本發(fā)明涉及一種接地網(wǎng)垂直接地極檢測方法，特別涉及了一種基于等效傳導電流的檢測接地網(wǎng)垂直方向載流導體位置的方法。

背景技術：

垂直接地極作為降低接地電阻值的一種有效方法，特別是在擴大接地網(wǎng)面積和敷設引外接地網(wǎng)等將接地網(wǎng)向水平方向擴展的降阻方法往往難以實現(xiàn)時，常采用垂直接地極來降低接地網(wǎng)接地電阻的方法，將接地網(wǎng)向縱深方向擴展，使入地短路電流通過垂直接地極流向大地深處。在變電站接地網(wǎng)改造和高土壤電阻率地區(qū)變電站接地網(wǎng)設計中，常采用增加垂直接地極數(shù)目和長度方式來降低接地網(wǎng)接地電阻，改善接地網(wǎng)電氣性能。垂直接地極主要布置在接地網(wǎng)支路交叉節(jié)點、接地網(wǎng)邊界支路及主要設備如變壓器、避雷器周圍。垂直型接地極占地面積小，能將電流導入地底深處，有利于改善跨步電壓和接觸電勢，對環(huán)境影響小，也用于提高特高壓直流輸電系統(tǒng)運行可靠性極鉗制換流站(整流閥)中性點電位, 避免兩極對地電壓不平衡而損害設備。

垂直接地極作為接地網(wǎng)三維立體成像中一部分，需要準確的探測垂直接地極位置，特別是在接地網(wǎng)圖紙丟失或圖紙與實際不符情況下，尤為重要。目前多采用磁場法來探測接地網(wǎng)拓撲結構和接地網(wǎng)腐蝕故障診斷，而探測垂直接地極位置的研究較少。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明針對檢測接地網(wǎng)的垂直接地極位置，提供了一種基于等效傳導電流的接地網(wǎng)垂直接地極檢測方法。

為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術方案：一種基于等效傳導電流的接地網(wǎng)垂直接地極檢測方法，包括以下步驟：

步驟一，選擇接地網(wǎng)的一個上引接地體G，同時在接地網(wǎng)地表面土壤中插入電流極Q，從上引接地體G注入電流 ，并從電流極Q抽出電流。

步驟二，在接地網(wǎng)地表面確定一個測量區(qū)域S，在測量區(qū)域S內確定一個圓形閉合曲線J，獲取所述圓形閉合曲線J上的磁感應強度，磁感應強度的方向平行于地表面且與圓形閉合曲線J相切，為以圓形閉合曲線J的圓心為極點建立坐標系的極徑，為極角；確定測量區(qū)域S時，測量區(qū)域S位于上引接地體G和電流極Q之間。

步驟三，計算所述圓形閉合曲線J上的等效傳導電流，其中為真空磁導率，為磁感應強度沿著圓形閉合曲線J的曲線積分。

步驟四，在測量區(qū)域S內水平移動圓形閉合曲線J位置，獲得多個等效傳導電流，其中等效傳導電流最大值所對應的圓形閉合曲線的圓心為接地網(wǎng)垂直接地極位置。

步驟二中所述獲取所述圓形閉合曲線J上的磁感應強度的步驟包括：

A以圓形閉合曲線J的圓心O為極點，建立平面極坐標系，其中為極徑，為極角。

C 圓形閉合曲線J的半徑為，在圓形閉合曲線J上布置N個測量點，測量點的極坐標為，其中，。

D利用電磁感應原理獲取所述圓形閉合曲線J上各測量點處的磁感應強度，磁感應強度的方向平行于地表面且與圓形閉合曲線J相切，每個測量點處的磁感應強度表示為。

基于以上表示，步驟三中所述磁感應強度沿著圓形閉合曲線J的曲線積分表示為，為圓形閉合曲線J的半徑，N為圓形閉合曲線J上布置的測量點個數(shù)。

在本發(fā)明的具體實施例中，所述上引接地體G注入頻率為20~2000Hz的電流，其幅值在0I10A的范圍內連續(xù)可調。

在本發(fā)明的另一具體實施例中，所述上引接地體G與電流極Q的距離≥5m。

在本發(fā)明的又一具體實施例中，所述電流極Q緊密而不松動地插入土壤，插入深度大于等于20cm。

本發(fā)明的方法在檢測接地網(wǎng)垂直接地極時能達到的有益技術效果如下：首先在地表面測量區(qū)域S內選取圓形閉合曲線J，從接地網(wǎng)上引接地體G注入電流并從接地網(wǎng)地表土壤中電流極Q抽出電流，測量圓形閉合曲線J上與地表面平行且與圓形閉合曲線相切方向的磁感應強度；其次計算該磁感應強度沿著圓形閉合曲線J的曲線積分，得到所述圓形閉合曲線上的等效傳導電流；最后水平移動圓形閉合曲線J位置，獲得測量面積S內等效傳導電流數(shù)值的最大值，最大值對應的圓形閉合曲線的圓心位置即為接地網(wǎng)垂直接地極位置。整個檢測過程簡單，計算量小，能夠獲得設計圖紙已缺失的變電站接地網(wǎng)垂直接地極位置，便于后期對接地網(wǎng)3D結構成像。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的接地網(wǎng)垂直接地極檢測示意圖；

圖2為本發(fā)明的等效傳導電流與圓形閉合曲線半徑的關系圖；

圖3為本發(fā)明的有垂直接地極的接地網(wǎng)地表面等效傳導電流分布圖。

具體實施方式

參見圖1，在有垂直接地極的接地網(wǎng)模型中，從地表面測量區(qū)域S內選取圓形閉合曲線J，測量區(qū)域S為10m×10m，從接地網(wǎng)上引接地體G注入電流并從接地網(wǎng)地表土壤中電流極Q抽出電流，其中電流的幅值為0.5A、頻率為1kHz。在支路交叉節(jié)點O處放置垂直接地極，從O點流入垂直接地極的電流為0.1 A，接地網(wǎng)支路流入O點電流為0.5 A，接地網(wǎng)支路流出O點電流為0.1 A、0.2 A、0.1 A。設定接地網(wǎng)支路長度d=10 m，垂直接地極長度L=2 m，埋藏深度h=1 m。

以圓形閉合曲線J的圓心O為極點，建立平面極坐標系，其中為極徑，為極角。獲取所述圓形閉合曲線J上的磁感應強度，磁感應強度的方向平行于地表面且與圓形閉合曲線J相切，磁感應強度的大小以逆時針方向為正。計算所述圓形閉合曲線J上的等效傳導電流，其中為真空磁導率，為磁感應強度沿著圓形閉合曲線J的曲線積分。選擇相同的圓心O，將圓形閉合曲線J的半徑記為，如圖2，則有垂直接地極的接地網(wǎng)地表面等效傳導電流隨著圓形閉合曲線半徑的增大而反向增大。

設定圓形閉合曲線J的半徑=1m，并在測量區(qū)域S內建立平面直角坐標系xy，坐標原點為垂直接地極所在位置。通過水平移動圓形閉合曲線J位置，獲得測量面積S內等效傳導電流分布情況，如圖3，其中x軸和y軸分別代表圓形閉合曲線J的圓心坐標位置。在坐標位置(0,0)處，測量面積S內等效傳導電流的數(shù)值存在最大值，則最大值對應的圓形閉合曲線的圓心位置(0,0)即為接地網(wǎng)垂直接地極位置。