基于CDEGS系统的土壤结构参数及接地体仿真分析
基于CDEGS对垂直接地极与双层接地网的仿真比较研究
《西藏科技》2019年2期（总第311期）基于CDEGS对垂直接地极与双层接地网的仿真比较研究权学政李朝霞*（西藏农牧学院，西藏林芝860000）摘要：合理有效的设计接地网对于改善接地系统的接地性能有着重要意义，由于土地资源日益紧缺，变电站占地面积越来越小，研究双层接地网具有一定的意义。
基于CDEGS软件对垂直接地极和双层接地网进行仿真，研究了在不同土壤结构的情况下，加装垂直接地极的水平接地网与双层接地网对接地性能的影响。
从而为双层接地网和垂直接地极的适用环境提供理论依据。
关键词：双层接地网垂直接地极CDEGS接地就是将电气装置和设施的导体部分通过接地线连接到接地极，再由接地极连接到大地。
接地是为了能使电流在地中流通时，使其散流的更快［1］。
接地的目的就在于使电力系统和电气设备对于大地处于一种低电位差的状态，保障了电力系统和设备的正常运行，并且保证工作人员的人身安全［2-3］。
接地的主要作用就是把雷电流或短路电流短时间内引入大地中，防止设备流过大电流损坏设备并且防止人员接触设备而触电，保障了设备不受损坏和保护了人员不受伤害［4］。
由于土地资源有限，考虑到变电站对农业、经济以及公路规划的影响，同时也是为了减小其对农业的影响，规划部门要求电站尽量选择一些偏僻的地方，变电站、发电厂的征地显的非常不易，这就使得其占地面积越来越小，在变电站站址范围内仅仅依靠单一的水平接地网其接地是很难满足要求的。
在一些偏僻地区，能构建接地网的土地资源有限，利用局部换土地带建造双层接地网，由于换土区域土壤电阻率比较小使变电站接地电阻有效的降了下来［5-7］。
评估接地网性能好坏的参数有接地电阻，接触电压和跨步电压等，计算接地电阻的方法有很多如矩量法，仿真软件CDEGS就是应用的这种方法［8］，CDEGS是由加拿大SES公司推出的用于分析和计算接地和雷电保护等问题的［9-10］。
笔者使用CDEGS 对水平双层和水平三层土壤结构的垂直接地极和双层接地网进行了模拟仿真，研究了在降阻相同的情况下，双层接地网与不同数量或不同长度的接地极在不同土壤结构中的对比。
基于CDEGS影响立体式杆塔接地装置冲击接地电阻的因素研究
基于CDEGS影响立体式杆塔接［置冲击接地电阻的研究*熊扌多贝1,刘宇彬2(1.长沙理工大学电气与信息工程学院，湖南长沙410114；2.湖南经研电力设计有限公司，湖南长沙410014)摘要：降低杆塔冲击接地电阻是输电线路防雷的重要措施。
在分析研究国内外接地装置冲击分析方法的基础上，CDEGS电磁仿真软件研究了土壤电阻、冲击电流幅值以及水平分层土壤对立体式杆塔接地装置冲击接地电阻的，并岀了一些的冲击降阻，可为输电线路接程提供参考。
关键词：接电阻；CDEGS，；电阻率；电流幅值熊？贝(1993―),女，硕士研究生，研究方向为高电压与绝缘技术。
中图分类号：TM75文献标志码：A文章编号：2095-8188(2020)08-0012-06DOI：10.16628/ki.2095-8188.2020.08.003Study on Influence of CDEGS on Impact Grounding Resistance of Three-Dimensional Tower Grounding DeviccXIONG Yibei1，LIU Yubin2(1.School of Electrcal and Information Engineering，Changsha Universita ofScienco and Technology，Changsha410114，China；2.Hunan Economic Research ElectWc Power Design Co.,Ltd.，Changsha410014,China)Abstrad:Based on the analysis of the theoretical analysis methods of the impact characteristico of grounding devices at home and abroad，the influenco of soil resistivity,impact current amplitude and horizontal layered soil on the impact grounding resistanco of thoe-dimensional toweo grounding devices was studied by using the CDEGS electromaynetic simulation softrare.Some common measures of impulse resistanco reduction were put forward，which can provide referenco foe transmission line grounding engineering.Key words：impulss grounding resistancc；CDEGS simulation software；soiC resistivity；impulss currene amplUede0引言为了确保电力系统设备的，在系统的接地电阻，而接的冲击又直接关系着电力系统输电线路的防雷保护效果(1-打电路杆塔接地的作在线路遭受雷击后，将雷电流在中扩散泄导，以保路的耐雷水平％—电线路的冲击接地电阻是提高输电线路耐雷水平、维护电网稳的’效手段(3-)%在土壤电阻高地区的杆塔接，为了获得的降阻效果，通敷设外引接扩大接地面积等方接向同一平面扩展，但质条件的限制，这种在平面扩展的基本很难。
电力系统接地分析软件CDEGS简介
二、电力系统接地技术的展望
随着科技的进步和电力系统的不断发展，对接地技术的要求也越来越高。未来 的接地技术将朝着更加安全、可靠、灵活和环保的方向发展。
首先，将研究更加先进的接地材料和设计方法。例如，使用高导电性、高稳定 性和长寿命的材料，以及采用新型的结构和设计方法，以提高接地系统的性能 和可靠性。
3、混合接地：这是一种结合了一点和多点接地优点的接地方式。在此方式下， 一些重要的设备或电路采用独立接地，而其他设备则采用公共接地。混合接地 的设计需要根据具体的应用场景和需求进行选择和设计。
对于接地方式的选择，需要综合考虑设备的要求、环境条件、建设成本等因素。 同时，还需要对接地系统进行有效的维护和管理，确保其工作状态良好。
CDEGS软件介绍
CDEGS是一款专门为电力工程师和学者设计的接地分析软件。它具有以下特点：
1、功能强大：CDEGS软件集成了多种接地分析功能，包括土壤电阻率计算、 接地电阻和接触电阻计算、电流分布和电位计算等。
2、易学易用：CDEGS软件界面友好，操作简便，用户只需通过简单的鼠标点 击和输入即可完成分析。
根据CDEGS软件计算出的结果，该公司发现改造后的接地系统具有较高的电阻 值，存在一定的安全隐患。为了降低安全风险，该公司决定优化接地极的埋深 和半径等参数。通过多次调整和计算，最终确定了最优的接地系统方案（如图 3所示）。
图3 CDEGS软件优化得出的最优 接地系统方案界面
结论
本次演示介绍了电力系统接地分析的重要性以及CDEGS软件在该领域的应用。 通过实例分析，我们发现CDEGS软件能够帮助工程师和学者快速有效地进行接 地分析，提高工作效率和准确性。在未来的电力系统发展中，随着设备规模和 复杂度的增加，CDEGS软件的应用将更加广泛。因此，深入研究和掌握CDEGS 软件对于保障电力系统的安全运行具有重要意义。
基于CDEGS软件的变电站接地网优化研究
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２ 常规接地设计 方案 的缺点
接地 网作为变电站交直流设备接地及 防雷保护接地 ， 对维
护 系统 的安 全 运 行 、 保 障 运 行 人 员 和 电 气 设 备 的安 全 起 着 重 要 的作 用 。大 多 数 设 计单 位对 于变 电站 的 接 地 设 计 仍 采 用 了 《 交 流 电气 装 置 的接 地 》 推荐 的设计 方案及计 算公式 ， 常 规 变 电 站
基于 Ｃ ＤＥ ＧＳ软 件 的变 电站 接地 网优 化 研 究
卓 越 蒋 伟
（ 四川 电力设 计咨 询有 限责任 公 司 ， 四川 成 都 ６ １ ０ ０ １ ６ ）
摘 要： Ｃ Ｄ Ｅ Ｇ Ｓ是一 款可 进行接 地仿 真设计 的大 型软 件 ， 现结 合 具体 工程 ， 使用 Ｃ Ｄ Ｅ Ｇ Ｓ软件 对 变 电站接 地 网络 进 行 了仿 真 建模 ， 建
立 了多层 土壤模 型 ， 对变 电站 接地 网 的接触 、 跨 步 电势差 进行 了三 维计 算校 验 ， 结合 校验 结果 对接 地 网进 行 了优化 设计 。使 用 Ｃ Ｄ Ｅ Ｇ Ｓ软 件， 在接地 网设 计过 程中可 以找 到技 术性和 经济性 的最 佳平衡 点 。
关键 词 ： Ｃ Ｄ Ｅ Ｇ Ｓ 软件； 接地 网； 优化设 计 ； 多层 土壤模 型
１ ＣＤ Ｅ Ｇ Ｓ简 介
Ｃ Ｄ Ｅ ＧＳ软 件 是 由加 拿 大 Ｓ Ｅ Ｓ公 司 开 发 的 ， 旨在 解 决 电 力 系统 接 地 、 电磁 场 和 电 磁 干 扰 等 工 程 问 题 的强 大 工 具 软 件 ， 它
基于三维GIS的土壤墒情监测模拟仿真系统的研究
基于三维GIS的土壤墒情监测模拟仿真系统的研究
近年来，土壤墒情监测模拟仿真技术日趋成熟，成为了土地利用管理、水资源管理、农业生产以及环境保护等领域的重要工具。
而随着三维地理信息系统（3D-GIS）的快速发展和应用，为土壤墒情监测模拟仿真系统的研究提供了新的思路和方法。
本文提出了一种基于3D-GIS的土壤墒情监测模拟仿真系统。
该系统主要包括数据预处理、数据管理、墒情分析、模型构建、参数优化等功能，通过对土壤墒情进行三维动态监测，帮助用户实时掌握土壤墒情变化情况，并为农业生产、水资源管理以及环境保护等提供有力支持。
具体而言，该系统由以下几部分组成：
1. 数据预处理：该系统通过采集土壤水分数据、气象数据等信息，并对其进行预处理和清洗，得到高质量的数据集，为后续的墒情监测和模拟提供支持。
2. 数据管理：该系统采用面向对象的数据管理方式，将土壤墒情数据、气象数据、地形数据、植被数据等各种地理信息数据进行统一管理，并支持数据导入和导出、数据可视化等功能。
3. 墒情分析：该系统采用统计学方法对土壤墒情数据进行分析，包括变异系数、Kriging插值、地面覆盖度等指标，为后续的模型构建和参数优化提供支持。
4. 模型构建：该系统采用多元回归模型对土壤墒情进行建模，并根据实际情况对模型进行调整和优化，最终得到高精度的土壤墒情模型。
5. 参数优化：该系统采用遗传算法和粒子群优化算法等优化算法对模型进行参数优化，并进行验证和测试，确保模型的可靠性和有效性。
通过以上几个环节，该系统能够实现对土壤墒情的三维动态监测和模拟，为用户提供了全面准确的土壤墒情信息，有助于用户做出科学的决策和规划。
基于CDEGS的接地网仿真应用研究
基于CDEGS的接地网仿真应用研究
张少轩;王浩
【期刊名称】《铁道运营技术》
【年(卷),期】2022(28)4
【摘要】针对拉林铁路牵引变电所降阻方案实验验证困难的问题,提出基于CDEGS仿真软件对接地系统土壤电阻率进行仿真验证的方法,仿真输出土壤模型,搭建牵引变电所实施环境,对接地电阻值进行校验,并对接地系统进行安全性评估,可准确验证降阻方案是否可行。
【总页数】4页(P28-31)
【作者】张少轩;王浩
【作者单位】中铁电气化局集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U223.8
【相关文献】
1.CDEGS软件在变电站接地网状态评估中的应用研究
2.基于CDEGS对垂直接地极与双层接地网的仿真比较研究
3.基于CDEGS的变电站接地网接地电阻的仿真与研究
4.CDEGS在接地网缺陷诊断中的应用研究
5.基于CDEGS的接地网分流系数仿真与实测分析
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CDEGS软件在变电站接地网状态评估中的应用研究
TECHNOLOGY AND MARKETVol.18,No.10,2011变电站接地网是保证电力系统安全可靠运行、保障运行人员人身安全的重要措施。
变电站接地网状态评估工作主要是结合现场测试和理论计算，准确分析接地网入地故障电流、接地阻抗、接触电压、跨步电压、地网电位分布、地网完整性、地网金属导体腐蚀情况等现时状态，通过现场实际测试并与CDEGS 软件计算相结合，综合分析接地网的安全性。
1概述CDEGS是Current Distribution、Electromagnetic Field、Gro-unding and Soil Structure Analysis（电流分布，电磁场，接地和土壤结分布）的缩写，它是由加拿大SES公司（Safe Engineering Services&Technologies Itd．安全技术工程服务有限公司）出品。
该软件为接地、电磁场、交直流电磁兼容，以及阴极保护等问题服务，具有多种组件高度集成以及多功能的通用软件工具，它可以计算在正常运行、故障、雷击，以及操作状态条件下，任意由地上或地下的带电导体所组成网络中的电流和电磁场，其中土壤结构可以是非均匀的多种类型的土壤结构，导体可以是裸导体、带绝缘层的管道或在管道中的电缆。
目前，CDEGS 软件包具有RESAP（电阻率分析）、M ALT（接地计算和分析）、M AIZ、SPLITS（线路和所相连的变电站回路模拟）、TRALIN（输电线路）、HIFREQ（高频分析）、FCDIST（故障电流分布）、FFT-SES（SES中的FFT变换）共计8个功能模块。
变电站接地网状态评估主要是基于CDEGS软件，根据实际接地系统的结构，采用测量分析得到的分层土壤模型，分析分层土壤模型下接地系统的电气参数。
主要内容包括：1）对运行变电站接地阻抗测试结果以及分流对运行变电站接地阻抗测试结果的影响进行详细计算研究，通过软件计算和实测结果对照，验证CDEGS软件仿真模型的可信性，给出变电站接地阻抗值；2）确定变电站最大入地故障电流及其分布情况；3）以整个变电站场区为研究对象，计算实际接地系统在接地短路时地网接地导体的电位升高，是否满足二次设备安全的要求；4）计算变电站跨步电压Us和接触电压Ut分布情况，对比测试结果和跨步电压Us和接触电压Ut的限值，判断变电站Us、Ut的分布情况，分析和评估在地表产生的接触电压和跨步电压是否满足人身安全要求。
基于CDEGS仿真计算的变电站接地系统设计
基于CDEGS仿真计算的变电站接地系统设计张景翯【摘要】随着接地技术研究的不断深入,接地系统各项指标参数的计算也变得越来越精确.基于CDEGS软件系统中的各个模块对典型变电站接地网设计工作进行整合.首先运用其中RESAP模块的功能对土壤视在电阻率与测量间距之间的关系进行分析计算,建立拟建址地的土壤实际分层结构模型;其次运用FCDIST模块计算故障电流在接地系统以及接入其中的架空地线或者中性线间的分布情况;最后运用MALZ模块对变电站接地系统的安全性进行分析,对各项因素对地表跨步电压分布的影响进行模拟.最终确定该变电站接地网的设计方案,并结合建成的接地网实测接地电阻反演校验仿真计算的准确性.【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2015(042)009【总页数】6页(P14-18,22)【关键词】接地网;故障电流;地电位升高;跨步及接触电位差;安全性评估【作者】张景翯【作者单位】国网山东省电力公司经济技术研究院,济南 250021【正文语种】中文【中图分类】TM63;TM862近年来随着用电负荷的不断增加，系统容量不断增大，导致流经地网的短路电流也愈来愈大；电网覆盖范围的扩大，促使电网规模不断复杂化，电网不可抗因素引发的事故量愈来愈多；随着西电东送、绿色能源发展，超、特高压迅猛发展，远距离输电对电力网安全要求愈来愈高。
为了最大程度保证电网、人身、设备的安全，除了提高电网设计、施工、操作人员的专业技能，增强电力设备生产环节质量的监管，及时针对各种危险因素的预警防范，尽量减少发生各种短路事故。
同时还需正视接地系统的重要性，在事故发生后，保证人身安全，降低设备损失。
变电站接地系统设计中涉及的理论研究目前均已比较成熟，但将先进的理论研究应用于工程实际中仍有相当的难度。
首先，因不同工程实地环境因素复杂，很难全面考虑各种因素对接地系统造成的影响；其次，理论研究对影响因素大多都给出了解决方法，但相对工程量大，工期紧张，详细的分析研究耗费时间过长；第三，工程中常采用现有国家标准及设计手册［1-3］给出的计算方法，该方法均是对详细理论的理想简化，计算结果会有一定误差，对超高压或枢纽变电站而言，计算误差会带来许多额外的工作量，采用成熟的软件进行仿真计算和辅助设计是必要的。
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第４７卷第２期２０１９年４月气 象 科 技ＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩＣＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．４７，Ｎｏ．２Ａｐｒ．２０１９基于ＣＤＥＧＳ系统的土壤结构参数及接地体仿真分析郑君亮 刘隽＊（福建省气象灾害防御技术中心，福州３５０００１）摘要 土壤结构的全面、正确分析，对接地装置的优化设计有重要意义。
本文根据温纳四极法原理，利用ＣＤＥＧＳ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄｓ，Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ａｎｄ Ｓｏｉｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ）系统建立土壤电阻率测量仿真模型，对自定义的土壤结构进行土壤电阻率仿真，再反演得到土壤结构参数反演值。
通过土壤结构参数反演值与定义值的对比分析，验证土壤结构反演的正确性。
通过进行现场测试工作，将接地电阻的现场测量值和仿真值进行对比，验证土壤结构反演和接地电阻值仿真的有效性。
探讨了在２层土壤结构下，增加垂直或水平接地体对接地电阻的降低效果。
仿真和现场测试表明，该系统能反演得到真实的土壤结构、接地电阻，从而指导接地装置的设计、评估接地电阻。
关键词 土壤电阻率；土壤结构；接地；ＣＤＥＧＳ；仿真中图分类号：Ｐ４９，ＴＭ８６５ ＤＯＩ：１０．１９５１７／ｊ．１６７１－６３４５．２０１８０２１１ 文献标识码：Ａｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｑｘｋｊ．ｎｅｔ．ｃｎ气象科技福建省气象局课题“气象部分监管对象单位防雷安全风险分级管理体系研究”资助作者简介：郑君亮，男，１９８９年生，硕士，助理工程师，主要从事雷电风险评估研究，Ｅｍａｉｌ：ｄａｙｉｎ０５９１＠ｑｑ．ｃｏｍ收稿日期：２０１８年４月１１日；定稿日期：２０１８年１２月７日＊通信作者，Ｅｍａｉｌ：１３５５９１０６６７１＠１３９．ｃｏｍ引言在工程建设中，接地电阻是用来衡量接地状态是否良好的一个重要参数。
良好的接地性能可以保障设备的用电安全和人身安全，能有效减少电力电子设备遭受雷击造成的损失。
接地电阻越小，跨步电压和接触电压也越小，从而保证人身安全。
影响接地电阻的因素有很多，其中土壤电阻率对接地电阻的大小起着重要的作用［１－３］。
建立土壤模型进行土壤电阻率的寻优计算，称为土壤结构的反演。
通过土壤结构的反演获取土壤结构参数是开展接地研究的基础。
土壤反演方法可以分为基于导数的方法和直接搜索的方法２大类［４］。
基于导数的方法主要有最速下降法、Ｎｅｗｔｏｎ法、拟Ｎｅｗｔｏｎ法、广义逆法、最小二乘法等，基于直接搜索的方法有遗传算法［５－１１］。
接地界在２０世纪７０至８０年代开始了水平双层结构土壤结构参数的反演研究。
１９８４年Ｄａｗａｌｉｂｉ博士使用最速下降法进行土壤结构参数的反演［１２］。
目前广泛使用的由加拿大ＳＥＳ公司开发的接地计算软件ＣＤＥＧＳ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄｓ，Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ａｎｄ Ｓｏｉｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ）中的土壤反演模块ＲＥＳＡＰ正是基于该方法开发而成的。
ＣＤＥＧＳ系统能利用土壤电阻率进行土壤结构的反演分析。
该系统能通过不同极间距下的土壤电阻率测量值，反演真实的土壤结构参数；能通过建立接地网模型，仿真出接地电阻。
了解真实的土壤结构能优化接地装置的设计；对接地电阻的仿真能评估接地网的设计是否满足阻值要求［１３］。
本文通过自定义土壤结构（土壤结构定义值），建立土壤电阻率测量仿真模型，并利用土壤电阻率仿真值反演出土壤结构参数（土壤结构反演值）的仿真方式，结合实际测量结果分析ＣＤＥＧＳ系统对土壤结构反演、接地电阻仿真的有效性，并简单探讨２层土壤结构下，分别增加垂直、水平接地体对接地电阻的降低效果。
从而，为接地装置设计提供参考意见，为防雷监管工作提供科学的数据支撑。
１ 土壤电阻率测量原理土壤电阻率的测量方法很多，如温纳四极法、地质判定法、双回路互感法、自感法、线圈法、偶极法等。
其中，温纳四极法是实际工程中最为常用的土壤电阻率测量方法，也是世界上公认最有效的测量方法。
大量工程实践证明其准确性满足实际工程计算要求，且这种测量方法所需仪表设备少，方便实际测量工作［１４］。
采用温纳四极法测量土壤电阻率时，其接线如图１所示，该方法测量得到的是测量电流所能流经深度的土壤电阻率的平均值。
由电极Ｃ１、Ｃ２通入电流Ｉ，电极的埋深为ｌ，电极间的距离为ａ。
则土壤电阻率为［１５］： ρ＝２πＵｐ１－Ｕｐ（）２Ｉ（１２ａ＋１ａ２＋４ｌ槡２－１４ａ２＋４ｌ槡２）＝２πＲ（１２ａ＋１ａ２＋４ｌ槡２－１４ａ２＋４ｌ槡２）（１）式中，ρ为土壤电阻率（Ω·ｍ）；ａ为电极间的距离（ｍ）；（Ｕｐ１－Ｕｐ２）为Ｐ１、Ｐ２极间的实测电压（Ｖ）；Ｉ为Ｃ１、Ｃ２间流过的电流；Ｒ为实测土壤电阻（Ω）。
图１ 温纳四极法测量原理 由式（１）可知，当ａ、ｌ己知时，测量Ｐ１、Ｐ２两极间的电压和Ｃ１、Ｃ２间流过的电流，即可算出土壤的电阻率。
２ 土壤结构仿真分析２．１ 仿真流程根据温纳四极法原理搭建土壤电阻率测量模型，并自定义土壤结构参数。
仿真得到Ｐ１、Ｐ２极间的电压值和Ｃ１、Ｃ２间的电流值，根据式（１）换算出相应的土壤电阻率。
改变模型的极间距，重复土壤电阻率测量仿真步骤，仿真得到不同极间距下的土壤电阻率仿真值。
将土壤电阻率仿真值及相应的极间距导入ＣＤＥＧＳ的土壤反演ＲＥＳＡＰ模块中，对土壤结构进行反演［１６－１８］，得到土壤结构参数反演值。
２．２ 均匀土壤结构的仿真首先，对均匀土壤结构进行仿真分析。
根据仿真原理，建立土壤电阻率测量模型，并将土壤电阻率定义成２００Ω·ｍ。
仿真后得到不同极间距下的土壤电阻率（表１）。
从表１看出，土壤电阻率基本分布在２００Ω·ｍ附近。
将极间距和土壤电阻率导入ＲＥ－ＳＡＰ模块中。
反演结果如图２所示，图中分散的点为仿真得到的土壤电阻率值，实线为ＲＥＳＡＰ模块反演拟合得到的土壤电阻率，反演出的土壤结构为２０３．１Ω·ｍ，与定义值２００Ω·ｍ基本吻合，所以对均匀土壤的反演计算能够顺利完成。
表１ 均匀土壤结构的土壤电阻率仿真值极间距／ｍ土壤电阻率／Ω·ｍ０．１２０３．２２０．２２０４．４８０．３２０７．２８０．５２０５．１０．７２０２．１１１２０４．９８２２０４．９８３２０２．７０极间距／ｍ土壤电阻率／Ω·ｍ５１９８．７１７２０１．７１１０２０６．６４１５２０５．０３２０２００．４１３０２０２．１９４０２００．３５５０２００．３５２．３ ２层土壤结构的仿真用表２中的定义值建立土壤电阻率测量模型，仿真得到２层土壤电阻率（表３）。
利用该仿真值进行土壤结构反演的结果如图３所示，反演拟合曲线和土壤电阻率仿真值基本吻合，均方根误差为３．８７％。
反演得到的土壤结构参数和定义的土壤结构参数对比如表２所示。
从表２可以看出，反演得到的土壤结构参数和定义的土壤结构参数接近，能顺利完成对２层土壤结构的反演。
表２ ２层土壤结构定义值与反演值层数定义值土壤电阻率Ω·ｍ厚度ｍ反演值土壤电阻率Ω·ｍ厚度ｍ１ ４００ ３ ４２５．５ ２．７６２ １５０无穷大１５０．６无穷大０５３气 象 科 技 第４７卷图２ 均匀土壤模型拟合结果图３ ２层土壤模型拟合结果表３ ２层土壤结构的土壤电阻率仿真值极间距／ｍ ０．１ ０．２ ０．３ ０．５ ０．７ １ ２ ３土壤电阻率／Ω·ｍ ４１４．０４ ４４２．２１ ４３１．５７ ４２２．５９ ４１９．３４ ４３２．９９ ３７６．８４ ３３９．６６极间距／ｍ ５ ７ １０ １５ ２０ ３０ ４０ ５０土壤电阻率／Ω·ｍ ２６１．９３ ２１４．３１ １７９．８ １５７．１９ １５５．０５ １５３．９６ １５０．８１ １５１．８５２．４ ３层土壤结构的仿真将土壤结构参数设置成表４中的定义值，仿真得到３层土壤电阻率（表５）。
土壤结构的反演结果如图４所示，拟合曲线和土壤电阻率仿真值基本吻合，均方根误差为１．３６％。
反演得到的土壤结构参数和定义的土壤结构参数对比如表４所示，可以看出土壤结构参数反演值和定义值相近，对３层土壤结构的反演能顺利完成。
表４ ３层土壤结构定义值与反演值层数定义值土壤电阻率Ω·ｍ厚度ｍ反演值土壤电阻率Ω·ｍ厚度ｍ１ ２００ ２ ２１５．３ ２．４４２ ５００ ５ ５７６．９ ５．２９３ １０００无穷大９４６．６无穷大表５ ３层土壤结构的土壤电阻率仿真值极间距／ｍ ０．１ ０．２ ０．３ ０．５ ０．７ １ ２ ３土壤电阻率／Ω·ｍ ２１９．６５ ２１０．９２ ２１７．４５ ２０９．７５ ２１６．７５ ２１７．１６ ２４２．２５ ２７７．８９极间距／ｍ ５ ７ １０ １５ ２０ ３０ ４０ ５０土壤电阻率／Ω·ｍ ３５２．７８ ４２１．７７ ４９９．７４ ５８１．６ ６４９．５２ ７５４．１１ ８１６．８９ ８３７．８１２．５ 实例分析本文对福州高空气象探测站地块的土壤电阻率进行测量，利用ＣＤＥＧＳ系统反演出该地块的土壤结构，根据该地块建筑物防雷接地图纸建立接地网模型，结合土壤结构反演值，仿真得到接地网的接地电阻值为１８．８Ω。
同时也对现场的接地电阻值进行测量，测量结果为２０Ω。
接地电阻的仿真值和测量值相近，误差为６．４％，从而验证ＣＤＥＧＳ系统对土壤结构反演和接地电阻仿真的有效性和可行性。
１５３第２期郑君亮等：基于ＣＤＥＧＳ系统的土壤结构参数及接地体仿真分析图４ ３层土壤模型拟合结果３ 水平和垂直接地体仿真分析反演得到土壤结构参数后，可以根据土壤结构情况，进行合理的接地装置设计［１９］。
本节通过增加水平和垂直接地体对接地电阻影响的仿真研究，分析了在２层土壤结构情况下，水平、垂直２种接地体对接地电阻的影响，从而更好地指导接地装置的设计。
首先，在ＣＤＥＧＳ的ＭＡＬＺ模块中建立原始接地网，仿真得到原始接地网的接地电阻，然后分别增加水平、垂直接地体仿真得到增加接地体后的接地电阻。
增加的水平、垂直接地体的根数都为４根，长度都为１０ｍ。
仿真得到的原始接地网的接地电阻和增加接地体后的接地电阻值如表６所示。
从仿真结果看出，当顶层土壤电阻率大于底层土壤电阻率时，增加垂直接地体对接地电阻的降低有着更好的效果，当顶层土壤厚度大于接地体长度后，增加垂直接地体对接地电阻的降低效果和增加水平接地体的效果逐渐趋于一致。
当顶层土壤电阻率小于底层土壤电阻率时，增加水平接地体对接地电阻的降低效果更好。
随着顶层土壤厚度的增加，增加垂直接地体对接地电阻的降低效果逐渐接近水平接地体的效果，当顶层土壤厚度大于一定值后，两者的效果基本相同。