一种地电位升的测量方法技术领域
本发明涉及高电压输电技术领域，尤其涉及一种地电位升的测量方法。
背景技术
在直流工程调试中，变电站或输电线路的人工接地短路试验是一项重要的调试项
目，用于检验变电站或输电线路在接地故障时的运行特性和?；ぴ俗餍阅?。变电站或输电
线路发生短路时，部分短路电流将流入地下，引起大地电位的升高，地电位从电流入地点开
始逐步向无穷远处递减，且递减幅度随距离的增加逐渐减小。
地电位升是电流入地点相对于无穷远点的电位，以无穷远点的地电位为零，则地
电位升即为电流入地点与无穷远点之间的电位差。若要测得短路时入地电流产生的地电位
升，理论上需要测量电流入地点与无穷远点之间的电位差即可。但是，实际中，变电站或者
线路发生短路时，短路电流是从很远的其他变电站或者发电厂提供的，也就意味着短路点
附近没有零电位参考点可以作为无穷远点。因此，实际测量中，地电位升的测量实质是：测
量电流入地点与尽量远的点之间的电位差。此测量过程中，需要将测量线放置在尽量远处，
导致测量线的安置工作繁重，成消耗大量的人力、物力。而且，无论测量线放置多远，其测试
结果都会小于地电位升的实际结果。
发明内容
本发明实施例中提供了一种地电位升的测量方法，以解决现有技术中地电位升测
量方法的测量的地电位升结果小于实际地电位升的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
一种地电位升的测量方法，包括：
选取两个或两个以上的电位测量点；
测量每个所述电位测量点与接地装置电流入地点之间的距离及地电位差；
根据所述距离与所述地电位差，确定所述距离与地电位差之间的函数关系；
根据所述距离与地电位差之间的函数关系，计算地电位升，其中，所述地电位升为
所述距离在所述函数关系中取值无穷大时，所述地电位差的取值。
优选地，所有所述电位测量点位于同一条直线上，且任意相邻的两个所述电位测
量点的间距不小于待测接地装置上相距最远的两点之间的距离。
优选地，所述根据所述距离与所述地电位差，确定所述距离与地电位差之间的函
数关系，包括：
选择反比例函数作为基础函数，其中，x为电位测量点与接地装置电流
入地点之间的距离，V(X)为相应电位测量点与接地装置电流入地点之间地电位差，a、b为待
定参数；
根据所述距离与地电位差，确定所述待定参数a、b的最佳拟合数值；
将所述待定参数a、b的最佳拟合数值代入所述基础函数中，确定所述距离与地电
位差之间的函数关系式。
优选地，所述根据所述距离与地电位差，确定所述待定参数a、b的最佳拟合数值,
包括：
当选取的所述电位测量点的数量为两个时，将两个所述电位测量点对应的所述距
离与地电位差代入所述基础函数中，计算得到一组待定参数a、b的计算数值，所述计算数值
为所述待定参数a、b的最佳拟合数值；
当选取的所述电位测量点的数量为两个以上时，利用最小二乘法，确定待定参数
a、b的最佳拟合数值。
优选地，所述根据所述距离与所述地电位差，确定所述距离与地电位差之间的函
数关系，包括：
根据所述距离与地电位差，建立所述距离与地电位差之间的函数图像。
由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种地电位升的测量方法，选取数个
电位测量点，并测量每个电位测量点与接地装置电流入地点之间的距离和地电位差，确定
距离与地电位差之间的函数；依据地电位升的理论变化趋势，通过外推法，获取接地装置电
流入地点与无穷远点之间的电位差，即为地电位升。本发明实施例提供的地电位升的测量
方法在测量过程中，无需将测试线放置于无穷远点，具有较好的可操作性，降低了测量过程
中的工作量。同时，通过外推法获得地电位升，修正了现有技术中的地电位升测量结果偏小
的问题。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不
能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施
例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而
言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种地电位升的测量方法的流程示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及
附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例
中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附
权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是本发明实施例提供的一种地电位升的测量方法的流程示意图，包括如下步
骤：
步骤S101，选取两个或两个以上的电位测量点。
选取两个或两个以上的电位测量点的方法具体为：在接地装置电流入地点与无穷
远点之间选取两个或两个以上的电位测量点。电位测量点的数量越多，则越有利于地电位
升的计算准确性。当然，电位测量点的数量越多、电位测量点距离接地装置电流入地点越
远，则测量线的安置工作越繁重、测量线的安置过程越困难，因此，在实际测量过程中，并不
可能无限制的选取电位测量点。鉴于之后的地电位升计算过程需要的数据量，应至少选取
两个电位测量点。应当指出，本领域技术人员可根据实际需要或测量地的土壤电阻率分布
情况，调整选取电位测量点的个数，例如2个、3个、4个或6个等，其均落入本发明的?；し?br />围。
结合地电位差随距离变化的理论规律：地电位差随距离单调递增、且地电位差的
递增幅度随距离单调递减，换句话说，距离接地装置电流入地点越近，则地电位差的变化越
快；距离接地装置电流入地点越远，电位点差的变化越慢，在无限远点，地电位差趋于一稳
定值。因此，在选取电位测量点时，为了确保每个电位测量点的有效性，应使相邻电位测量
点之间保持一定的距离。本实例例中，任意相邻的两个电位测量点的间距不小于D，其中D为
待测接地装置上相距最远的两点之间的距离。例如，待测接地设备上相距最远的两点之间
的距离为500m，即D＝500m，则选取的任意相邻的两个电位测量点的间距不小于500m。在实
际测量过程中，可根据选取的电位测量点的个数与测量地的地形情况，选择合适的间距尺
寸，例如500m、600m或700m，其均属于本发明的?；し段?。
本实施例中，所有电位测量点位于同一条直线上，其原因在于：在均匀土壤下，土
壤电阻率分布较为均匀，电位测量点可选取在任意位置，并不影响电位差的测量结果；但
是，在山区等土壤电阻率各向异性分布的地区，所有电位测量点应尽量选取在同一条直线
上，可减少土壤在各个方向电阻率不同对电位差测量结果造成的影响，也可使测量的电位
差随距离的变化趋势保持一致。
步骤S102，测量每个所述电位测量点与接地装置电流入地点之间的距离及地电位
差。
测量每个电位测量点到接地装置电流入地点之间的距离(下文简称距离)，在实际
测量地，地面会出现一定的起伏，此时，应尽量测取电位测量点到接地装置电流入地点之间
的最短水平距离。若所有电位测量点位于同一条直线上，则可减小地面起伏对距离测量造
成的误差。
与传统的地电位升测量方法中采用人工注入稳态电流不同，本发明提供的地电位
升的测量方法采用的测试电流为短路电流。测量线检测每个电位测量点与接地装置电流入
地点之间实时的电位差(下文简称地电位差)。为确保之后的地电位差计算结果的准确度，
应注意电位测量点与接地装置电流入地点之间的电位差值的取值。本实施例中，统一选取
电位测量点与接地装置电流入地点之间的电位差峰值作为电位差的取值。当然，也可统一
选取电位测量点与接地装置电流入地点之间的电位差有效值作为电位差的取值。
步骤S103，根据所述距离与地电位差，确定所述距离与地电位差之间的函数关系。
在步骤S102中，测量得到距离与地电位差两组或两组以上的数据，根据测量的数
据，确定距离与点电位差之间的函数关系。函数关系的表现形式有多种，例如函数图像或函
数关系式等，下文将对函数图像与函数关系式的具体确定过程进行详细介绍。
根据距离与地电位差，确定距离与地电位差之间的函数图像。本实施例中，以距离
为横坐标、地电位差为纵坐标，建立距离与点电位差的函数图像。首先，利用步骤S102中测
量得到的距离与地电位差的数组数据，建立距离与点电位差的散点图。然后，将散点图上的
点用平滑的直线连接，再根据地电位差随距离变化的理论规律：地电位差随距离单调递增、
且地电位差的递增幅度随距离单调递减，通过外推法将未测量区域的图形补充完整，即得
到距离与点电位差的函数图像。当然，也可以地电位差为横坐标、距离为纵坐标，建立距离
与点电位差的函数图像，其建立过程与上述步骤一致，在此不再赘述。
根据所述距离与地电位差，确定所述距离与地电位差之间的函数关系式。
根据地电位差随距离变化的理论规律：地电位差随距离单调递增、地电位差的递
增幅度随距离单调递减，选择具有此趋势的函数作为基础函数，例如反比例形式的函数或
对数形式的函数等，其中，基础函数含有待定参数。根据步骤S102中测量的距离与地电位
差，确定待定参数的最佳拟合数据。将待定参数的最佳拟合数值代入基础函数中，确定距离
与地电位差之间的函数关系式。
本发明中，基础函数选取反比例形式的函数或对数形式的函数，而非反比例函数
或对数函数，原因在于：在实际测量中，土壤电阻率分布不均匀，导致地电位差与距离的函
数关系并不完全符合反比或对数函数。若直接选用反比或对数函数作为地电位差与距离的
函数关系式，则利用此函数关系式计算得到的地电位升与其真实的地电位值具有较大的偏
差。因此，在基础函数中引入待定参数，通过实地测量的地电位差与距离的数据确定待定参
数的数值，从而对基数函数的起到修正作用，有利于得到更加符合实际情况的地电位差与
距离的函数关系式。
本实施例中，以反比例函数为例进行进一步的说明。选取反比例函数作
为基础函数，其中，x为电位测量点与接地装置电流入地点之间的距离，V(x)为相应电位测量
点与接地装置电流入地点之间地电位差，a、b为待定参数。根据步骤S102中测量的距离与地
电位差的数据，确定待定参数a、b的最佳拟合数值，其具体过程为：
当选取的电位测量点的数量为两个时，将两个电位测量点对应的距离与地电位差
代入基础函数中计算得到一组待定参数a、b的计算数值，此计算数值即为待定
参数a、b的最佳拟合数值。
例如，选取两个电位测量点，分别为第一电位测量点与第二电位测量点，第一电位
测量点与短路电流入点之间的距离与地电位差分别为500m、2.533kV，第二电位测量点与短
路电流入点之间的距离与地电位差分别为1000m、3.3kV；将两个电位测量点对应的距离与
地电位差均代入基础函数中得到一组关于a、b的二元一次方程组；解此方程，得
a＝4.067，b＝767，即待定参数a、b的最佳拟合数据分别为4.067与767，将定参数a、b的最佳
拟合数值代入基础函数中，确定距离与地电位差之间的函数关系式，即
当选取的电位测量点的数量为两个以上时，利用最小二乘法，确定待定参数a、b的
最佳拟合数值。其过程具体为：设选取n个电位测量点，n>2，电位测量点与短路电流入点之
间的距离与地电位差表示为(xi,Vi)，计算地电位差测量值Vi与利用基础函数计算的地电位
差计算值V(xi)之间的偏差平方和
根据二元函数取最值，令
即
根据上述方程解得a、b的计算数值，即为待定参数a、b的最佳拟合数值。
将待定参数a、b的最佳拟合数值代入基础函数中，确定距离与地电位差之间的函
数关系式。
步骤S104，根据所述距离与地电位差之间的函数关系，计算地电位升。
根据步骤S103中确定的距离与地电位差之间的函数关系，计算地电位升，其中，地
电位升为所述距离在所述函数关系中取值无穷大时，地电位差的取值。
函数关系的表现形式有多种，例如函数图像或函数关系式等，下文将分别根据函
数图像或函数关系式计算地电位差的具体过程进行详细介绍。
在距离与地电位差的函数图像中，通过外推法可推测距离趋向无穷大时，其对应
的地电位差值，此电位为差值即为地电位升。
在距离与地电位差的函数关系式V＝f(x)中，令距离x为无穷大，求地位差V对应的
函数值，即为地电位升。
例如，根据步骤S103中求得的距离与地电位差之间的函数关系式
计算地电位差。令x＝+∞，求得V＝4.067kV。V＝4.067kV为地电位升峰值，将其转化为有效
值为2.876kV。因此，人工接地短路时引起的地电位升为2.876kV。
关于上述实施例中的装置，其中各个?？橹葱胁僮鞯木咛宸绞揭丫谟泄馗梅椒?br />的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其
它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或
者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识
或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的
权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并
且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。