控制器、直流发生装置接地模块、第一高压线缆、电流传感装置、接地网外接引出端口、数值采集模块、第一水分传感器、第二水分传感器、土壤试验箱、接地网、核心控制装置、试验箱接地模块；
6.所述数直流发生装置接地模块与试验箱接地模块均可靠接地；
7.所述直流发生装置上端与第一高压线缆左端电连接，第一高压线缆右端与电流传感装置左端电连接，电流传感装置右端与接地网外接引出端口电连接，接地网外接引出端口与接地网电连接，直流发生装置下端与直流发生装置控制器上端电连接，直流发生装置控制器下端与核心控制装置电连接；
8.所述土壤试验箱内包含第一水分传感器、第二水分传感器、接地网，第一水分传感器、第二水分传感器分别与数值采集模块电连接，数值采集模块和核心控制装置电连接；
9.第二步、测量土壤含水率及每一段的接地网直流电响应：
10.通过第一水分传感器、第二水分传感器对土壤内特定的含水率进行测量，得到综合土壤含水率w
p
；然后根据接地网外接引出端口对接地网进行分段，针对每一段接地网均进行直流工作电流测试，具体步骤为包括：通过核心控制装置控制直流发生装置控制器，并设定直流发生装置输出幅值为ud的直流工作电压，通过电流传感装置测量某一段接地网在直流工作电压下产生的直流工作电流i
sq
，并通过数值采集模块传输至核心控制装置，将直
流发生装置的电流输出端口和回流端口与其他段接地网的外接引出线端口连接，并重复上述试验步骤，共得到q组直流工作电流采样数据；
11.第三步、得到接地网土壤风险性评估因子e
1q
：
[0012][0013]
上式中，e
1q
为第q组接地网土壤风险性第一评估因子，i
sq
为第q组接地网的直流工作电流，i
zq
为第q组接地网的直流工作电流标准值，t为接地网运行时间，q为试验总组数；
[0014]
将测量得到的综合土壤含水率w
p
代入上述公式，得到接地网土壤危害特性第二评判因子e2：
[0015][0016]
第四步，基于上述步骤，得出基于含水率的接地网土壤风险性综合评估因子e：
[0017][0018]
其中s1为第一基准权重因子，s2为第二基准权重因子；
[0019]
当e∈(0，0.14]时，表征接地网土壤风险性突出，需要立即更换或检修接地系统；当e∈(0.14，+∞)时，表征接地网土壤风险性一般，可定期适当维护。
[0020]
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
[0021]
1)本发明提出了能够得到考虑分段采样和权重因子的评估方法；
[0022]
2)本发明中的评估方法能得出基于含水率的接地网土壤风险性综合评估因子，并进行接地土壤风险性评估。
附图说明
[0023]
图1是本发明使用时的接地网土壤风险性测试平台总体结构示意图；
具体实施方式
[0024]
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
[0025]
由图1可知本发明提供的实验平台和方法，包括如下步骤：
[0026]
第一步，搭建接地网土壤风险性测试平台，该平台包括直流发生装置(1)、直流发生装置控制器(2)、直流发生装置接地模块(3)、第一高压线缆(4)、电流传感装置(5)、接地网外接引出端口(7)、数值采集模块(8)、第一水分传感器(9)、第二水分传感器(10)、土壤试验箱(11)、接地网(12)、核心控制装置(13)、试验箱接地模块(33)；
[0027]
所述数直流发生装置接地模块(3)与试验箱接地模块(33)均可靠接地；
[0028]
所述直流发生装置(1)上端与第一高压线缆(4)左端电连接，第一高压线缆(4)右端与电流传感装置(5)左端电连接，电流传感装置(5)右端与接地网外接引出端口(7)电连接，接地网外接引出端口(7)与接地网(12)电连接，直流发生装置(1)下端与直流发生装置控制器(2)上端电连接，直流发生装置控制器(2)下端与核心控制装置(13)电连接；
[0029]
所述土壤试验箱(11)内包含第一水分传感器(9)、第二水分传感器(10)、接地网(12)，第一水分传感器(9)、第二水分传感器(10)分别与数值采集模块(8)电连接，数值采集模块(8)和核心控制装置(13)电连接；
[0030]
第二步、测量土壤含水率及每一段的接地网直流电响应：
[0031]
通过第一水分传感器(9)、第二水分传感器(10)对土壤内特定的含水率进行测量，得到综合土壤含水率w
p
；然后根据接地网外接引出端口(7)对接地网(12)进行分段，针对每一段接地网(12)均进行直流工作电流测试，具体步骤为包括：通过核心控制装置(13)控制直流发生装置控制器(2)，并设定直流发生装置(1)输出幅值为ud的直流工作电压，通过电流传感装置(5)测量某一段接地网(12)在直流工作电压下产生的直流工作电流i
sq
，并通过数值采集模块(8)传输至核心控制装置(13)，将直流发生装置(1)的电流输出端口和回流端口与其他段接地网的外接引出线端口连接，并重复上述试验步骤，共得到q组直流工作电流采样数据；
[0032]
第三步、得到接地网土壤风险性评估因子e
1q
：
[0033][0034]
上式中，e
1q
为第q组接地网土壤风险性第一评估因子，i
sq
为第q组接地网的直流工作电流，i
zq
为第q组接地网的直流工作电流标准值，t为接地网运行时间，q为试验总组数；
[0035]
将测量得到的综合土壤含水率w
p
代入下述公式，得到接地网土壤危害特性第二评判因子e2：
[0036][0037]
第四步，基于上述步骤，得出基于含水率的接地网土壤风险性综合评估因子e：
[0038][0039]
其中s1为第一基准权重因子，s2为第二基准权重因子；
[0040]
当e∈(0，0.14]时，表征接地网土壤风险性突出，需要立即更换或检修接地系统；当e∈(0.14，+∞)时，表征接地网土壤风险性一般，可定期适当维护。

技术特征：
1.一种考虑含水率的接地网土壤风险性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，搭建接地网土壤风险性测试平台，该平台包括直流发生装置(1)、直流发生装置控制器(2)、直流发生装置接地模块(3)、第一高压线缆(4)、电流传感装置(5)、接地网外接引出端口(7)、数值采集模块(8)、第一水分传感器(9)、第二水分传感器(10)、土壤试验箱(11)、接地网(12)、核心控制装置(13)、试验箱接地模块(33)；所述数直流发生装置接地模块(3)与试验箱接地模块(33)均可靠接地；所述直流发生装置(1)上端与第一高压线缆(4)左端电连接，第一高压线缆(4)右端与电流传感装置(5)左端电连接，电流传感装置(5)右端与接地网外接引出端口(7)电连接，接地网外接引出端口(7)与接地网(12)电连接，直流发生装置(1)下端与直流发生装置控制器(2)上端电连接，直流发生装置控制器(2)下端与核心控制装置(13)电连接；所述土壤试验箱(11)内包含第一水分传感器(9)、第二水分传感器(10)、接地网(12)，第一水分传感器(9)、第二水分传感器(10)分别与数值采集模块(8)电连接，数值采集模块(8)和核心控制装置(13)电连接；第二步、测量土壤含水率及每一段的接地网直流电响应：通过第一水分传感器(9)、第二水分传感器(10)对土壤内特定的含水率进行测量，得到综合土壤含水率w
p
；然后根据接地网外接引出端口(7)对接地网(12)进行分段，针对每一段接地网(12)均进行直流工作电流测试，具体步骤为包括：通过核心控制装置(13)控制直流发生装置控制器(2)，并设定直流发生装置(1)输出幅值为u
d
的直流工作电压，通过电流传感装置(5)测量某一段接地网(12)在直流工作电压下产生的直流工作电流i
sq
，并通过数值采集模块(8)传输至核心控制装置(13)，将直流发生装置(1)的电流输出端口和回流端口与其他段接地网的外接引出线端口连接，并重复上述试验步骤，共得到q组直流工作电流采样数据；第三步、将得到的直流工作电流i
w
代入公式(1)得到接地网土壤风险性评估因子e
1q
：上式中，e
1q
为第q组接地网土壤风险性第一评估因子，i
sq
为第q组接地网的直流工作电流，i
zq
为第q组接地网的直流工作电流标准值，t为接地网运行时间，q为试验总组数；将测量得到的综合土壤含水率w
p
代入公式(2)，得到接地网土壤危害特性第二评判因子e2：第四步，基于上述步骤，得出基于含水率的接地网土壤风险性综合评估因子e：其中s1为第一基准权重因子，s2为第二基准权重因子；当e∈(0，0.14]时，表征接地网土壤风险性突出，需要立即更换或检修接地系统；当e∈(0.14，+∞)时，表征接地网土壤风险性一般，可定期适当维护。

技术总结
本发明公开了一种考虑含水率的接地网土壤风险性评估方法，所述考虑含水率的接地网土壤风险性评估方法中的测试平台主要包括直流发生装置、直流发生装置控制器、直流发生装置接地模块、电流传感装置、接地网外接引出端口、数值采集模块、水分传感器、土壤试验箱、核心控制装置等，通过测量土壤含水率及每一段的接地网直流电响应得出接地网土壤风险性综合评估因子，本发明可有效得出基于含水率的接地网土壤风险性综合评估因子，并进行接地土壤风险性评估研究，进而可以更好的提高接地稳定性及保障二次设备的安全运行。障二次设备的安全运行。障二次设备的安全运行。


技术研发人员：张栋 陈伟 刘聪 周利军
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/3/8