梅开锋 卢山 刘志国 朱超 麻喜旺
国网蚌埠市五河县供电公司 安徽五河 233300
摘要：供电企业变电站、高压杆塔等防雷接地电阻的检测技术手段,目前采用的大多为人工检测手段，且一次只能检测一路接地电阻。文章通过对高压接地电阻实时在线监测系统的设计与应用,有效解决了传统的人工检测及单路测试技术所带来的一系列问题,实现对高压接地电阻值的实时在线监测，通过GPRS通讯方式传输数据，把测试结果实时上传到服务终端,再通过管理平台对数据的统计分析，确认接地电阻是否符合运行单位所要求的标准值，对不符合标准的接地点,及时给出预警、报警通知。全文通过对系统的功能结构设计、工作原理解析及安装应用等方面，详细阐述了高压接地电阻实时在线监测系统给供电企业所带来的便利,大大减少管理部门投入的人力物力，提高了工作效率。
关键词：输配电线路；防雷；设计
引言：现阶段供电企业变电站及输配电线路高压接地杆塔电阻值，只能通过供电管理部门定期进行仪器检测，检测装置测量接地模块的电阻值数据是否符合国家电网规定的标准，因此，接地模块的性能好坏管理人员无法及时了解掌握，一旦出现问题，也无法及时知晓，严重影响到高压线路电力设施的供电稳定性，因此需要研制一种高压接地电阻在线监测系统，帮助管理部门实时掌握线路接地电阻状况，为供电企业的稳定运行提供可靠的技术保障。
一、高压接地电阻实时在线监测系统整体设计方案
高压接地电阻实时在线监测系统主要是通过在线监测接地引下线的连接状况、回路接地电阻、金属回路联结电阻而设计制造的。装置主要有检测仪(GPRS模块内置)、SIM通讯卡、太阳能电板和锂电池组合供电装置（无外接电源时应用）、电源适配器、在线监测管理软件、电脑服务终端等部分组成。检测仪通过采用RS485有线通信（如在变电站内，有局域网络时应用）或GPRS无线通信（如在户外高压接地杆塔处，无网络无外接电源）传输数据，内置传感器与电路板完全封闭，确保野外、室内等长时间在线监测的高精度、高稳定性、高可靠性。
二、接地电阻在线检测仪的工作原理
接地电阻在线检测仪测量接地电阻的基本原理是测量回路电阻。传感器先给被测接地回路一个激励脉冲信号，在被测回路上感应一个脉冲电势E，在电势E的作用下将在被测回路产生电流I。传感器对E及I进行测量，并通过公式：R=E/I即可得到被测回路电阻。
1、回路电阻定义
如图：回路电阻包括A点对地的接地电阻值、接地引下线金属导体的阻值、金属架空线的阻值、接地引下线与金属架空线之间的连接电阻值(接触电阻)、B点对地的接地电阻值的综合值。对形成上述回路的接地系统，可以直接安装检测仪监测，若没有形成回路的接地系统，需要增加辅助接地极使其形成回路，再安装检测仪，见后述单点接地系统。
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若检测仪测试出的地网A、地网B回路的综合值为5欧，即：RA+RB+R架空线+R接地引下线=5.0Ω，那地网A、地网B两个并联起来对地的实际接地电阻值一定小于等于2.5Ω，据此可以判断地网A并联了地网B后的实际接地电阻值是否合格。若地网A、地网B两者加起来的接地电阻值小于工程标准要求值，那地网A、地网B都是合格的。
2、金属回路的联结电阻检测
若地网A、地网B在地面上、下都连接在一起，则检测仪测试出的是金属回路的电阻值，其值一般很小，零点几欧姆，这就是金属回路的联结电阻值，也是等电位电阻值，不是接地电阻值。所以本检测仪也能非常方便地检测金属回路的联结电阻值。
在大型地网中，例如变电站接地，它们在地下都是一个整体的大型地网，同时有多根接地引下线引出地面，并在地面上也连接在一起的，如右图。对于这样的大型接地系统，其地网最大对角线距离一般几百米到几千米，测试这样的大型地网的接地电阻是非常麻烦和困难的。若真有其接地电阻不合格，那问题也是出在接地引下线与地网间的连接位置(图中箭头所指的焊接位置)，工程改造就是开挖接地引下线位置，再重新焊接接地引下线。实际是不可能把地下的整个网进行改造，否则整个地网、地面工程都将推倒重建，这是不可能的，除非整个工程报废。
所以，对于大型地网，我们可以在主接地引下线和支接地引下线上安装检测仪，监测接地引下线与地下网间的连接状况就可以了，通过检测其金属回路联结电阻值来判断接地引下线的接地状况。
3、单点接地系统
若地网A、地网B之间若没有架空线，在地面上没有连接在一起，则地网A、地网B为独立的单点接地。则检测仪不能直接测试单点接地系统的接地电阻值，会显示“OL”溢出符号，表示超出检测仪的上量限。此时需要增加一个或两个辅助地极，构成回路，再安装检测仪。对于近距离内有2个或2个以上的单点接地系统，可以将各单点接地系统的接地引下线在地面上用金属导体连接起来，形成回路，再安装本检测仪监测。
三、系统架构设计及安装
高压接地电阻实时在线监测系统的安装应用，需要针对应用现场环境来设计合理的网络架构，文章从有线网络系统和无线网络系统两个安装布局来进行详细阐述说明。
1、采用有线网络系统架构
当采用有线网络系统通过RS485通讯方式传输数据，安装布局如下图所示，但是采用该通信网络组网，适合于1500米近距离接地电阻监测。
2、采用无线网络系统架构
当采用无线网络系统通过GPRS通讯方式传输数据时，安装布局如下图所示，该网络架构适合于远距离接地电阻监测，距离不受限制。
两种网络结构安装时无需断开接地引下线，方便快捷。在线测试、非接触测量、地线穿心通过、绝不影响防雷接地效果和设施的正常运行，无需自检、实时检测、实现远程在线监测。
四、系统的应用推广
文章通过对高压接地电阻实时在线监测系统的研究及应用，给供电企业带来了良好的经济效益、管理效益和深远的社会效益。通过对传统的接地电阻检测技术进行对比分析发现，采用高压线路接地电阻在线监测系统每年可为供电企业节约大量的人力物力成本，同时也加强了变电站及输配电线路高压杆塔接地电阻的集中统一管理，提高了输配电线路管理部门的工作效益和供电企业的安全生产管理水平，提升了供电企业的服务质量，保障了输配电高压线路的安全稳定运行，维护了社会秩序的稳定。后期可将该系统推广应用到其它领域的防雷接地电阻值的在线监测管理工作中，实现对装置的高效利用。
五、结束语
高压接地电阻实时在线监测系统的设计与应用，实现对供电企业高压接地电阻值的实时监测，系统通过GPRS/4G网络及时将电阻值实时数据发送给监控中心，再通过管理平台实时向管理人员发布预/告警信息，提醒管理人员对不符合标准的接地点予以关注并采取相应处置措施。文章通过对高压接地电阻实时在线监测系统的设计及组合应用，通过一台采集单元装置，利用MEMS传感器技术和GPRS通信技术，实现对电阻值的采集、传输及管理，实用性强，对供电企业电力设施的安全稳定运行具有重要的意义。