接地系统的阻抗测量

发明目的

本发明的目的包括测量接地电阻的方法和设备。

背景技术

传统的接地电阻测量方法主要是基于将辅助电极打入地下的方法。最新的，人们开发了一些方法和设备，利用感应现象向作为接地系统一部分的回路注入电流，这样就可以获得所述回路的电阻测量值。

通常情况下，接地闭合回路的电阻是由导体的电阻和接地电阻的总和构成。

无论使用何种程序，通常技术包括向地面注入直流电“DC”或交流电“AC”。在交流的情况下，一些设备有一个以上的注入频率fi，通常相互接近。

目前，对于接地电阻的测量，最普遍的两种配置是：

通过在物理接地中插入电极，在2个点之间循环交流电或直流电，并读取同一点或其他点的电位。

通过使用电感变压器，在回路中引入与所述回路的电阻成比例的电动势(EMF)。如果这个回路被物理接地所闭合，测量所提供的测量值将取决于接地电阻。

与接地电阻的测量有关的最新技术文件是CN1133878，该文件提到了一种测量方法，其中电流注入是用62％的方法用桩生成的，其中仅使用调幅作为电子设备的功能元件，特别是控制功率元件(IGBTs)。

发明内容

在提议的程序中，打算进行扫频，以获得待监测的接地系统回路的相位和幅度的波特图，为此需要在待监测的回路中注入频率集合，从几赫兹到至少几十或几百千赫兹，作为接地系统的一部分。由于读数的复杂性和对来自地面的信号的充分过滤，提出了一种实现它的方法和设备，其特点是注入地面的电流由调幅波(AM)组成，其调制信号S

本发明所指的程序和设备是基于使用电感变压器的测量值。在这种类型的设备中：

一方面，在被监测系统的回路中感应出交流电(AC)，这是接地系统的一部分；以及

另一方面，测量在所述回路中感应的电动势，它取决于回路的电阻，因此也取决于接地电阻。

在商业设备中，通常是引入几百赫兹的电流，低至几千赫兹，从而得出注入频率下的阻抗值(阻抗和电阻只在直流下重合)，通过这种方法不可能在回路中引入直流电流。这就是为什么用这种方法，得到的测量值是设备注入频率下的阻抗，这意味着不同的设备，不同的注入频率，可能提供不同的结果。

本发明所描述的程序和设备的目的是对要监测的回路进行描述，这在那些有各种功能元件连接到接地系统，因此也是回路的一部分的设备中特别有意义，例如中压绝缘电缆的屏蔽，配电塔等。

因此，在第一方面，本发明涉及一种获得包括回路的接地系统的阻抗的方法，该方法包括以频率集合F为特征的扫频，通常由几十赫兹到几百千赫兹组成，优选地F＝

[100Hz-500kHz]，应用于接地系统的回路，生成调制信号，其中，调制信号S

此外，该方法还包括测量接地系统的回路上感应的电动势，其中所述电动势与接地系统在频率集合F中的每个频率fi的阻抗值成比例关系。

在第二方面，本发明涉及一种设备，用于根据前述权利要求测量接地系统的阻抗，包括回路，其中，该设备包括调制信号S

附图说明

为了补充描述，并更好地辅助理解接地系统的阻抗测量程序的特点，根据其实际实施的优选实施例，附上一组图，作为所述描述的组成部分，其中，为了说明和非限制性的目的，以下内容表示：

图1示出了RLC电路。

图2示出了参与调幅的三个信号。

图3示出了调制指数对AM调制过程影响的例子。

图4示出了根据本发明测量接地系统的阻抗的设备。

具体实施方式

图1所示的电路(100)指的是决定其电阻性(R)、电感性(L)和电容性(C)成分的系统特性，以一种简化和紧凑的方式，可以等效地表示为RLC。

众所周知，图1的电路(100)的传递函数由以下表达式给出，其中s是拉普拉斯算子(Laplace operator)。

知道了系统传递函数的形态，执行扫频以获得波特图，就很容易获得渐进响应，从而获得R、L和C的值，从而可以对评估的系统进行全面描述。

在接地回路中，其中，有不同的相互连接的元件，重要的是要确定纯电阻部分(R)，并将其与无功部分(L和C)分开，因为大多数规范性规定都是指这个参数R，而不是考虑3个分量(Z＝f(R,L,C))的贡献的阻抗Z，这取决于方法中使用的频率。为了获得被监测回路等效的RLC，该程序包括注入频率集合，从几赫兹到几百千赫兹，也就是扫频。

执行扫频意味着注入若干频率和随后读取这些相同的频率，为此有必要穿插滤波器消除所有那些不构成有用信息的频率，鉴于有感兴趣的频率集合，该滤波器集合应调谐到每个感兴趣的频率，这意味着调谐的滤波器数量与扫描中包括的频率数量一样高。另一个可能的解决方案是使用可配置或可编程的滤波器，这也是很复杂的。

有利的是，为了简化滤波过程，本发明涉及的程序包括使用如图2所示的调幅(AM)技术，通常，该技术涉及在高频率fi频率范围内的载波S

因此，在根据本发明的测量方法中，调制器Ssignal(1)以固定频率fm引入，载波S

在这个过程中需要考虑的参数是调制指数(m)，它被定义为载波信号(S

调制指数m是调制信号S

根据本发明的测量程序提供的数值集合Z,Z(fi),，基于调制指数m的计算，在作为频率F的扫描的一部分的每个频率fi，其图形表示与回路阻抗的波特图的振幅相对应。

此外，该程序还提供了偏移值集合

基于在扫描的每个频率下测得的阻抗和偏移测量值放入表中(在微控制器的内存中)获得波特图。随后，每个频率(X轴)的每个阻抗和偏移值(Y轴)的图形表示将得到波特图的幅值和相位。

根据本发明的方法的主要优点是它对噪声的免疫力，因此可以用非常简单和已知的程序使读取过程中的滤波变得固定和高选择性，而不必采用多个滤波器。或可配置的滤波器，这意味着更高的可靠性和更少的处理时间。

另一个优点是可以扩大频率范围，因为可以使用调谐到调制器固定频率的滤波，就没有必要为此增加或修改用于滤波和解调信号的部分。

图4示出了根据本发明的测量设备(400)。特别是，该测量设备400作为接地系统的一部分在回路中使用。测量设备(400)包括在固定频率fm上的调制信号S

此外，测量设备(400)包括调幅器(11)，以基于S

此外，测量设备(400)包括电流传感器(15)，用于测量在所述回路中引入的被识别为S

有利的是，测量设备(400)可以执行扫频，通过调幅信号注入与频率F的扫描相对应的若干频率，随后在解调后，在调制信号S