本實用新型涉及接地網(wǎng)狀態(tài)檢測技術領域，具體涉及一種接地網(wǎng)隱患智能采集裝置。

背景技術：

在發(fā)電廠、變電站、電氣化鐵路以及通信系統(tǒng)中，為了確保設備正常運行及人員及電力、電子設備的安全，需要設置大型的接地網(wǎng)。接地網(wǎng)埋設在地下，其隱蔽特性決定了其工作狀態(tài)檢測的復雜程度。接地裝置的作用十分重要，一旦接地裝置存在腐蝕斷裂隱患，輕則影響設備運行，嚴重的將會擴大事故范圍，造成設備損毀和人員傷亡，所以針對接地網(wǎng)腐蝕斷裂程度的檢測方法一直是研發(fā)重點。因為接地網(wǎng)埋藏在地下的特性，只能通過接地引下線來進行檢測，大型接地網(wǎng)的接地引下線數(shù)量很多，導致檢測時長距離收放、移動測試線纜成為檢測工作中時間占用比最大的環(huán)節(jié)，通常要占用90%以上。而且在較多的線纜長距離敷設的情況下，線纜會產生纏繞，導致檢測效率明顯下降。信號源輸出電纜線徑較大、長度長且重量較大，現(xiàn)場布線及檢測時常需拖拽，常常影響測試線的連接可靠性，同時信號源輸出電纜工作電流大，擺放位置和形態(tài)直接影響測試數(shù)據(jù)，甚至對電纜產生傷害。變電站全站測點數(shù)量多，全站檢測數(shù)據(jù)獲取周期長，所以采集速度低將導致各點數(shù)據(jù)一致性差，參考價值差，對檢測結果準確性產生不良影響。雖然目前還沒有真正意義上的并行采集，但通過并行數(shù)據(jù)獲取和縮短單路采集周期還是能將數(shù)據(jù)一致性做的更好。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種接地網(wǎng)隱患智能采集裝置，能夠在不影響接地網(wǎng)正常運行的情況下，運用工頻作為檢測信號，實現(xiàn)增大電流、檢測電流平衡分布和分布式檢測，可以將采集裝置分布在待測區(qū)域中，大大縮短了測試線纜的長度，極大縮短了布線時間。

本實用新型的技術方案為：

一種接地網(wǎng)隱患智能采集裝置，包括采集裝置、信號源和控制終端。采集裝置通過采集裝置采集線外接接地網(wǎng)的信息采集點并采集檢測信號，采集裝置將檢測信號傳輸至控制終端。信號源的控制端接控制終端，信號源的兩個大電流輸出端中的參考端通過信號源電源線外接接地網(wǎng)的中性點，信號源的兩個大電流輸出端中的加電端通過可拆接電纜外接接地網(wǎng)的檢測點。

具體的，信號源包括變壓器T、電流互感器CT、接觸器和空氣開關QF。變壓器T的原邊與三相電源中的L1相線和L2相線相連，電流互感器CT串接在變壓器T的副邊輸出線路上，電流互感器CT的輸出端作為電流輸出端對接地網(wǎng)的檢測點輸出電流。接觸器線圈KM、接觸器控制分斷開關KF串接在三相電源的L3相線與零線N之間，接觸器的工作觸點KM1與空氣開關QF串接在變壓器T原邊與三相電源L1、L2的連接線路上，接觸器控制合閘開關KH并聯(lián)有鎖定接觸器持續(xù)通電的繼電器常開觸點KM2。

具體的，控制終端為計算機。

具體的，采集裝置包括信號選通單元、信號處理單元、信號采集單元、主控單元和通信單元。信息采集單元通過信號選通單元對接地網(wǎng)的信息采集點的檢測信號進行采集,并通過信號處理單元對檢測信號進行處理，信息采集單元將處理后的檢測信號傳輸至主控單元，主控單元通過通信單元將檢測信號傳輸至控制終端。

具體的，采集裝置還包括存儲單元和繼電器驅動單元。存儲單元與主控單元雙向通信，主控單元接繼電器驅動單元，繼電器驅動單元通過繼電器接口驅動繼電器。

具體的，主控單元為TMS320型單片機，信號采集單元為AD7656型信號采集芯片，主控單元和信號采集單元之間采用16位并行數(shù)據(jù)傳輸。

本實用新型的有益效果：（1）使用本實用新型進行現(xiàn)場檢測，可縮短布線時間以及檢測中挪移信號源輸出電纜的時間，較不可分斷式電纜可節(jié)省30%~50%時間。（2）本實用新型采用分段式信號源輸出電纜可有效減少線纜因在地上堆疊造成的干擾，同時采用較短的信號源輸出電纜可以提高輸出電流，進一步提高檢測效果。（3）本實用新型采用分段式信號源輸出電纜可以讓電纜長度匹配現(xiàn)場檢測空間，避免輸出電纜仍纏繞在電纜車上產生渦流，導致電纜的損傷。（4）本實用新型的信號采集單元采用6通道、16bit逐次逼近(SAR)型ADC AD7656信號采集芯片可實現(xiàn)與主控單元為TMS320型單片機并行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳送時間將比以往傳輸方式縮短70%以上，有效縮短全站數(shù)據(jù)的采樣周期，更能保證整體數(shù)據(jù)的時間一致性。（5）本實用新型無需對接地網(wǎng)進行挖掘，可以在接地網(wǎng)正常運行的情況下對其進行檢測，同時，接地網(wǎng)在系統(tǒng)運行時進行檢測，變電站內高壓母線和變壓器及接地網(wǎng)上的零序電流會產生復雜的電場干擾，影響測量精度，當檢測接地網(wǎng)輸入的電流較小時，接地網(wǎng)反饋電壓會受到電場干擾而導致無法判別故障。本實用新型采用大電流技術，使反饋電壓增大，有效抵制干擾，提高了故障檢測分辨率，真正做到準確判斷接地網(wǎng)故障，能夠及時準確地上報接地網(wǎng)存在的缺陷，為接地網(wǎng)做出正確的安全評估。（6）本實用新型通過控制終端控制采集裝置與信號源，工作人員將現(xiàn)場布置好后即可以通過控制終端對接地網(wǎng)進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析，以及對檢測到的故障進行驗證，基本實現(xiàn)檢測的自動化，極大地降低了工作人員的工作量。

附圖說明

圖1為本實用新型的使用狀態(tài)示意圖。

圖2為信號源的電路原理圖。

圖3為采集裝置的結構原理圖。

圖4為實施例所得測試曲線圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，實施例的接地網(wǎng)隱患智能采集裝置包括采集裝置、信號源和控制終端。采集裝置通過采集裝置采集線外接接地網(wǎng)的信息采集點并采集檢測信號，采集裝置將檢測信號傳輸至控制終端。信號源的控制端接控制終端，信號源的兩個大電流輸出端中的參考端通過信號源電源線外接接地網(wǎng)的中性點，信號源的兩個大電流輸出端中的加電端通過可拆接電纜外接接地網(wǎng)的檢測點。

如圖2所示，信號源包括變壓器T、電流互感器CT、接觸器和空氣開關QF。變壓器T的原邊與三相電源中的L1相線和L2相線相連，電流互感器CT串接在變壓器T的副邊輸出線路上，電流互感器CT的輸出端作為電流輸出端對接地網(wǎng)的檢測點輸出電流。接觸器線圈KM、接觸器控制分斷開關KF串接在三相電源的L3相線與零線N之間，接觸器的工作觸點KM1與空氣開關QF串接在變壓器T原邊與三相電源L1、L2的連接線路上，接觸器控制合閘開關KH并聯(lián)有鎖定接觸器持續(xù)通電的繼電器常開觸點KM2。

如圖3所示，采集裝置包括信號選通單元、信號處理單元、信號采集單元、主控單元、通信單元、存儲單元和繼電器驅動單元。信息采集單元通過信號選通單元對接地網(wǎng)的信息采集點的檢測信號進行采集,并通過信號處理單元對檢測信號進行處理，信息采集單元將處理后的檢測信號傳輸至主控單元，主控單元通過通信單元將檢測信號傳輸至控制終端。存儲單元與主控單元雙向通信，主控單元接繼電器驅動單元，繼電器驅動單元通過繼電器接口驅動繼電器。實施例中，主控單元為TMS320型單片機，信號采集單元為AD7656型信號采集芯片，主控單元和信號采集單元之間采用16位并行數(shù)據(jù)傳輸。實施例中，信號選通單元采用CD4067型信號選通芯片，信號處理單元采用MAX262型濾波芯片，通信單元采用RSM485ST型通信模塊，存儲單元采用IDT3834型數(shù)據(jù)存儲器，繼電器驅動單元采用9013型驅動芯片。

實施例的工作過程如下：

（一）線路連接：將多臺采集裝置分部在變電站不同區(qū)域，利用采集裝置連接接地網(wǎng)引下線的所屬設備，同時將信號源的兩個大電流輸出端中的參考端通過電源線連接在主變中性點的接地網(wǎng)引下線上（使用單根50米的電纜，檢測過程中電纜兩端的連接點固定不動），將信號源的兩個大電流輸出端中的加電端通過可拆接電纜連接在待測變電站裝置接地引下線上（可拆接電纜由1根50米電纜加3根20米延長電纜組成，檢測過程中根據(jù)檢測點位置進行挪移，電纜長度根據(jù)檢測點位置通過快速接頭進行接駁）。記錄采集裝置通道對應接地引下線位置信息（即信息采集點的位置信息）和加電端位置信息（即檢測點的位置信息）。

（二）加電檢測：控制終端對信號源輸出控制信號以使其對接地網(wǎng)施加大電流（本實施例中信號源對接地網(wǎng)施加的大電流為350A、50V的電信號），控制終端向采集裝置發(fā)送時間同步命令，采集裝置接收到同步命令后實時并行采集并上傳檢測數(shù)據(jù)，控制終端實時接收并保存采集裝置各個端口的電壓值。

（三）順序檢測：移動加電端到下一個待測變電站裝置接地網(wǎng)引下線上（即移動加電端到下一個檢測點），記錄加電端位置信息；執(zhí)行步驟（二）；重復步驟（三），直至依次檢測完所有檢測點。

（四）繪圖：繪制變電站的布局圖，布局圖中包括變電站的內部布局信息、變電站的運行設備位置信息以及接地網(wǎng)線引下線的位置信息。

（五）定義及對應測量點：在布局圖中定義接地網(wǎng)引下線的測量數(shù)據(jù)點，然后將每個測量數(shù)據(jù)點通過采集裝置的測量端口對應接到接地網(wǎng)的信息采集點上。

（六）得出結論：計算得出測試數(shù)值及各接地網(wǎng)引下線電流平衡分布情況，進而判斷出接地網(wǎng)的隱患狀況，得出結論?？墒褂矛F(xiàn)有軟件完成步驟（四）~（六）的操作。本實施例利用河北弘耀新能源科技有限公司出產的軟件進行步驟（四）~（六）。

檢測結論一般包括以下三種情況：

（1）如果裝置所得到的各個檢測點之間的電壓值近似相等，則證明信號源兩根電流輸出線連接的兩個接地網(wǎng)引下線之間的接地網(wǎng)狀態(tài)良好。

（2）如果裝置所得到的任意兩個檢測點（或區(qū)域）之間電壓值出現(xiàn)明顯的斷崖式壓差，則證明信號源兩根電流輸出線連接的兩個接地網(wǎng)引下線之間的接地網(wǎng)存在隱患缺陷，且故障點存在于出現(xiàn)壓差的兩個檢測點（或區(qū)域）之間，同時壓差越大說明故障點的腐蝕越嚴重，當壓差接近50V時，說明故障點已經完全斷裂。

（3）如果控制終端所得到的多個檢測點之間均存在明顯壓差，則證明信號源兩根電流輸出線連接的兩個接地網(wǎng)引下線之間的接地網(wǎng)有多處隱患缺陷。

本實施例的步驟（二）中，控制終端在控制信號源輸出電流后，控制終端發(fā)送廣播對時命令將所有采集裝置時鐘校對為一致，采集裝置的中央處理器TMS320與數(shù)據(jù)采集芯片AD7656通過并行數(shù)據(jù)總線傳輸實時采集各測點數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)和時間打包傳送給控制終端，控制終端根據(jù)數(shù)據(jù)包時間戳挑選數(shù)據(jù)來進行對比分析，以此來保證整體數(shù)據(jù)的時間一致性。

圖4為利用本實施例對正定110KV變電站的接地網(wǎng)進行檢測的曲線圖。在對10kV1#電容器進行輸入信號檢測時，測試電流路徑從10kV1#電容器至2#主變中性點，檢測數(shù)據(jù)如圖4。從測試值可以看出，根據(jù)全站各設備引下線處的電壓值可將全站設備分為2個板塊，其中10kV1#電容器附近7個設備是以2#主變中性點為基準最高的7個點， 與其它設備相比較這7各點形成獨立等電位區(qū)。通過圖4可以清晰的看出各板塊之間的電壓差別，這7臺設備與相鄰的1#主變設備之間差值較大，雖然這7臺設備處的等效阻抗為85mΩ左右，依據(jù)DL/T475 2006導則規(guī)定屬于尚可，但也應加以重視，這7臺設備對1#主變設備之間差10伏，按故障電流20kA代入時將在兩臺設備間產生1000V左右的電壓。由圖4可以看出10kV1#電容器附近7個設備處于等電位，即這7臺設備之間連接良好。針對接地網(wǎng)的檢測數(shù)據(jù)可以方便的得出檢查修改方案，只需將540-6引下線與1#主變爬梯引下線之間連接，就可以消除隱患。通過接地網(wǎng)修復后再次檢測，隱患消除了，圖4中各板塊的壓差也消除了。

以上所述實施方式僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，而并非本實用新型可行實施的窮舉。對于本領域一般技術人員而言，在不背離本實用新型原理和精神的前提下對其所作出的任何顯而易見的改動，都應當被認為包含在本實用新型的權利要求保護范圍之內。