一、概述
異頻地網(wǎng)接地阻抗測(cè)試儀,，是變電站等各種現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用于對(duì)接地電阻及相關(guān)參數(shù)測(cè)試的高精度測(cè)試儀器,。該儀器具有體積小、重量輕,、攜帶方便,、抗干擾性能強(qiáng)、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn),。儀器為一體化結(jié)構(gòu),，內(nèi)置變頻電源模塊，輸出電源連續(xù)變頻可調(diào),。頻率可變?yōu)?/span>45Hz或55Hz,，內(nèi)置高速處理器核心，采用數(shù)字濾波技術(shù),，有效避開(kāi)了工頻電場(chǎng)對(duì)測(cè)試的干擾,，從根本上解決了強(qiáng)電場(chǎng)干擾下準(zhǔn)確測(cè)量的難題。大量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和用戶使用情況表明,，在運(yùn)行變電站的惡劣電磁環(huán)境下進(jìn)行接地網(wǎng)測(cè)試時(shí),，異頻地網(wǎng)接地阻抗測(cè)試儀的測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確穩(wěn)定、重復(fù)性好,，是大,、中型接地網(wǎng)特性參數(shù)測(cè)量的理想儀器,。 儀器主要具有如下特點(diǎn)：
全觸摸超大液晶顯示器
操作簡(jiǎn)單，儀器配備了的全觸摸液晶顯示屏,，超大全圖形操作界面,，每過(guò)程都非常清晰明了，試驗(yàn)變壓器操作人員不需要額外的專業(yè)培訓(xùn)就能使用,。輕輕觸摸一下就能完成整個(gè)過(guò)程的測(cè)量,，是目前非常理想的多功能型測(cè)量設(shè)備。
變頻技術(shù),、JZ測(cè)量l
抗*力強(qiáng),，由儀器內(nèi)部自帶變頻電源模塊提供儀器測(cè)量輸出電源，頻率可變?yōu)?/span>45Hz或55Hz,，并采用數(shù)字濾波技術(shù),，有效地避開(kāi)了現(xiàn)場(chǎng)各種工頻干擾信號(hào)，使儀器實(shí)現(xiàn)高精度,、準(zhǔn)確可靠的測(cè)量,。
DSP高速處理器l
JZ快速，儀器內(nèi)部采用專業(yè)的DSP快速數(shù)字信號(hào)處理器作為處理核心,，在保證測(cè)量數(shù)據(jù)JZ的前提下,，大大的提升了儀器本身的運(yùn)算處理能力。
全過(guò)程多功能測(cè)控l
儀器在內(nèi)部高性能處理核心的強(qiáng)力支持下,，對(duì)整個(gè)測(cè)量過(guò)程當(dāng)中的電流輸出、電壓采集以及頻率變換等一系列復(fù)雜的運(yùn)算步驟,，快速自動(dòng)的完成,。儀器可以自動(dòng)判斷電流回路的阻抗，并據(jù)此自動(dòng)調(diào)節(jié)異頻電源的輸出電流值（額定輸出電流為5A）,，無(wú)須人為干預(yù),，即可自動(dòng)完成測(cè)試任務(wù)。儀器的測(cè)量?jī)?nèi)容包括地網(wǎng)的接地阻抗Z,、純電阻分量R和純感抗分量X,。
海量存儲(chǔ)數(shù)據(jù)l
儀器內(nèi)部配備有日歷芯片和大容量存儲(chǔ)器，能將檢測(cè)結(jié)果按時(shí)間順序保存,，隨時(shí)可以查看歷史記錄,，并可以打印輸出。
pc機(jī)數(shù)據(jù)處理l
儀器所測(cè)量的數(shù)據(jù)可以通過(guò)U盤(pán)導(dǎo)出,，然后在pc機(jī)上用儀器配套的軟件查閱和管理相關(guān)數(shù)據(jù),。 儀器整體外觀圖 
二、主要技術(shù)指標(biāo) 1 | 使用條件 | -15℃∽40℃ | RH＜80% | 2 | 抗干擾原理 | 變頻法 | 3 | 電 源 | AC 220V±10% | 允許發(fā)電機(jī) | 4 | 測(cè)量輸出電流 | 1A～5A可調(diào) | 45HZ/55HZ | 5 | 測(cè)量輸出電壓 | 0V～100V | 45HZ/55HZ | 6 | 額定輸出功率 | 500W | 7 | 分 辨 率 | 接地阻抗: 0.0001 | 阻抗角：0.0001° | 8 | 精 度 | 接地阻抗:±(1%*讀數(shù)+0.002) | 阻抗角:±(1%*讀數(shù)+0.02°) | 9 | 電阻測(cè)量范圍 | 0.001Ω～100Ω | 5A | 0.0001Ω～20Ω | 4A | 0.0001Ω～25Ω | 3A | 0.0001Ω～35Ω | 2A | 0.0001Ω～50Ω | 1A | 0.0001Ω～100Ω | 10 | 外型尺寸 | 350（L）×280（W）×230（H） | 11 | 存儲(chǔ)器大小 | 100 組 支持U盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ) | 12 | 重 量 | 12 Kg |
三,、面板說(shuō)明  1. 供電電源插座（AC 220V）
2. 電源開(kāi)關(guān)
3. 打印機(jī)
4. 緊急停機(jī)按鍵
斷開(kāi)測(cè)試輸出電源,，測(cè)試過(guò)程中遇到突發(fā)事件時(shí),，按此鍵可在不斷開(kāi)輸入電源的情況下緊急快速地關(guān)斷所有輸出電源，保證人員和設(shè)備的安全,。
5. 系統(tǒng)復(fù)位按鍵
提供儀器內(nèi)部*處理器復(fù)位,；此復(fù)位鍵是復(fù)位儀器內(nèi)部所有控制器件，而非直接操作輸出斷開(kāi),，因此若測(cè)量過(guò)程中遇到緊急情況請(qǐng)優(yōu)先按緊急停機(jī)按鍵來(lái)快速地?cái)嚅_(kāi)輸出,。
6. 全觸控液晶顯示屏
超大屏幕中文顯示每一步操作過(guò)程，用戶只需在相應(yīng)的地方輕輕觸碰一下,，即可自動(dòng)完成整個(gè)測(cè)量過(guò)程,；觸摸式液晶顯示屏屬于精密配件，應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間陽(yáng)光暴曬或重物擠壓和利器劃傷,；在操作液晶屏的時(shí)候使用鉛筆頭或者其它筆形塑料物件操作可以提高操作準(zhǔn)確度,；
7. USB接口
U盤(pán)插入口，把儀器內(nèi)部保存的所有測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)導(dǎo)入U盤(pán)中并生成以日期為文件名的文本文件保存,，提供給用戶在電腦操作系統(tǒng)下通過(guò)儀器附帶的軟件操作查看數(shù)據(jù)并生成報(bào)告文件,；當(dāng)U盤(pán)插入儀器USB接口并開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候，嚴(yán)禁中途拔出U盤(pán),，否則可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤,，嚴(yán)重的可能損毀U盤(pán)；
8. 電壓測(cè)量端口P1和P2（黑色）
將P2連接至被測(cè)地網(wǎng),，P1連接至輔助電壓極,，在P1與P2間測(cè)量輔助電壓極與地網(wǎng)之間的電位差。
9. 電源輸出端口C1和C2（紅色）
將C2連接至被測(cè)地網(wǎng),，C1連接至輔助電流極,，以構(gòu)成試驗(yàn)電流的回路。
10. 接地接線柱
儀器安全接地,。
四,、注意事項(xiàng)
1. 電流極應(yīng)選擇在潮濕的地方，保證電流極的接地電阻比較?。?/span>ZH不超過(guò)20歐姆,，可采用潑水等方法降低其接地電阻），從而使儀器能輸出較大的試驗(yàn)電流,。
2. 儀器測(cè)試過(guò)程中,，C1和C2之間的Z大輸出電壓為100V，請(qǐng)勿觸摸,，以保障人身安全,。
3. 測(cè)量500kV變電站等大型接地網(wǎng)時(shí)，在數(shù)千米長(zhǎng)的電流線和電壓線上,，往往有較高的感應(yīng)電壓,，須注意安全,。
4. 從人身安全和測(cè)試精度的需要考慮，測(cè)試前一定要確保儀器的接地端子可靠就近接地,。 干擾分析
在運(yùn)行變電站的惡劣電磁環(huán)境下進(jìn)行接地網(wǎng)測(cè)試過(guò)程中,，外界干擾非常嚴(yán)重，干擾信號(hào)比較復(fù)雜,，可能導(dǎo)致各種不同的誤差,，主要包括：
1）外界電磁場(chǎng)在電壓極測(cè)量引線上產(chǎn)生感應(yīng)電壓（工頻占主要成分），其數(shù)值有時(shí)可達(dá)數(shù)伏,，將導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差,；
2）外界電磁場(chǎng)在電流極測(cè)量引線上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，因電流極回路的阻抗比較小,，將在回路中形成較大的干擾電流,，也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差；
3）地中往往有干擾電流存在（成分比較復(fù)雜）,，它所產(chǎn)生的電壓降也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差,；
4）當(dāng)電流線和電壓線之間距離較近時(shí)，測(cè)量線之間存在互感,，由此會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差,。
由于大中型接地網(wǎng)測(cè)試比較困難，誤差來(lái)源比較復(fù)雜,，地網(wǎng)的接地電阻值也比較小,，因此，要保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性,，必須掌握正確的測(cè)量方法,，并采用抗干擾性能好的測(cè)試儀器。 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)表明,，在運(yùn)行變電站的電磁環(huán)境條件下，即使采用倒相法等傳統(tǒng)的抗干擾措施,，測(cè)量結(jié)果也很不穩(wěn)定,，測(cè)量誤差仍比較大（有時(shí)已遠(yuǎn)超過(guò)允許的范圍），測(cè)試結(jié)果的可信度大大降低,，從而導(dǎo)致地網(wǎng)評(píng)估結(jié)論無(wú)法反映地網(wǎng)的真實(shí)狀況,。其主要原因在于試驗(yàn)電流的頻率與外界工頻干擾的頻率相同，同頻率的外界工頻干擾信號(hào)是很難剔除干凈的,。其次,，干擾信號(hào)中的諧波、高頻和直流等成分的影響也不容忽視,。
5516Y型異頻地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀,，由于采用了*的抗干擾技術(shù),，從而有效解決了接地網(wǎng)測(cè)試的關(guān)鍵技術(shù)難題。它采用接近于工頻的異頻試驗(yàn)電流（頻率為45Hz和55Hz）進(jìn)行測(cè)試,，并應(yīng)用的數(shù)字信號(hào)處理和濾波技術(shù)等,，有效剔除了外界干擾信號(hào)（包括工頻、諧波,、高頻,、以及直流分量等成分），從而大大提高了接地網(wǎng)測(cè)試的精度?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)室考核結(jié)果表明,，即使電壓極測(cè)量引線的干擾電壓達(dá)10V，電流極回路的干擾電流達(dá)1A時(shí),，本儀器仍可獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果,。
異頻地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀從根本上擯棄了傳統(tǒng)“工頻電流法”的諸多缺點(diǎn)和不便（難以消除工頻干擾的誤差、試驗(yàn)設(shè)備笨重,、試驗(yàn)電流太大有可能影響繼電保護(hù)裝置的正常工作等）,。大量的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，該儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理,，測(cè)量精度高,，性能穩(wěn)定，功能齊全,，使用方便,，直流高壓發(fā)生器集中體現(xiàn)了接地網(wǎng)測(cè)試技術(shù)的ZX研究成果，是測(cè)量地網(wǎng)接地電阻的理想裝置,，可廣泛應(yīng)用于電力,、石油、化工,、電信,、*、鐵路,、機(jī)場(chǎng)及工礦企業(yè)的接地網(wǎng)測(cè)試,。 五、 接地網(wǎng)測(cè)試技術(shù)
1,、接地網(wǎng)測(cè)量的基本原理
當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障短路時(shí),，巨大的短路電流經(jīng)接地網(wǎng)入地過(guò)程中會(huì)引起地網(wǎng)的電位升高，地網(wǎng)電位升高往往會(huì)對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行構(gòu)成威脅,，有時(shí)甚至導(dǎo)致系統(tǒng)二次設(shè)備的損壞,，從而導(dǎo)致系統(tǒng)事故的擴(kuò)大。
通常,，把地網(wǎng)電位升高值U與經(jīng)地網(wǎng)入地電流值I的比值稱為地網(wǎng)的接地電阻（或接地阻抗）,，接地電阻是考核地網(wǎng)狀況的主要技術(shù)指標(biāo)之一,。
為了測(cè)量接地網(wǎng)的接地電阻，須在距地網(wǎng)比較遠(yuǎn)的地方設(shè)置一個(gè)電流極C（應(yīng)按規(guī)程要求）,，使試驗(yàn)電流由地網(wǎng)入地,，經(jīng)電流極返回，此時(shí)地網(wǎng)與電流極之間必有一個(gè)區(qū)域是“零電位”（請(qǐng)參考相關(guān)理論）,。“零電位點(diǎn)”與接地網(wǎng)之間的電位差U與試驗(yàn)電流I的大小有關(guān),，但U/I是確定不變的，它反映了地網(wǎng)的特性,。不過(guò),，此處的U/I與規(guī)程所定義的“地網(wǎng)接地電阻”有一定的差異，在此不作詳細(xì)論述,。
接地網(wǎng)測(cè)試常采用0.618法,，即：電壓線和電流線平行布置，電壓極P與地網(wǎng)中心E的距離是電流極C與E之間距離的61.8%,。但值得指出的是,，此理論基礎(chǔ)是建立在“地網(wǎng)周?chē)耐寥离娮杪示鶆蛞恢?/span>”。我們?cè)谑褂?/span>0.618法的實(shí)踐中,，應(yīng)注意土壤率不均勻所導(dǎo)致的測(cè)量誤差,。
常用的測(cè)試線布置方法還包括：電流線和電壓線反方向布置，以及電流線和電壓線成一定夾角方式（請(qǐng)參考相關(guān)資料）,，此類布線方法的優(yōu)點(diǎn)在于電壓線和電流線之間的互感影響問(wèn)題不突出,，從而避免了互感帶來(lái)的誤差問(wèn)題。
總之,，大中型接地網(wǎng)測(cè)試要求足夠長(zhǎng)的電流線和電壓線,，不僅測(cè)試工作的實(shí)施具有較大的難度，而且,，現(xiàn)場(chǎng)條件的限制很可能導(dǎo)致較大的測(cè)量誤差（包括接線考慮不周所帶來(lái)的方法誤差,，以及干擾誤差和儀器誤差）。因此,，在開(kāi)展大中型地網(wǎng)測(cè)試時(shí),，必須認(rèn)真研究被測(cè)地網(wǎng)的環(huán)境條件，合理設(shè)計(jì)測(cè)試方案,，并選用抗干擾性能優(yōu)良的測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)試，以保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確可信,。
2,、平行布線方式時(shí)引線間的互感影響
常用的0.618法屬于平行布線法，在實(shí)際測(cè)試中,，由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制,，電流線和電壓線之間的距離往往比較小,，電流線中的試驗(yàn)電流所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)會(huì)在電壓線上感應(yīng)出比較大的干擾電壓。此時(shí),，儀器所測(cè)的電壓信號(hào)中不僅含有試驗(yàn)電流在地網(wǎng)接地電阻上形成的壓降,，而且還包括了試驗(yàn)電流在電壓線上感應(yīng)的干擾電壓。顯然,，簡(jiǎn)單的用U/I來(lái)給出結(jié)論是不對(duì)的,，應(yīng)該想辦法剔除電壓線上的感應(yīng)電壓成分。否則,，上述互感影響所帶來(lái)的誤差十分嚴(yán)重,。測(cè)試線愈長(zhǎng)，線間距離愈小,，則誤差愈大,。
我們認(rèn)為，互感影響所帶來(lái)的誤差屬于方法誤差的范疇,，不屬于儀器誤差,，技術(shù)人員可以想辦法避免之（后面繼續(xù)討論）。
3,、工頻電流法測(cè)量誤差的主要原因
工頻電流法是傳統(tǒng)方法,，在的接地網(wǎng)測(cè)量項(xiàng)目，由于外界工頻電磁干擾并不是特別強(qiáng),，直流高壓發(fā)生器再加上新建工程條件下我國(guó)電力系統(tǒng)中沿用了數(shù)十年,，而且至今仍在使用，特別是對(duì)于新建變電站或發(fā)電廠的布線工作比較容易實(shí)施（例如采用反向布線和夾角布線）,。但對(duì)于運(yùn)行中的變電站和發(fā)電廠,，采用工頻電流法測(cè)量接地網(wǎng)過(guò)程中的誤差問(wèn)題就顯得格外突出，主要原因是：外界工頻電磁場(chǎng)以及地中零序性質(zhì)的電流等所產(chǎn)生效果與工頻試驗(yàn)電流所產(chǎn)生效果相比,，已經(jīng)達(dá)到無(wú)法忽視（但又無(wú)法剔除）的程度,。例如，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中,，即使在施加試驗(yàn)電流為零的情況下,，較長(zhǎng)的電壓線上外界干擾電壓（工頻為主要成分）已經(jīng)達(dá)到數(shù)伏，假若地網(wǎng)接地電阻為0.2歐姆的話,，20A信號(hào)試驗(yàn)電流所產(chǎn)生的信號(hào)電壓降也僅4V,。
倒相法、三相電流測(cè)試法等抗干擾措施在理論上可以消除外界工頻干擾的影響,，但長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,，其效果并不理想，測(cè)量數(shù)據(jù)的復(fù)現(xiàn)性差，難以得到滿意的測(cè)量結(jié)果,。究其原因,，此類抗干擾措施的假設(shè)前提條件是：外界干擾是純正的工頻信號(hào)，且在測(cè)試期間保持穩(wěn)定不變,。顯然,，實(shí)際系統(tǒng)情況并非如此。因此,，測(cè)量誤差主因往往難以判定,。
總之，由于工頻電流法的試驗(yàn)電流的頻率與外界工頻干擾的頻率相同,，同頻率的外界工頻干擾信號(hào)難以被剔除,，再加上干擾信號(hào)中的諧波、高頻和直流等成分的影響,，必然導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差,。
4、接地網(wǎng)異頻測(cè)量技術(shù)
異頻測(cè)量法的主要優(yōu)點(diǎn)在于其試驗(yàn)電流的頻率避開(kāi)了50Hz的工頻而采用45Hz與55Hz兩種不同的頻率,，因此就比較容易實(shí)現(xiàn)僅僅提取頻率的信號(hào)進(jìn)行分析,，從根本上消除干擾的影響。
雖然異頻接地電阻測(cè)試儀采用了*的技術(shù)路線,，但必須有配套的硬件技術(shù)和軟件分析技術(shù)為支撐,，才可能達(dá)到預(yù)期的技術(shù)效果。否則,，從復(fù)雜的干擾環(huán)境中提取幅值不大的異頻電流和電壓信號(hào)的難度是很大的,。
異頻地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀的主要技術(shù)特點(diǎn)體現(xiàn)在：
1） 變頻電源模塊，輸出電源連續(xù)可調(diào)頻率十分穩(wěn)定（頻率為45Hz和55Hz）,；
2） 強(qiáng)勁的硬件支持,，采用專業(yè)級(jí)的高速數(shù)字信號(hào)處理芯片，運(yùn)算速度快,、精度高,；
3） 采用*的數(shù)字濾波軟件技術(shù)，測(cè)量數(shù)據(jù)精度有保證,。
正是由于以上技術(shù)優(yōu)勢(shì),，才使異頻接地阻抗測(cè)試儀在應(yīng)用中表現(xiàn)出其優(yōu)良的性能，它能*剔除各種外界干擾信號(hào)（包括工頻,、諧波,、高頻、以及直流分量等成分）,，從而大大提高了接地網(wǎng)測(cè)試的精度,。
現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和試驗(yàn)室考核結(jié)果表明，即使在強(qiáng)干擾電壓和干擾電流情況下，其測(cè)量結(jié)果仍具有很好的復(fù)現(xiàn)性,，測(cè)試誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于DL/T845.2 中對(duì)準(zhǔn)確度為1級(jí)的測(cè)試儀的誤差限值。
異頻地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀的測(cè)量?jī)?nèi)容包括地網(wǎng)的接地阻抗Z,、純電阻分量R和純感抗分量X,，以供測(cè)試人員進(jìn)行技術(shù)分析，研究不同的布線方式下測(cè)量結(jié)果的差異,。
異頻接地阻抗測(cè)試儀的試驗(yàn)電流頻率與工頻相當(dāng)接近,，其測(cè)試結(jié)果可視為地網(wǎng)工頻特性參數(shù)。
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