專利名稱：智能變電站接地網(wǎng)防腐蝕及監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金屬防腐蝕及監(jiān)控裝置，特別是涉及一種變電站接地網(wǎng)的外
加電流陰極保護(hù)、腐蝕檢測(cè)及無線遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置。
背景技術(shù)：
變電站接地網(wǎng)是用于工作接地、防雷接地、保護(hù)接地的必備設(shè)施，是確保人身、設(shè) 備、裝置安全的重要環(huán)節(jié)，它在防雷電、靜電和故障電流起著泄流和均壓的作用。隨著超高 壓輸變電的發(fā)展，接地網(wǎng)的重要性凸顯的更加明顯。然而接地網(wǎng)腐蝕帶來的危害巨大，直接 導(dǎo)致接地網(wǎng)截面減小，甚至斷裂。間接導(dǎo)致監(jiān)測(cè)或控制設(shè)備發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)而擴(kuò)大事故，甚 至損壞設(shè)備，擴(kuò)大事故，破壞電網(wǎng)裝置穩(wěn)定，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。 專利號(hào)為200720029110. 6的實(shí)用新型專利提及一種智能變頻恒電位儀，由工業(yè) 控制器和多個(gè)高頻直流電源組成，其特征是所述的工業(yè)控制器用于控制多個(gè)高頻直流電源 的輸出值大小；工業(yè)控制器主要以單片機(jī)為核心，構(gòu)成單片機(jī)測(cè)控管理一體化裝置，以此完 成對(duì)整個(gè)防腐儀的檢測(cè)、顯示、打印、故障報(bào)警，并對(duì)主回路信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)控制。對(duì)于變電站 接地網(wǎng)采用陰極保護(hù)是一種有效的防止腐蝕的手段，但是上述的智能變頻恒電位儀以及現(xiàn) 有的類似產(chǎn)品，存在功能單一并且通訊功能很差的缺點(diǎn)。往往單臺(tái)的智能變頻恒電位儀運(yùn) 行后，受氣候等因素的影響，恒電位儀輸出經(jīng)常發(fā)生較大的波動(dòng)，通常的值班員由于不具備 專業(yè)知識(shí)而忽視異常或誤處理；另外，高壓變電站通常地處偏遠(yuǎn)，技術(shù)專家無實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)， 不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行存在的異常，也無法對(duì)運(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)整，使得常規(guī)的外加電流陰極保 護(hù)裝置使用效果較差。專利號(hào)為200720062504. 1的實(shí)用新型專利提及一種發(fā)變電站接地 網(wǎng)在線檢測(cè)裝置。該實(shí)用新型公開了一種發(fā)變電站接地網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)裝置，包括狀態(tài)傳感器、 信號(hào)源、控制開關(guān)、比較放大器、運(yùn)算放大器1、功率放大器、運(yùn)算放大器2、運(yùn)算放大器3、運(yùn) 算放大器4、差動(dòng)放大器、電阻測(cè)量裝置、轉(zhuǎn)換器A/D1、轉(zhuǎn)換器A/D2、轉(zhuǎn)換器A/D3、轉(zhuǎn)換器A/ D4、單片機(jī)、轉(zhuǎn)換器D/A1、轉(zhuǎn)換器D/A2、濾波器、光電開關(guān)，所述信號(hào)源輸出的方波信號(hào)加到 狀態(tài)傳感器的輔助電極和研究電極之間，測(cè)量流過的電流，將測(cè)量的數(shù)據(jù)經(jīng)濾波后送到微 處理器，計(jì)算傳感器電極的腐蝕速率及接地網(wǎng)的腐蝕深度與電氣性能參數(shù)，根據(jù)計(jì)算所得 接地網(wǎng)電氣性能參數(shù)判斷接地網(wǎng)的安全性能。其缺點(diǎn)在于土壤腐蝕速度較慢，濾波器容易 將弱小信號(hào)濾掉，傳感器采集的是雜音或假數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)際腐蝕信號(hào)影響非常大，使得測(cè)量腐 蝕速度不是實(shí)際腐蝕速度；這種裝置的狀態(tài)傳感器沒有與接地網(wǎng)相連接，接地網(wǎng)泄流時(shí)的 腐蝕速度大于單獨(dú)土壤腐蝕的速度，導(dǎo)致其工作狀態(tài)與實(shí)際接地網(wǎng)顯著不同；這種裝置雖 然采用多個(gè)狀態(tài)傳感器來表征整個(gè)接地網(wǎng)的腐蝕狀況，并采用了暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)的計(jì)算，但各 地土壤性質(zhì)不同，導(dǎo)致其計(jì)算值與實(shí)際值之間誤差較大。另外接地網(wǎng)保護(hù)電壓電流等參數(shù) 與環(huán)境條件密切相關(guān)，例如雨天和干旱季節(jié)，保護(hù)電位，保護(hù)電流要發(fā)生變化，上述專利都 沒有考慮環(huán)境條件對(duì)腐保護(hù)參數(shù)的影響。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種智能變電站接地網(wǎng)防腐蝕及監(jiān)控裝置，該裝置能夠達(dá)到有效 減緩接地網(wǎng)腐蝕、延長(zhǎng)接地網(wǎng)使用壽命、實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控目的。 本實(shí)用新型能夠繪制陰極保護(hù)極化曲線的陰極保護(hù)智能電源，根據(jù)陰極保護(hù)曲線 上的保護(hù)電位自動(dòng)調(diào)節(jié)保護(hù)電位等電參數(shù)；接地網(wǎng)腐蝕速度測(cè)量傳感器與接地網(wǎng)連接，只 是在測(cè)量時(shí)瞬間斷開，不測(cè)量時(shí)處于連接狀態(tài)，腐蝕速度計(jì)算是以當(dāng)?shù)赝寥罏榛鶞?zhǔn)實(shí)測(cè)的 值作為依據(jù)，采用四點(diǎn)法電阻儀進(jìn)行電阻倍率與腐蝕速度的轉(zhuǎn)換；通過3G技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳 輸，在中控室或遙遠(yuǎn)的專家辦公室可以對(duì)保護(hù)狀態(tài)、腐蝕狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)護(hù)和控制。本實(shí)用新型 的目的在于提供一種智能變電站接地網(wǎng)專用防腐蝕及監(jiān)控裝置，該裝置具備接地網(wǎng)外加電 流的陰極保護(hù)，接地網(wǎng)腐蝕程度的在線檢測(cè)以及基于3G技術(shù)的參數(shù)和圖像的無線傳輸功 能三大功能。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 該裝置由恒電位儀、腐蝕在線檢測(cè)儀、溫濕度傳感器、隔離放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單 片機(jī)裝置、上位機(jī)、3G數(shù)據(jù)與圖像傳輸發(fā)射單元、遠(yuǎn)程檢測(cè)客戶端等組成。其連接方式為恒 電位儀、腐蝕在線檢測(cè)儀、溫濕度傳感器發(fā)出的信號(hào)經(jīng)經(jīng)過隔離放大器隔離放大后，進(jìn)入模 數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并將結(jié)果轉(zhuǎn)化發(fā)送到單片機(jī)，再由單片機(jī)分別發(fā)送到上位機(jī)和3G數(shù) 據(jù)與圖像傳輸發(fā)射單元、遠(yuǎn)程檢測(cè)客戶端。 所述的腐蝕在線檢測(cè)傳感器包括鋼板，在鋼板兩端接有端子，其中鋼板寬 40-60mm，厚2-6mm，長(zhǎng)為4-6m。 電阻測(cè)量傳感器與接地網(wǎng)之間有換向開關(guān)連接，測(cè)量時(shí)換向開關(guān)與接地網(wǎng)斷開， 運(yùn)行時(shí)換向開關(guān)與接地網(wǎng)連接；四點(diǎn)測(cè)量是以當(dāng)?shù)赝寥栏g速度與電阻倍率為基準(zhǔn)，保證 了測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 通過3G技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以對(duì)保護(hù)狀態(tài)、腐蝕狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)和控制。 具備對(duì)接地網(wǎng)溫濕度進(jìn)行測(cè)量的功能。 本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了保護(hù)電位的自動(dòng)調(diào)節(jié)，使外加電流陰極保護(hù)電位始終處在最佳 保護(hù)電位，不會(huì)出現(xiàn)過保護(hù)和欠保護(hù)狀態(tài)。使接地網(wǎng)的保護(hù)度在90%左右，壽命延長(zhǎng)8倍左 右；通過當(dāng)?shù)赝寥缹?shí)測(cè)的電阻與腐蝕速度的關(guān)系為基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)接地網(wǎng)腐蝕程度的在線檢測(cè)， 便于技術(shù)人員了解腐蝕現(xiàn)狀；所有的檢測(cè)參數(shù)以及圖像通過3G無線傳輸，方便技術(shù)專家及 管理人員了解設(shè)備的安全以及運(yùn)行參數(shù)；并能將整個(gè)裝置的工作狀態(tài)調(diào)整到最佳。

圖1是本實(shí)用新型的連接關(guān)系圖； 圖2是本實(shí)用新型的陰極保護(hù)極化曲線圖和保護(hù)電位的采樣圖； 圖3是腐蝕在線檢測(cè)傳感器的工作示意圖；
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型緊密結(jié)合變電站的地理位置特點(diǎn)以及現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，以恒電位儀為 基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)為數(shù)據(jù)處理工具；在此基礎(chǔ)上開發(fā)出具有接地網(wǎng)腐蝕程度的在線檢測(cè)功能，
4環(huán)境條件在線檢測(cè)功能、數(shù)據(jù)采集與處理功能，3G數(shù)據(jù)和圖像無線傳輸功能的智能變電站 接地網(wǎng)專用防腐蝕陰極保護(hù)裝置。 參照?qǐng)D1所示，該裝置由恒電位儀、腐蝕在線檢測(cè)儀、溫濕度傳感器、隔離放大器、 模數(shù)轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、上位機(jī)、3G數(shù)據(jù)與圖像傳輸發(fā)射單元、遠(yuǎn)程檢測(cè)客戶端等組成。其連接 方式為恒電位儀、腐蝕在線檢測(cè)儀、溫濕度傳感器發(fā)出的信號(hào)經(jīng)經(jīng)過隔離放大器隔離放大 后，進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并將結(jié)果轉(zhuǎn)化發(fā)送到計(jì)算機(jī)上，再由單片機(jī)分別發(fā)送到 上位機(jī)和3G數(shù)據(jù)與圖像傳輸發(fā)射單元、遠(yuǎn)程檢測(cè)客戶端。 其中恒電位儀具有恒電壓、恒電流、恒電位三種工作模式，恒電位儀通過三電極裝 置檢測(cè)到電流、電壓信號(hào)，通過放大器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)能自動(dòng)繪出極化曲線，如圖2 計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)過找出保護(hù)電位，即A點(diǎn)電位，通過程序設(shè)計(jì)每天可以定時(shí)繪制2次極化曲 線，這樣保證在天氣變化，保護(hù)電位的自動(dòng)調(diào)節(jié)。不會(huì)出現(xiàn)過保護(hù)和欠保護(hù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)度達(dá) 到90%。腐蝕監(jiān)測(cè)儀的監(jiān)測(cè)對(duì)象是取實(shí)際接地網(wǎng)材料取3m長(zhǎng)，埋設(shè)在接地網(wǎng)間隙中，它與 接地網(wǎng)之間有換向開關(guān)，檢測(cè)時(shí)，與接地網(wǎng)斷開，檢測(cè)完畢又與接地網(wǎng)連接，保證監(jiān)測(cè)的狀 態(tài)與實(shí)際接地網(wǎng)的腐蝕狀態(tài)相同；信號(hào)處理前在對(duì)當(dāng)?shù)剡M(jìn)行土壤腐蝕與電阻倍率之間的值 進(jìn)行測(cè)量。將這一測(cè)量值存入計(jì)算機(jī)軟件中，作為腐蝕速度的計(jì)算基準(zhǔn)。溫濕度傳感器反 應(yīng)的是土壤的溫度和濕度，不同的溫度濕度下，接地網(wǎng)的腐蝕電位有很大差異。根據(jù)不同的 溫度濕度調(diào)整恒電位儀輸出電流，達(dá)到最佳的保護(hù)效果；3G無線數(shù)據(jù)和圖像傳輸發(fā)射單元 具有數(shù)據(jù)和圖像的采集和處理功能，并通過發(fā)射裝置發(fā)送圖像和數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)程檢測(cè)客戶端。 參照?qǐng)D3所示，腐蝕在線檢測(cè)傳感器采用與接地網(wǎng)扁鋼相同材質(zhì)的金屬制成，在 接地網(wǎng)與腐蝕測(cè)量傳感器之間有換向開關(guān)，檢測(cè)時(shí)，換向開關(guān)打入檢測(cè)。則與原接地網(wǎng)斷 開，打入運(yùn)行，換向開關(guān)量入與接地網(wǎng)連接狀態(tài)。采用四端法測(cè)量導(dǎo)體電阻，即在被測(cè)導(dǎo)體 的電流端1和電流端2加上一個(gè)電流信號(hào)，在電壓端1和電壓端2測(cè)量?jī)啥藢?dǎo)體間的電壓 差，從而測(cè)量其接地網(wǎng)的導(dǎo)體電阻。 變電站接地網(wǎng)安裝該智能接地網(wǎng)專用防腐蝕及監(jiān)控裝置工作過程如下 首先敷設(shè)腐蝕測(cè)量傳感器和對(duì)當(dāng)?shù)赝寥赖母g與電阻的倍率的關(guān)系進(jìn)行測(cè)量，然
后對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行校正測(cè)量，包括參比電位、電壓和電流、溫濕度、電阻等；其次上述參數(shù)經(jīng)
隔離放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)進(jìn)行分析處理，按照一定的計(jì)算方法在上位機(jī)顯示，同時(shí)
控制恒電位儀的輸出電流、電壓和電位；最后將處理后的數(shù)據(jù)以及圖像3G無線數(shù)據(jù)和圖像
傳輸發(fā)射單元發(fā)射，并由遠(yuǎn)程檢測(cè)客戶端接受處理，在遠(yuǎn)程達(dá)到檢測(cè)和控制的目的。 當(dāng)裝置的溫度濕度發(fā)生變化時(shí)，裝置經(jīng)過運(yùn)算調(diào)整輸出，從而保證工作處于最佳狀態(tài)。 該套裝置目前已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)得到應(yīng)用，測(cè)量界面如圖4。測(cè)出陜西某地區(qū)的腐蝕速
度與電阻的關(guān)系為％.21+03，—1029)_0008(/;—1029)2 ' 2008年12月22日，輸出電壓、輸出電
流、輸出電位分別為5. 1V、5. 8A、 -0. 93V ;2009年1月14日，當(dāng)?shù)貪驳厮虢拥鼐W(wǎng)，該裝 置自動(dòng)運(yùn)算調(diào)整輸出電壓、輸出電流、輸出電位，調(diào)整輸出電壓、輸出電流、輸出電位分別為 2. 7V、3. 3A、-0. 97V。 2008年12月22日至2009年7月，測(cè)出的電阻倍率在1. 029-1. 03之
間，2009年7月挖開接地網(wǎng)后，沒有發(fā)現(xiàn)接地網(wǎng)有腐蝕痕跡，表面情況與埋入前無明顯變 化；表明本裝置保護(hù)效果良好，電阻法測(cè)量的腐蝕速率準(zhǔn)確。
權(quán)利要求智能變電站接地網(wǎng)防腐蝕及監(jiān)控裝置，該裝置由恒電位儀、腐蝕在線檢測(cè)傳感器、溫濕度傳感器、隔離放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)裝置、上位機(jī)、3G數(shù)據(jù)與圖像傳輸發(fā)射單元、遠(yuǎn)程檢測(cè)客戶端等組成，其特征在于，恒電位儀、腐蝕在線檢測(cè)傳感器、溫濕度傳感器發(fā)出的信號(hào)經(jīng)經(jīng)過隔離放大器隔離放大后，進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并將結(jié)果轉(zhuǎn)化發(fā)送到單片機(jī)，再由單片機(jī)分別發(fā)送到上位機(jī)和3G數(shù)據(jù)與圖像傳輸發(fā)射單元、遠(yuǎn)程檢測(cè)客戶端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求書l所述的智能變電站接地網(wǎng)防腐蝕及監(jiān)控裝置，其特征在于，所述 的腐蝕在線檢測(cè)傳感器包括鋼板，在鋼板兩端接有端子，其中鋼板寬40-60mm，厚2-6mm，長(zhǎng) 為4-6m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變電站接地網(wǎng)防腐蝕及監(jiān)控裝置，其特征在于，電阻測(cè) 量傳感器與接地網(wǎng)之間有換向開關(guān)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種智能變電站接地網(wǎng)防腐蝕及監(jiān)控裝置，該裝置由恒電位儀、腐蝕在線檢測(cè)傳感器、溫濕度傳感器、隔離放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)裝置、上位機(jī)、3G數(shù)據(jù)與圖像傳輸發(fā)射單元、遠(yuǎn)程檢測(cè)客戶端等組成，恒電位儀、腐蝕在線檢測(cè)傳感器、溫濕度傳感器發(fā)出的信號(hào)經(jīng)經(jīng)過隔離放大器隔離放大后，進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并將結(jié)果轉(zhuǎn)化發(fā)送到單片機(jī)，再由單片機(jī)分別發(fā)送到上位機(jī)和3G數(shù)據(jù)與圖像傳輸發(fā)射單元、遠(yuǎn)程檢測(cè)客戶端。該裝置能夠達(dá)到有效減緩接地網(wǎng)腐蝕、延長(zhǎng)接地網(wǎng)使用壽命、實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控目的。
文檔編號(hào)G01N27/04GK201514391SQ200920034668
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者馮拉俊, 王森, 薛軍, 郭安詳, 閆愛軍, 馬肅 申請(qǐng)人:陜西電力科學(xué)研究院