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接地电阻变频测试法关键技术与装置研究

更新时间:2019-09-16
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接地电阻变频测试法关键技术与装置研究

摘要:随着我国电力系统的发展以及电网规模的扩大,各种微机和监控设备的普遍应用,人们对接地网的要求也越来越高。接地装置测量接地电阻的大小是检验接地网是否达标的重要标准之一。
首先本文介绍了接地电阻测量的发展及现状,在分析传统接地测量装置和测量方法的基础上,研究选择电极法和变频法测接地电阻的优点与原理,进而提出采用变频法和选择电极法相结合测量接地电阻的总体设计方案。
其次对接地电阻的测量算法进行深入研究。采用快速傅里叶变换(FFT)进行接地电阻测量,很难做到同步采样和整数周期截断,由此造成的栅栏效应和频谱泄漏将影响到测量结果的准确度。通过加窗和插值修正可有效消除这些影响,提高接地电阻电压电流的频率和幅值的准确度。在对系统总体方案设计和加窗插值算法研究的基础上,实现以为核心处理器的高精度接地电阻测量系统。它包括硬件实现和软件实现。整个系统的硬件主要包括传感器、前端处理模块、数字处理模块、信号采集模块、模块、人机接口模块等部分。为方便系统的开发和升级,系统软件采用模块化设计。它主要包括系统初始化、转换、数据采集、数据处理及键盘显示、正弦激励设定等功能模块。
最后,对测量算法和测量系统进行仿真和实验。仿真结果表明通过对算法改进,可有效抑制接地电阻测量中的栅栏效应和频谱泄漏的影响,提高接地电阻测量精度。实验结果验证了本文方法能够有效提高测量的准确度,具有很高的实用价值。
关键字:接地电阻;傅里叶变换;变频法;电极法


目  次

1 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2 接地的基本概念 2
1.2.1 接地阻抗概念 2
1.2.2接地基本术语 3
1.3 接地电阻测试的发展现状 4
1.3.1接地电阻测量方法 4
1.3.2 接地电阻测试技术 5
1.4本文主要的研究内容 6
2接地电阻测量的基础与技术方案 9
2.1 工频接地电阻测量方法 9
2.1.1 三极法 9
2.1.2四级法 10
2.1.3钳表法 11
2.2 变频测量性能分析 12
2.2.1变频法基本原理分析 13
2.2.2异频法的优点分析 14
2.2.3异频法的误差分析 15
2.3系统技术方案 17
2.4本章小结 17
3变频法接地电阻测试装置架构与关键技术 18
3.1接地电阻测试装置架构设计 18
3.2异频试验装置结构与SPWM控制技术 19
3.2.1异频实验装置变频电源结构 19
3.2.2 正弦脉宽调制应用 20
3.3基于FFT修正算法测量接地电阻的研究 26
3.3.1 傅利叶变换的基本原理 26
3.3.2 加窗函数选取 28
3.3.3 FFT加窗差值算法及其应用 29
3.4 本章小结 33
4变频法接地电阻测试装置硬件设计 34
4.1 处理器模块工作及配置 34
4.2 功能切换和通道设置 36
4.3电源模块 36
4.4信号采集模块硬件设计 38
4.5正弦交流激励电路设计 39
4.6人机交互单元 41
4.7本章小结 42
5接地电阻测试装置软件设计 44
5.1 系统开发环境 44
5.2 软件系统设计 44
5.2.1 主程序模块设计 44
5.2.2按键模块设计 46
5.2.3 AD采样模块设计 46
5.2.4 电源管理部分软件设计 48
5.2.5 接地电阻测量程序设计 49
5.3 本章小结 51
6实验分析与现场测试 53
6.1试验平台搭建与调试 53
6.2实验数据分析 53
6.3 现场测试 54
7总结与展望 58
7.1总结 58
7.2展望 58
参考文献 60
附  录 66