一种双层土壤中接地网接地电阻的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种双层土壤中接地网接地电阻的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：S01、利用复镜像法计算出双层土壤的格林函数G1；S02、基于场路结合的方法，结合矩量法建立引外接地网接地电阻不等电位模型，并计算出接地网电流入地点G的电位及接地网所有散流；S03、获取地表面接地网电流入地点G的位置、入地电流I0和地表面电流极C的位置，建立求解GC连接线上电压极P位置的模型，计算出电压极P的位置；S04、GP之间的电压除以入地电流I0即为测量得到的双层土壤接地网的接地电阻。可准确测量处于双层土壤中的接地网的接地电阻。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种双层土壤中接地网接地电阻的测量方法。
技术介绍
接地电阻是发电站、变电站接地系统的重要指标，是衡量接地性能安全性、有效性的重要参数，因此需对发电站、变电站接地网接地电阻进行准确测量。均匀土壤中的情况下，一般采用0.618法，该方法可较好地测出接地网的接地电阻，但在双层土壤中，该方法将会产生较大的误差，目前对于双层土壤中接地网接地电阻测量的方法都存在一定的误差，有的误差甚至超过百分之三十，因此急需一种能准确测量双层土壤中接地网接地电阻的方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种双层土壤中接地网接地电阻的测量方法，可准确测量处于双层土壤中的接地网的接地电阻。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种双层土壤中接地网接地电阻的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：S01、利用复镜像法计算出双层土壤的格林函数G1；S02、基于场路结合的方法，结合矩量法建立引外接地网接地电阻不等电位模型，并计算出接地网电流入地点G的电位及接地网所有散流；S03、获取地表面接地网电流入地点G的位置、入地电流I0和地表面电流极C的位置，建立求解GC连接线上电压极P位置的模型，计算出电压极P的位置；S04、GP之间的电压除以入地电流I0即为测量得到的双层土壤接地网的接地电阻。优选，步骤S03中，地表面电流极C的入地电流为-I0，G、C之间的距离DGC大于接地网直径，电压极点P在G、C连接线上，假设接地网划分为n段，m个节点，设G、P之间距离DGP为x，则格林函数G1简写成x的函数为G1(x)，则求解GC连接线上电压极P位置的模型为： - I 0 G 1 ( D G C ) - Σ θ = 1 m I θ G 1 ( x ) + I 0 G 1 ( x ) = 0 ]]>式中，Iθ为节点散流矩阵，θ＝1、2...m；计算出x的值，得到P点的位置。优选，在步骤S01中，应用prony方法，将双层土壤要拟合的函数f(λ)展开成有限项复系数指数函数：其中：k＝(ρ2-ρ1)/(ρ2+ρ1)，ρ1为上层土壤电阻率，ρ2为下层土壤电阻率；h为上层土壤厚度；αn、βn是用prony方法计算出的系数；N为展开的项数；采用复镜像法得到双层土壤中的格林函数为： G 1 = ρ 1 4 π [ 1 r 0 + 1 r 0 ′ + Σ n = 1 N α n ( 1 r n 1 + 1 r n 2 + 1 r n 3 + 1 r n 4 ) ] ]]>其中：r为源点到场点水平距离，z为场点的z轴上的坐标，坐标系以大地表面为xy平面，z轴向下为正，h1为接地网埋深；优选，在步骤S02中建立如下数学模型：电磁场模型：RI＝U其中：假设接地网划分为n段；R为n×n阶导体互阻的矩阵；I为n×1阶导体段散流的矩阵；U为n×1阶导体平均电位的矩阵；电路模型：其中：假设接地网划分为n段，m个节点；J是m×1阶节点电流的矩阵；V是m×1阶节点电压的矩阵；Y为m×m阶节点导纳矩阵；A为m×n阶节点关联矩阵；Z为n×n阶阻抗矩阵；Z-1为Z的逆矩阵；AT为A的转置矩阵；场路结合模型：其中：IN为m×1阶节点散流矩阵；K为n×m阶系数矩阵，KT是K的转置矩阵；F为m×1阶节短路电流矩阵；进一步推导出：Y'为m×m阶节点导纳矩阵；根据R,Y,K矩阵，求出节点电压矩阵V，得到各个节点的电压值，进而得到接地网电流入地点G的电位VG0，同时得到节点散流矩阵IN＝KTR-1KV，表示成Iθ，θ＝1、2...m。本专利技术的有益效果是：由于常用远离法测量双层土壤接地电阻时误差较大，因此在远离法的基础上加以改进，确定电压极的位置。根据复镜像法求出双层土壤格林函数，结合引外接地网接地电阻不等电位模型，求出接地网每段的散流，在给定接地网电流入地点G及一个电流极C位置后，可以计算出G、C之间的地表电位，采用优化的方法，求出使接地电阻测量误差最小的电压极P的位置，从而可以准确地测量出双层土壤中接地网的接地电阻。附图说明图1是本专利技术一种双层土壤中接地网接地电阻的测量方法的示意图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本专利技术技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。如图1所示，一种双层土壤中接地网接地电阻的测量方法，包括如下步骤：S01、利用复镜像法计算出双层土壤的格林函数G1；S02、基于场路结合的方法，结合矩量法建立引外接地网接地电阻不等电位模型，并计算出接地网电流入地点G的电位及接地网所有散流；S03、获取地表面接地网电流入地点G的位置、入地电流I0和地表面电流极C的位置，建立求解GC连接线上电压极P位置的模型，计算出电压极P的位置；S04、GP之间的电压除以入地电流I0即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双层土壤中接地网接地电阻的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：S01、利用复镜像法计算出双层土壤的格林函数G1；S02、基于场路结合的方法，结合矩量法建立引外接地网接地电阻不等电位模型，并计算出接地网电流入地点G的电位及接地网所有散流；S03、获取地表面接地网电流入地点G的位置、入地电流I0和地表面电流极C的位置，建立求解GC连接线上电压极P位置的模型，计算出电压极P的位置；S04、GP之间的电压除以入地电流I0即为测量得到的双层土壤接地网的接地电阻。

【技术特征摘要】
1.一种双层土壤中接地网接地电阻的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：S01、利用复镜像法计算出双层土壤的格林函数G1；S02、基于场路结合的方法，结合矩量法建立引外接地网接地电阻不等电位模型，并计算出接地网电流入地点G的电位及接地网所有散流；S03、获取地表面接地网电流入地点G的位置、入地电流I0和地表面电流极C的位置，建立求解GC连接线上电压极P位置的模型，计算出电压极P的位置；S04、GP之间的电压除以入地电流I0即为测量得到的双层土壤接地网的接地电阻。2.根据权利要求1所述的一种双层土壤中接地网接地电阻的测量方法，其特征在于，步骤S03中，地表面电流极C的入地电流为-I0，G、C之间的距离DGC大于接地网直径，电压极点P在G、C连接线上，假设接地网划分为n段，m个节点，设G、P之间距离DGP为x，则格林函数G1简写成x的函数为G1(x)，则求解GC连接线上电压极P位置的模型为： - I 0 G 1 ( D G C ) - Σ θ = 1 m I θ G 1 ( x ) + I 0 G 1 ( x ) = 0 ]]>式中，Iθ为节点散流矩阵，θ＝1、2...m；计算出x的值，得到P点的位置。3.根据权利要求1所述的一种双层土壤中接地网接地电阻的测量方法，其特征在于，在步骤S01中，应用prony方法，将双层土壤要拟合的函数f(λ)展开成有限项复系数指数函数：其中：k＝(ρ2-ρ1)/(ρ2+ρ1)，ρ1为上层土壤电阻率，ρ2为下层土壤电阻率；h为上层土壤厚度；αn、βn是用prony方法计算出的系数；N为展开的项数；采用复镜像法得到双层土壤中的格林函数为： G 1 = ρ 1 4 π [ 1 r 0 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘文霞，柴守江，孙宏航，杨刚，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32