一种基于无人机的地网接地电阻检测辅助方法
文献发布时间：2023-06-19 16:06:26
技术领域
本发明属于电力安全使用领域，具体来说，涉及一种基于无人机的地网接地电阻检测辅助方法。
背景技术
当前对于建筑物地网接地电阻的测试方法，主要是三极法(包括：直线三极法、电位降法、补偿法、反向法、夹角法等形式)和钳表法，其中尤其以三极法的各种形式应用最为广泛。
三极法是指测量回路中设置有接地极、电压极、电流极三种电极，其中接地极即指被测地网，通过测量接地体与电压极两点间的电压差，以及接地体与电流极回路上的电流，根据二者比值，得出接地电阻的测量值。然后通过某种选择方法或修正系数，得出测试真值，作为被测接地体(地网)的接地电阻。
钳表法是指测试待测杆塔的接地体、杆塔架空地线和临近杆塔接地体形成的并联电路的等效回路电阻方法，适用于测试杆塔接地电阻，但只有在一定条件下才能够近似得到待测杆塔接地体的接地电阻，否则误差较大。
现有技术中的缺陷在于，由于现有地网接地电阻的测试方法都有各种局限性，导致难以获取地网接地的精确电阻值。
发明内容
针对现有地网接地电阻的测试方法都有各种局限性，导致难以获取地网接地的精确电阻值的问题，本发明提供了一种基于无人机的地网接地电阻检测辅助方法。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于无人机的地网接地电阻检测辅助方法，包括步骤：
S1、构建初始测试极点的测试回路；
S2、根据测量极点反馈的电压和电流值计算其接地极点的测量电阻值；
S3、根据测试极点坐标值，构建虚拟三维空间坐标；
S4、计算出测试极点的所有空间位置；
S5、将测试极点的所有空间位置发送给无人机飞行控制系统；
S6、无人机飞行控制系统判断测试极点是否为可飞行高度点，并计算飞行高度点往返过程加上测量过程所需电量是否充足；
S7、无人机飞行到特定高度的坐标点，测试其接地极点的实际电阻值；
S8、比较测量电阻值与实际电阻值大小；若大小差距在可控范围以内，则结束整个流程，若大小差距不在可控范围以内，根据测试极点的电压/电流大小补偿其测量电阻值，直到测量电阻值与实际电阻值之差在可控范围以内，结束其流程。
进一步地，测试极点包括电压极点、电流极点和接地极点，接地极点设置在地面上，电压极点和电流极点分别设置在无人机上/土壤层内；三个极点在接地极点处所呈角度为定值，且电压极点与电流极点与接地极点所呈水平面对称。
进一步地，所述三个极点在接地极点处所呈角度为30度。
进一步地，所述实际电阻值计算公式为：
式中R为实际电阻值，Z为测量电阻值，θ为三个极点在接地极点处所呈角度，D1和D2分别为电压极点和电流极点到接地极点的距离；D为接地网最大对角线长度。
进一步地，测试极点的电压/电流大小补偿系数k值计算方式为：
式中R、Z、θ、D、D1和D2均与上述实际电阻值计算公式代表数值相同，I和U代表测量得到的接地极点的电流测量值I和电压测量值U。
进一步地，实际电阻值与测量电阻值的误差在1.7％以内为可控范围。
进一步地，若接地极点的位置为土壤中时，其接地极点的电阻受土壤电阻率影响，土壤电阻率的计算公式为：
式中ρ为土壤的电阻率，l为垂直接地极入地的长度，d为垂直接地极的直径，d＝l。
本发明相比现有技术，具有如下有益效果：
1、基于无人机实现路线规划，并准确放线距离，确定最佳电压、电流放置路线，解决作业人员来回放线的奔波；
2、基于无人机精确测量电压极、电流极及测试点的30度夹角，实现夹角法的准确测试。
附图说明
图1为本发明一种基于无人机的地网接地电阻检测辅助方法的流程图；
图2为本发明测试极点的设置位置示意图；
图3为本发明实施例接地电阻测试试验各项数据表。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
如图1所示，一种基于无人机的地网接地电阻检测辅助方法，包括步骤：
S1、构建初始测试极点的测试回路；测试极点包括电压极点、电流极点和接地极点，接地极点设置在地面上，电压极点和电流极点分别设置在无人机上/土壤层内；三个极点在接地极点处所呈角度为定值，且电压极点与电流极点与接地极点所呈水平面对称。所述三个极点在接地极点处所呈角度为30度。上述三个极点设置位置的限定条件都是为了尽可能的避免实际电阻值与测量电阻值的误差，也是现有已知的三极法中的夹角法求得实际电阻值与测量电阻值误差最小方式。根据实际电阻值计算公式可知，当三个极点在接地极点处所呈角度为30度时，土壤表面上的测量值基本反映了实际电阻值。
S2、根据测量极点反馈的电压和电流值计算其接地极点的测量电阻值；该测量电阻值可以通过测试仪器(MS2308)计算，也可以采用ZR换算软件进行计算得到实际电阻值。
S3、根据测试极点坐标值，构建虚拟三维空间坐标；虚拟三维空间坐标便于操作人员远程显示屏上直观的观测三个极点位置关系，是否符合上述要求，若不符合要求，还需要对接地极点，地面下的电压极点/电流极点深度进行调节；直至合适以后，再定位无人机虚拟空间需飞行的空间坐标点。
S4、计算出测试极点的所有空间位置；根据虚拟空间坐标点和现实中接地极点和地面下的电压极点/电流极点坐标得到现实空间无人机需要停留的测试极点位置；同时还可以优化无人机起飞至测试极点位置的最佳飞行路线。
S5、将测试极点的所有空间位置发送给无人机飞行控制系统；无人机飞行控制系统根据接地极点坐标和地下电压极点/电流极点的坐标，得到空间位置测试极点。如把接地极点看作发电厂附近的原点，接地极点空间坐标为(0，0，0)，地下电压极点/电流极点的坐标为
S6、无人机飞行控制系统判断测试极点是否为可飞行高度点，并计算飞行高度点往返过程加上测量过程所需电量是否充足；在计算飞行高度点往返过程加上测量过程所需电量是否充足时，需要考虑飞行路线上是否有障碍物，若有，需要考虑简单的改变Z轴数值，即Z的变化即可实现空间上避过障碍物的作用，其次还可以避免作业人员来回放线的奔波。
S7、无人机飞行到特定高度的坐标点，测试其接地极点的实际电阻值；并将实际电阻值传输给操作人员或者计算系统处理。
S8、比较测量电阻值与实际电阻值大小；若大小差距在可控范围以内，则结束整个流程，若大小差距不在可控范围以内，根据测试极点的电压/电流大小补偿其测量电阻值，直到测量电阻值与实际电阻值之差在可控范围以内，结束其流程。
如图2所示，实际电阻值计算公式为：
测试极点的电压/电流大小补偿系数k值计算方式为：
由图3可知，接地电阻测试试验各项数据表，实际电阻值与测量电阻值的误差在1.7％以内为可控范围。实际电阻值与测量电阻值的误差计算方式，一般采用：(R-Z)/R确保地网接地电阻检测的电阻值尽可能的与实际电阻值靠近。也可仪通过该表求得的实际电阻值与测量电阻值的误差对不同θ或者土壤层深度的实际电阻值与测量电阻值进行补偿。
若接地极点的位置为土壤中时，其接地极点的电阻受土壤电阻率影响，土壤电阻率的计算公式为：
本发明相比现有技术，具有如下有益效果：
1、基于无人机实现路线规划，并准确放线距离，确定最佳电压、电流放置路线，解决作业人员来回放线的奔波；
2、基于无人机精确测量电压极、电流极及测试点的30度夹角，实现夹角法的精准测试。
以上对本申请提供的一种基于无人机的地网接地电阻检测辅助方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。