接地电阻在线监测系统原理与行业应用方案

一、什么是接地电阻在线监测系统

接地电阻在线监测系统（Grounding Resistance Online Monitoring System，简称GERMS），是一种利用电流注入法、变频检测法或阻抗分析法实时测量接地装置电阻值的智能化监测设备。

其主要目的在于实时、连续监测建筑物、电力系统、通信基站、轨道交通、石化、数据中心等场所的接地电阻变化，判断接地系统是否可靠，是否符合国家标准（如《GB 50057-2010 建筑物防雷设计规范》《GB/T 50065 工业与民用电力装置接地设计规范》）的要求。

传统的接地电阻检测多为人工定期检测（例如每年或半年一次），存在检测间隔长、实时性差、隐患发现不及时等缺点。而接地电阻在线监测系统通过传感器+主机+后台监控平台的组合，能够做到实时在线检测、自动报警和数据远程传输，极大提升了防雷安全水平。

二、接地电阻在线监测系统的工作原理

常见的在线监测系统采用以下几种原理：

工频注入法

在接地系统注入低频交流电（如50Hz或变频电流，1A以下），通过电压采样和电流采样计算出接地电阻值。

公式：Rg=U/I

其中 ：U为电压降，I为注入电流。

特点：准确性高，适合电力、石化、铁路等场合。

变频法

采用不同频率的检测电流，排除工频干扰。

优点：抗干扰能力强，可在强电磁环境下工作。

阻抗法

通过测量接地系统的复阻抗，分析接地电阻和电感分量。

优点：可以同时判断接地性能和接地系统的老化情况。

多点测量与冗余监测

系统可以对一个接地网多个接地点同时监测，结合数据采集单元（DAU）和后台分析平台，进行大数据趋势分析。

三、接地电阻在线监测系统的作用

实时监测与报警

当接地电阻超出标准值（如≤4Ω、≤10Ω，不同行业标准不同），系统会自动报警，通知值班人员。

防止接地失效

长时间运行中，接地电阻会因土壤干燥、腐蚀、接地体断裂而升高，系统可提前发现隐患。

提高运维效率

代替人工巡检，减少人力成本，提升检测频率。

保障防雷与电气安全

电力、石化、通信等行业对接地要求严格，监测系统能避免因接地不良造成的设备损坏、雷击风险或人身触电事故。

四、接地电阻在线监测系统技术方案

1. 系统组成

监测主机：内置电流源、数据采集、信号处理单元。

电流/电压传感器：安装在接地引下线与接地体之间。

数据采集单元（DAU）：对多个接地点进行同步测量。

后台监控平台：支持 Modbus、RS485、以太网、4G/5G/NB-IoT 等通讯方式。

2. 技术参数参考

测量范围：0.01Ω ～ 500Ω

测量精度：±2%（典型）

抗工频干扰：＞120dB

数据刷新率：1次/1分钟～1次/24小时可调

通讯方式：RS485/Modbus、4G、NB-IoT

工作电源：AC 220V 或 DC 48V，部分型号支持太阳能供电

报警功能：接地电阻超限、通讯中断、设备故障自动报警

防护等级：IP65 以上，适合户外安装

3. 施工与安装方法

（1）安装位置

主机宜安装在配电房、基站机柜、控制室内，环境干燥、防尘防水。

电流传感器夹装在接地引下线或母排上，保持接触紧密。

（2）接线方式

电流注入端接接地体与辅助电极之间。

电压采集端接在线路的电位差。

数据线采用屏蔽双绞线，接地端单点接地，防止干扰。

（3）施工注意事项

接地测试辅助电极需埋设在距接地体≥20m 处，保证检测精度。

传感器安装前需打磨引下线，保证接触良好。

户外布线必须穿钢管或阻燃管，防止雷击耦合干扰。

（4）调试步骤

通电后校准零点，设置报警阈值（如电力行业一般≤4Ω，通信基站≤10Ω）。

进行试运行，对比人工检测结果，确保误差在±5%以内。

五、接地电阻监测系统行业应用方案

1. 电力行业

标准要求：《DL/T 621-1997》规定 220kV 及以上变电站接地电阻一般应≤0.5Ω。

应用：监测变电站接地网、输电线路杆塔接地。

方案：在变电站每个出线柜安装接地监测装置，统一接入调度中心 SCADA 系统。

2. 通信行业（基站、数据中心）

标准要求：通信基站接地电阻应≤10Ω，IDC 数据中心一般≤1Ω。

应用：监测基站塔体接地、IDC 机房接地铜排。

方案：采用 NB-IoT 无线传输，将接地阻值上传至运营商监控平台。

3. 石化与化工行业

标准要求：《GB 50057-2010》要求油库、化工厂接地电阻一般≤4Ω。

应用：监测油罐区、加氢站接地情况，防止火灾爆炸。

方案：采用防爆型监测主机，安装在 Zone 2 防爆区。

4. 轨道交通与地铁

标准要求：轨道交通信号系统接地电阻≤1Ω。

应用：监测通信信号接地、电力电缆屏蔽层接地。

方案：将监测系统接入地铁综合监控系统（ISCS）。

5. 建筑与工业厂房

标准要求：一般建筑物接地电阻≤4Ω。

应用：办公楼、医院、学校等防雷接地监测。

方案：集中监控多个接地点，通过楼宇自动化系统（BAS）进行报警管理。

六、发展趋势

智能化：结合 AI 算法，对接地电阻趋势进行预测性维护。

物联网化：采用 NB-IoT、5G，实现云端集中管理。

一体化：与防雷在线监测、SPD状态监测系统集成，形成全生命周期防雷安全平台。