随着电网的电压越来越高、容量越来越大，系统的接地电流也越来越大，发变电站接地网上电位升越来越高，接地网安全性也开始逐渐受到重视。接地阻抗是最基本的参数指标，同时也是最容易检测的指标，因此地网阻抗的测量对于电网安全性能的检测是十分重要的。本文首先介绍地网阻抗测试的目的及意义，接下来阐述了国内外技术发展现状以及设计方案的论证。其次分析了本次设计所采用的算法，以及常见的器件选择。本次设计所采用的是异频法，在对目前广泛应用的几种滤波算法进行分析后，最终采用的是I2R滤波算法。硬件部分的设计是以STM32F429ZIT6为主控芯片，A/D转换器的测试系统采用的是AD7606，可控增益的放大电路采用的是AD204。整体流程是采样、滤波、放大、模数转换，最后采用信号处理，并且完成调试。采用MATLAB软件进行仿真，得到各种波形和数据。经仿真和实验表明该设计的算法可以准确的滤除工频信号得到异频信号相关参数。关键词 I2R，滤波算法，地网阻抗
目 录
1 绪论 1
1.1选题的目的及意义 1
1.2 国内外技术发展现状 2
1.3 本文主要的研究内容 3
2 大型地网接地阻抗测试方法研究 4
2.1 阻抗测量模型 4
2.2 传统测试方法 6
2.3 小结 8
3 算法分析 9
3.1 常用的滤波算法 9
3.2 IIR算法分析 10
3.3 小结 10
4 仿真 10
4.1滤波器设计 11
4.2 仿真结果 13
5 软件流程 17
5.1 总流程图 17
5.2 信号采集子程序 18
5.3 按键选择子程序 18
5.4 数字滤波子程序 19
5.5 量程判断子程序 19
结 论 21
致 谢 22
参考文献 23
附 录 25
1 绪论
1.1选题的目的及意义
电力系统中所谓的接地就是将系统中的电气设备同大地连接起来，这种连接方式就叫做接地[1]。接地网的特点就是在电 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ￥351916072￥ 
力系统发生故障时能够排除故障电流，降低变电站的电位上升幅度，这样就能够有效的保障电力系统中的相关设备设备以及工作人员的人身的安全[2]。电力系统包括保护接地、工作接地和防雷接地。
通常电气设备是有可能发生绝缘损坏的，而在发生这种绝缘损坏是往往会有电流流过从而发生一些突发事故造成设备损坏或是工作人员受伤。预防这类情况的发生的接地方式就叫做保护接地。
工作接地是一种保障电力系统正常运行的接地，例如中性点接地的运行方式在我国的一些电力系统中普遍采用。工作接地在正常情况与系统故障时流过工作接地极的电流相差甚大。前者只有几安至几十安的不平衡电流，后者会产生持续0.5秒左右高达数十千安的短路。
防雷接地是防止过电压造成影响，比如避雷针、避雷线、避雷器等的应用。在防雷接地中，雷电冲击会在接地设备中通过电流。这种电流持续时间很短，但是却很大，而且容量越大，入地电流就会越大。电力系统中地网电位若发生升高异常，跨步电压、接触电压超过人体所能承受范围造成人身伤害，通常是由于地网的接地阻抗较大，电力系统突然发生接地故障产生大电流入地。其中反击过电压还会导致低压设备和保护装置受到影响，使设备的绝缘产生二次损坏，还有可能使得事故情况变得更加严重。简而言之，就是如果接地阻抗不能够满足当前系统的要求的话，一般会造成事故，产生重大损失，而此类事件国内外时有发生。
运行中变电站地网接地阻抗的测量，由于受系统流入地网电流的干扰以及试验引线间的干扰，使测试结果产生较大的误差。特别是大型接地网接地阻抗很小（一般在0.5Ω以下），即使细微的干扰也会对测试结果产生很大的影响。如果对地网接地阻抗测试不准确，不仅损坏设备，而且会造成诸如地网误改造等不必要的损失。通过对地网的接地阻抗这个参数的测量，可以有效的判断地网的运行状态，这样电网的安全性就有了保障。即使电网中存在着一些安全问题，也能够被检测出来，这对电网的安全运行是有很大的保障的。但是，目前电网发展很快，变电站都趋向于规模化，大型化，自然而然与之相连的进出线有很多，因此要是直接测量地网接地电阻会非常困难，而且避雷线也有分流作用，很可能会对测量结果造成直接的影响。各种原因都可能造成故障，影响最终测试结果，因此对这方面做些研究还是非常有必要的[3]。
1.2 国内外技术发展现状
19世纪中旬，当时是利用伏安法测量接地电阻，它的特点主要是测量的范围比较宽，它所采用的原理也是相对简单的。对量程的设计主要是根据电压、电流表的量限变化来设计。这当中，电压表、电流表分别配有高、低内阻，与此同时连接导线的内阻应尽量小，不然的话会产生过多的附加电压。其弊端主要体现在测量时，外界的因素对其干扰十分大，无法测量强的电压区域[4]。为此，在测量前对电流大小的估计是十分必要的，然后根据估计电流选出相应规格的绝缘导线。以上可以看出该方法操作麻烦，步骤繁琐，相应的工作量十分大。
随着不断改进发展，到了19世纪五六十年代，在苏联出现了型摇表，并取代了伏安法。它的结构是电位计结构，所采用的是补偿原理。其特点主要是携带比较方便，工作量相对伏安法小，操作简单。但它对检流计精密度要求比较高。其弊端主要体现在人为因素影响比较大，因为它所采用的发电机是手摇式，故精度低。10年后出现了国产接地电阻测试仪ZC系列，其原理与E型摇表一样，但在其测量性能上比E型摇表要好得多。又过了10年左右，数字式电阻测试仪问世，在连接方式上它与同一种类型的基本一致，但在稳定性方面，由于它所采用的是数字化方法，使得数字式电阻测试仪远远高于指针式摇表。但是这一种测量方法非常容易受到外界的干扰，从而产生误差。最近国际上研发的一些阻抗测量仪，大多都工作在工频附近，所以局限性还是比较大的，配合一些滤波器使用可能误差会小一些。
滤波器的种类很多，如有源滤波、无源滤波、带通、带阻等等。但是随着数字信息领域的飞速发展，数字滤波器得到了广泛的应用。数字滤波器在上个世纪早期就引起了人们的注意，但直到中期的时候才慢慢形成一套理论。随着时代的进步，科技在不断向前发展，计算机科学技术和大规模集成芯片也在快速发展并逐渐趋向于成熟，因此，要设计数字滤波器大可以借助大规模集成硬件或是计算机软件来得以实现。过去的一些滤波器很多是采用的是模拟电路，但是在这方面由于技术还不够成熟，还有很多困难不能克服，所以，采用数字电路就能克服很多模拟电路所面临的难题，而且它还有许多其他滤波器所不能及的优点。就近年来看，数字滤波器在图像处理、数据压缩方面应用越来越多，发展迅速。

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