一種基于地表磁感應強度的變電站接地網腐蝕檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及電力系統(tǒng)故障檢測技術領域，尤其是設及一種基于地表磁感應強 度的變電站接地網腐蝕檢測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 接地網是變電站的重要組成部分，它為變電站內各類設備提供一個公共電位參考 點，在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障或遭受雷擊時提供電流泄放通道，其工作的可靠性對電力系 統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行影響重大。
[0003] 變電站接地網長期埋于地下，受到±壤的電化學作用而常常發(fā)生腐蝕。接地網的 腐蝕是一個漸變的過程，被腐蝕至一定程度則產生故障，更嚴重時發(fā)生斷裂。我國現(xiàn)有接地 網多采用鍛鋒扁鋼材料，且大部分變電站接地網已運行5-10年，在不同程度上存在著腐蝕 變細甚至斷裂等缺陷。同時，在接地網的焊接施工過程中，也可能存在著連接點虛焊、漏焊 的問題，在±壤的腐蝕作用下導致多根導體的連接點斷開。W上各類缺陷均會造成接地網 接地性能的降低，甚至會引起嚴重事故的發(fā)生。如何準確有效地發(fā)現(xiàn)變電站接地網中存在 的故障，進而有針對性地采取防護措施已成為電力行業(yè)現(xiàn)有接地網運維工作中最為突出的 問題。
[0004] 當前在工程應用中，往往通過大面積挖開接地網對接地網的腐蝕狀態(tài)進行檢測， 該種方法較為盲目，既費時費力，又會因長時間停電檢修而帶來一定的經濟損失。此外，根 據(jù)變電站接地網的散流特性，一些新的接地網故障檢測方法也陸續(xù)出現(xiàn)，可W分為電網絡 分析法、電磁場分析法兩大類。電網絡分析法主要根據(jù)接地網拓撲結構與支路電阻數(shù)據(jù)建 立故障診斷方程，結合相應優(yōu)化算法求解該方程獲取導體支路電阻變化情況，實現(xiàn)對故障 診斷。但在實際應用中接地網并不是所有節(jié)點都有上引導體，因此難W獲取每條支路電阻 的精確值，從而限制了該方法的應用。電磁場分析法則通過接地引上線，向接地網注入激勵 電流，測量該電流激發(fā)的接地網地表的電位分布或磁場分布，對接地網存在的腐蝕故障進 行診斷。地表電位法需要測量大量的地表電位數(shù)據(jù)，尋找數(shù)據(jù)突變點進行故障診斷。而實 際變電站接地網面積較大，且多為水泥地面，難W獲取地表電位的準確值，從而影響了該方 法的診斷精度。磁場法則測量導體正上方地表上垂直于導體的磁場水平分量，根據(jù)磁感應 強度的分布特征對接地網進行故障診斷。該方法不受地表條件限制，可W在不停電的情況 下實現(xiàn)對導體各類斷裂故障的診斷，具有較高的準確度與工程應用價值。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種基于地表 磁感應強度的變電站接地網腐蝕檢測系統(tǒng)，能夠對變電站接地網地表磁感應強度分布進行 測試和分析，從而實現(xiàn)對變電站接地網腐蝕故障的高效、準確的判斷。
[0006] 本實用新型的目的可W通過W下技術方案來實現(xiàn)：
[0007] 一種基于地表磁感應強度的變電站接地網腐蝕檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：
[000引一電流注入裝置，其與接地網的任一可及節(jié)點連接，向接地網注入異于工頻的正 弦交流電流，該交流電流通過接地網任一可及節(jié)點注入，用于激發(fā)交變磁場；
[0009] 一信號測量裝置，其位于測量導體正上方，用于測量導體正上方地表上的電位分 布；
[0010] 一數(shù)據(jù)采集裝置，其與信號測量裝置連接，用于接收信號測量裝置傳輸?shù)碾娢恍?號，并對電位信號進行濾波和放大；
[0011] 一信號分析顯示終端，其與數(shù)據(jù)采集裝置連接，W接收數(shù)據(jù)采集裝置傳輸?shù)臄?shù)據(jù) 和信號。
[0012] 所述的電流注入裝置包括：
[0013] 一電流信號發(fā)生器，其提供接地網的注入電流；
[0014] 一禪合變壓器，其與電流信號發(fā)生器相連接，W接收注入電流并輸出與接地網阻 抗相匹配的輸入電流至接地網的可及節(jié)點。
[0015] 所述的數(shù)據(jù)采集裝置包括：
[0016] 一電壓信號濾波電路，其與信號測量裝置相連接，用W接收信號測量裝置輸出的 電位信號，并濾除該信號中的工頻干擾信號；
[0017] 一電壓信號調理巧片，其與電壓信號濾波電路連接，用于對該電壓信號進行抗混 畳濾波和放大；
[0018] 一通信巧片，其分別與電壓信號調理巧片和信號分析顯示終端連接。
[0019] 所述的電壓信號濾波電路為雙T型工頻陷波器。
[0020] 所述的數(shù)據(jù)采集裝置與所述的信號分析顯示終端之間通過W太網連接。
[0021] 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型提供的檢測系統(tǒng)，可在變電站不開挖，不停電的前提 下，克服變電站現(xiàn)場復雜的電磁環(huán)境干擾W及地形條件限制，準確有效地判斷導體腐蝕斷 裂、導體連接點斷開與腐蝕變細等常見故障，保障變電站安全穩(wěn)定運行；具有W下優(yōu)點：
[0022] 1)為避免變電站內復雜電磁環(huán)境的干擾，磁場測量裝置中設置了硬件濾波電路； 磁場探測線圈測量地表磁感應強度，其輸出端連接硬件濾波電路濾除主要的工頻干擾信 號，將信號傳輸給數(shù)據(jù)采集裝置；所述的硬件濾波電路采用雙T型陷波器。
[0023] 2)測量地表磁感應強度時，只需按照圖紙所示，測量導體正上方水平方向垂直于 導體的磁感應強度分量；對于每根測試導體，W節(jié)點為端點將其等分，并選取導體的六等分 點為測點，無需測量整個接地網區(qū)域的磁感應強度，減小了測量工作量，對大型接地網尤為 有效。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本實用新型所述的基于地表磁感應強度的變電站接地網腐蝕檢測系統(tǒng)的 結構示意框圖。
[0025] 圖2為本實用新型實施例中的接地網模型示意圖；
[0026] 圖3為本實用新型所述用于濾波的雙T型工頻陷波器。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。
[002引 W某變電站接地網模型為試驗對象，對本實用新型進行詳細的描述。
[0029] 圖1顯示了本實用新型所述的基于地表磁感應強度的變電站接地網腐蝕檢測系 統(tǒng)的結構。如圖1所示，電流注入裝置1經接地網2任一可及節(jié)點向接地網注入異于工頻 的正弦交流電流，用于激發(fā)交變磁場。信號測量裝置3用W檢測接地網2導體上方的地面 電位分布。數(shù)據(jù)采集裝置4與信號測量裝置3相連接，接收信號測量裝置3傳輸?shù)碾娢恍?號，并對電位信號分別進行濾除工頻干擾、抗混疊濾波和放大。信號分析顯示終端5與數(shù)據(jù) 采集連接，W接收數(shù)據(jù)采集裝置4傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和信號。其中，電流注入裝置1包括電流信號 發(fā)生器，其提供接地網的注入電流；禪合變壓器，其與電流信號發(fā)生器連接，W接收注入電 流并進行阻抗匹配。數(shù)據(jù)采集裝置4包括電壓信號濾波電流，其與信號測量裝置3連接，W 接收信號測量裝置3傳輸?shù)碾娢恍盘?，并對該電位信號進行工頻濾波；電壓信號調理巧片， 其與電壓信號濾波電路連接，W接收電壓信號濾波器傳輸?shù)碾妷盒盘?，并對該電壓信號進 行抗混疊濾波和放大；通信巧片，其與信號顯示終端通過W太網6連接。
[0030] 上述基于地表磁感應強度的變電站接地網腐蝕檢測系統(tǒng)按照下列步驟判斷該接 地網的工作狀態(tài)：
[0031] (1)利用電流注入裝置1向接地網注入異于工頻的正弦交流電流，通過放置在變 電站接地網導體上方地面上的信號測量裝置3采集變電站接地網導體上方的地面電位分 布；選取測量點時，包含兩個導體端點在內，選取導體的六等分點進行測量，每個測量點測 量時長為5s;
[0032] (2)將采集到的電位信號傳輸至數(shù)據(jù)采集裝置4,數(shù)據(jù)采集信號分別對電壓信號 進行工頻濾波、抗混疊濾波和放大后，然后將該些信號通過W太網6傳輸至分析顯示終端 5 ；
[0033] (3)分析顯示終端5根據(jù)接地網導體上方的電位分布計算接地網導體上方的磁感 應強度，所述的磁感應強度計算公式為
[0034]
[003引式中，f為注入電流頻率，N為探測線圈應數(shù)，S為探測線圈橫截面積，A，為數(shù)據(jù)采 集裝置 4 增益。此處，fc= 65Hz;N= 350;S= 6. 4X10 -3m2;A= 1 ;
[0036] (4)分析顯示終端5根據(jù)變電站接地網的拓撲結構與電流注入點，使用數(shù)值計算 方法計算變電站接地網的地表磁感應強度。
[0037] (5)分析顯示終端5將接地網導體上方地表面磁感應強度的理論計算結果與實測 計算結果進行比較。對同一接地導體，分別繪制該段導體上方理論計算結果的磁感應強度 曲線和實測計算結果的磁感應強度曲線，并計算該兩條曲線的偏差度。若某接地導體的磁 感應強度曲線偏差度大于20 %，且其相鄰平行導體的磁感應強度曲線偏差度大于5 %，貝。 判斷該接地導體存在腐蝕故障；若某接地導體的磁感應強度幾乎降為0,且與之相連導體 的磁感應強度未發(fā)生明顯變化，則判斷該導體存在斷裂故障；若與某節(jié)點相連的多根導體 的磁感應強度曲線偏差度均大于50%，則判斷該節(jié)點斷開。
[003引要注意的是，W上列舉的僅為本實用新型的具體實施例，顯然本實用新型不限于W上實施例，隨之有著許多的類似變化。本領域的技術人員如果從本實用新型公開的內容 直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1. 一種基于地表磁感應強度的變電站接地網腐蝕檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括： 一電流注入裝置，其與接地網的任一可及節(jié)點連接； 一信號測量裝置，其位于測量導體正上方； 一數(shù)據(jù)采集裝置，其與信號測量裝置連接； 一信號分析顯示終端，其與數(shù)據(jù)采集裝置連接。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于地表磁感應強度的變電站接地網腐蝕檢測系統(tǒng)，其 特征在于，所述的電流注入裝置包括： 一電流信號發(fā)生器； 一耦合變壓器，其與電流信號發(fā)生器相連接。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于地表磁感應強度的變電站接地網腐蝕檢測系統(tǒng)，其 特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集裝置包括： 一電壓信號濾波電路，其與信號測量裝置相連接； 一電壓信號調理芯片，其與電壓信號濾波電路連接； 一通信芯片，其分別與電壓信號調理芯片和信號分析顯示終端連接。4. 根據(jù)權利要求3所述的一種基于地表磁感應強度的變電站接地網腐蝕檢測系統(tǒng)，其 特征在于，所述的電壓信號濾波電路為雙T型工頻陷波器。5. 根據(jù)權利要求1或3所述的一種基于地表磁感應強度的變電站接地網腐蝕檢測系 統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集裝置與所述的信號分析顯示終端之間通過以太網連接。
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于地表磁感應強度的變電站接地網腐蝕檢測系統(tǒng)，包括一電流注入裝置，其與接地網的任一可及節(jié)點連接；一信號測量裝置，其位于測量導體正上方；一數(shù)據(jù)采集裝置，其與信號測量裝置連接；一信號分析顯示終端，其與數(shù)據(jù)采集裝置連接。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有保障變電站安全穩(wěn)定運行等優(yōu)點。
【IPC分類】G01R31/08
【公開號】CN204679586
【申請?zhí)枴緾N201520398613
【發(fā)明人】蘇磊, 司文榮, 傅晨釗, 徐湘憶
【申請人】國網上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月10日