一種基于地表磁感應(yīng)強(qiáng)度的變電站接地網(wǎng)腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及電力系統(tǒng)故障檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種基于地表磁感應(yīng)強(qiáng) 度的變電站接地網(wǎng)腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 接地網(wǎng)是變電站的重要組成部分，它為變電站內(nèi)各類設(shè)備提供一個(gè)公共電位參考 點(diǎn)，在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障或遭受雷擊時(shí)提供電流泄放通道，其工作的可靠性對(duì)電力系 統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行影響重大。
[0003] 變電站接地網(wǎng)長(zhǎng)期埋于地下，受到±壤的電化學(xué)作用而常常發(fā)生腐蝕。接地網(wǎng)的 腐蝕是一個(gè)漸變的過(guò)程，被腐蝕至一定程度則產(chǎn)生故障，更嚴(yán)重時(shí)發(fā)生斷裂。我國(guó)現(xiàn)有接地 網(wǎng)多采用鍛鋒扁鋼材料，且大部分變電站接地網(wǎng)已運(yùn)行5-10年，在不同程度上存在著腐蝕 變細(xì)甚至斷裂等缺陷。同時(shí)，在接地網(wǎng)的焊接施工過(guò)程中，也可能存在著連接點(diǎn)虛焊、漏焊 的問(wèn)題，在±壤的腐蝕作用下導(dǎo)致多根導(dǎo)體的連接點(diǎn)斷開(kāi)。W上各類缺陷均會(huì)造成接地網(wǎng) 接地性能的降低，甚至?xí)饑?yán)重事故的發(fā)生。如何準(zhǔn)確有效地發(fā)現(xiàn)變電站接地網(wǎng)中存在 的故障，進(jìn)而有針對(duì)性地采取防護(hù)措施已成為電力行業(yè)現(xiàn)有接地網(wǎng)運(yùn)維工作中最為突出的 問(wèn)題。
[0004] 當(dāng)前在工程應(yīng)用中，往往通過(guò)大面積挖開(kāi)接地網(wǎng)對(duì)接地網(wǎng)的腐蝕狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)， 該種方法較為盲目，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間停電檢修而帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)損失。此外，根 據(jù)變電站接地網(wǎng)的散流特性，一些新的接地網(wǎng)故障檢測(cè)方法也陸續(xù)出現(xiàn)，可W分為電網(wǎng)絡(luò) 分析法、電磁場(chǎng)分析法兩大類。電網(wǎng)絡(luò)分析法主要根據(jù)接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與支路電阻數(shù)據(jù)建 立故障診斷方程，結(jié)合相應(yīng)優(yōu)化算法求解該方程獲取導(dǎo)體支路電阻變化情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障 診斷。但在實(shí)際應(yīng)用中接地網(wǎng)并不是所有節(jié)點(diǎn)都有上引導(dǎo)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(yīng)用。電磁場(chǎng)分析法則通過(guò)接地引上線，向接地網(wǎng)注入激勵(lì) 電流，測(cè)量該電流激發(fā)的接地網(wǎng)地表的電位分布或磁場(chǎng)分布，對(duì)接地網(wǎng)存在的腐蝕故障進(jìn) 行診斷。地表電位法需要測(cè)量大量的地表電位數(shù)據(jù)，尋找數(shù)據(jù)突變點(diǎn)進(jìn)行故障診斷。而實(shí) 際變電站接地網(wǎng)面積較大，且多為水泥地面，難W獲取地表電位的準(zhǔn)確值，從而影響了該方 法的診斷精度。磁場(chǎng)法則測(cè)量導(dǎo)體正上方地表上垂直于導(dǎo)體的磁場(chǎng)水平分量，根據(jù)磁感應(yīng) 強(qiáng)度的分布特征對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行故障診斷。該方法不受地表?xiàng)l件限制，可W在不停電的情況 下實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)體各類斷裂故障的診斷，具有較高的準(zhǔn)確度與工程應(yīng)用價(jià)值。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于地表 磁感應(yīng)強(qiáng)度的變電站接地網(wǎng)腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)ψ冸娬窘拥鼐W(wǎng)地表磁感應(yīng)強(qiáng)度分布進(jìn)行 測(cè)試和分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站接地網(wǎng)腐蝕故障的高效、準(zhǔn)確的判斷。
[0006] 本實(shí)用新型的目的可W通過(guò)W下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0007] 一種基于地表磁感應(yīng)強(qiáng)度的變電站接地網(wǎng)腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：
[000引一電流注入裝置，其與接地網(wǎng)的任一可及節(jié)點(diǎn)連接，向接地網(wǎng)注入異于工頻的正 弦交流電流，該交流電流通過(guò)接地網(wǎng)任一可及節(jié)點(diǎn)注入，用于激發(fā)交變磁場(chǎng)；
[0009] 一信號(hào)測(cè)量裝置，其位于測(cè)量導(dǎo)體正上方，用于測(cè)量導(dǎo)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(hào)測(cè)量裝置連接，用于接收信號(hào)測(cè)量裝置傳輸?shù)碾娢恍?號(hào)，并對(duì)電位信號(hào)進(jìn)行濾波和放大；
[0011] 一信號(hào)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(hào)。
[0012] 所述的電流注入裝置包括：
[0013] 一電流信號(hào)發(fā)生器，其提供接地網(wǎng)的注入電流；
[0014] 一禪合變壓器，其與電流信號(hào)發(fā)生器相連接，W接收注入電流并輸出與接地網(wǎng)阻 抗相匹配的輸入電流至接地網(wǎng)的可及節(jié)點(diǎn)。
[0015] 所述的數(shù)據(jù)采集裝置包括：
[0016] 一電壓信號(hào)濾波電路，其與信號(hào)測(cè)量裝置相連接，用W接收信號(hào)測(cè)量裝置輸出的 電位信號(hào)，并濾除該信號(hào)中的工頻干擾信號(hào)；
[0017] 一電壓信號(hào)調(diào)理巧片，其與電壓信號(hào)濾波電路連接，用于對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn)行抗混 畳濾波和放大；
[0018] 一通信巧片，其分別與電壓信號(hào)調(diào)理巧片和信號(hào)分析顯示終端連接。
[0019] 所述的電壓信號(hào)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(hào)分析顯示終端之間通過(guò)W太網(wǎng)連接。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的檢測(cè)系統(tǒng)，可在變電站不開(kāi)挖，不停電的前提 下，克服變電站現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的電磁環(huán)境干擾W及地形條件限制，準(zhǔn)確有效地判斷導(dǎo)體腐蝕斷 裂、導(dǎo)體連接點(diǎn)斷開(kāi)與腐蝕變細(xì)等常見(jiàn)故障，保障變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行；具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0022] 1)為避免變電站內(nèi)復(fù)雜電磁環(huán)境的干擾，磁場(chǎng)測(cè)量裝置中設(shè)置了硬件濾波電路； 磁場(chǎng)探測(cè)線圈測(cè)量地表磁感應(yīng)強(qiáng)度，其輸出端連接硬件濾波電路濾除主要的工頻干擾信 號(hào)，將信號(hào)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(cè)量地表磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，只需按照?qǐng)D紙所示，測(cè)量導(dǎo)體正上方水平方向垂直于 導(dǎo)體的磁感應(yīng)強(qiáng)度分量；對(duì)于每根測(cè)試導(dǎo)體，W節(jié)點(diǎn)為端點(diǎn)將其等分，并選取導(dǎo)體的六等分 點(diǎn)為測(cè)點(diǎn)，無(wú)需測(cè)量整個(gè)接地網(wǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度，減小了測(cè)量工作量，對(duì)大型接地網(wǎng)尤為 有效。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為本實(shí)用新型所述的基于地表磁感應(yīng)強(qiáng)度的變電站接地網(wǎng)腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)示意框圖。
[0025] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中的接地網(wǎng)模型示意圖；
[0026] 圖3為本實(shí)用新型所述用于濾波的雙T型工頻陷波器。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[002引 W某變電站接地網(wǎng)模型為試驗(yàn)對(duì)象，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0029] 圖1顯示了本實(shí)用新型所述的基于地表磁感應(yīng)強(qiáng)度的變電站接地網(wǎng)腐蝕檢測(cè)系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，電流注入裝置1經(jīng)接地網(wǎng)2任一可及節(jié)點(diǎn)向接地網(wǎng)注入異于工頻 的正弦交流電流，用于激發(fā)交變磁場(chǎng)。信號(hào)測(cè)量裝置3用W檢測(cè)接地網(wǎng)2導(dǎo)體上方的地面 電位分布。數(shù)據(jù)采集裝置4與信號(hào)測(cè)量裝置3相連接，接收信號(hào)測(cè)量裝置3傳輸?shù)碾娢恍?號(hào)，并對(duì)電位信號(hào)分別進(jìn)行濾除工頻干擾、抗混疊濾波和放大。信號(hào)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(hào)。其中，電流注入裝置1包括電流信號(hào) 發(fā)生器，其提供接地網(wǎng)的注入電流；禪合變壓器，其與電流信號(hào)發(fā)生器連接，W接收注入電 流并進(jìn)行阻抗匹配。數(shù)據(jù)采集裝置4包括電壓信號(hào)濾波電流，其與信號(hào)測(cè)量裝置3連接，W 接收信號(hào)測(cè)量裝置3傳輸?shù)碾娢恍盘?hào)，并對(duì)該電位信號(hào)進(jìn)行工頻濾波；電壓信號(hào)調(diào)理巧片， 其與電壓信號(hào)濾波電路連接，W接收電壓信號(hào)濾波器傳輸?shù)碾妷盒盘?hào)，并對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn) 行抗混疊濾波和放大；通信巧片，其與信號(hào)顯示終端通過(guò)W太網(wǎng)6連接。
[0030] 上述基于地表磁感應(yīng)強(qiáng)度的變電站接地網(wǎng)腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)按照下列步驟判斷該接 地網(wǎng)的工作狀態(tài)：
[0031] (1)利用電流注入裝置1向接地網(wǎng)注入異于工頻的正弦交流電流，通過(guò)放置在變 電站接地網(wǎng)導(dǎo)體上方地面上的信號(hào)測(cè)量裝置3采集變電站接地網(wǎng)導(dǎo)體上方的地面電位分 布；選取測(cè)量點(diǎn)時(shí)，包含兩個(gè)導(dǎo)體端點(diǎn)在內(nèi)，選取導(dǎo)體的六等分點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè) 量時(shí)長(zhǎng)為5s;
[0032] (2)將采集到的電位信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)采集裝置4,數(shù)據(jù)采集信號(hào)分別對(duì)電壓信號(hào) 進(jìn)行工頻濾波、抗混疊濾波和放大后，然后將該些信號(hào)通過(guò)W太網(wǎng)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(wǎng)導(dǎo)體上方的電位分布計(jì)算接地網(wǎng)導(dǎo)體上方的磁感 應(yīng)強(qiáng)度，所述的磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算公式為
[0034]
[003引式中，f為注入電流頻率，N為探測(cè)線圈應(yīng)數(shù)，S為探測(cè)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(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與電流注入點(diǎn)，使用數(shù)值計(jì)算 方法計(jì)算變電站接地網(wǎng)的地表磁感應(yīng)強(qiáng)度。
[0037] (5)分析顯示終端5將接地網(wǎng)導(dǎo)體上方地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度的理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè) 計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。對(duì)同一接地導(dǎo)體，分別繪制該段導(dǎo)體上方理論計(jì)算結(jié)果的磁感應(yīng)強(qiáng)度 曲線和實(shí)測(cè)計(jì)算結(jié)果的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線，并計(jì)算該兩條曲線的偏差度。若某接地導(dǎo)體的磁 感應(yīng)強(qiáng)度曲線偏差度大于20 %，且其相鄰平行導(dǎo)體的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線偏差度大于5 %，貝。 判斷該接地導(dǎo)體存在腐蝕故障；若某接地導(dǎo)體的磁感應(yīng)強(qiáng)度幾乎降為0,且與之相連導(dǎo)體 的磁感應(yīng)強(qiáng)度未發(fā)生明顯變化，則判斷該導(dǎo)體存在斷裂故障；若與某節(jié)點(diǎn)相連的多根導(dǎo)體 的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線偏差度均大于50%，則判斷該節(jié)點(diǎn)斷開(kāi)。
[003引要注意的是，W上列舉的僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，顯然本實(shí)用新型不限于W上實(shí)施例，隨之有著許多的類似變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員如果從本實(shí)用新型公開(kāi)的內(nèi)容 直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于地表磁感應(yīng)強(qiáng)度的變電站接地網(wǎng)腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括： 一電流注入裝置，其與接地網(wǎng)的任一可及節(jié)點(diǎn)連接； 一信號(hào)測(cè)量裝置，其位于測(cè)量導(dǎo)體正上方； 一數(shù)據(jù)采集裝置，其與信號(hào)測(cè)量裝置連接； 一信號(hào)分析顯示終端，其與數(shù)據(jù)采集裝置連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于地表磁感應(yīng)強(qiáng)度的變電站接地網(wǎng)腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)，其 特征在于，所述的電流注入裝置包括： 一電流信號(hào)發(fā)生器； 一耦合變壓器，其與電流信號(hào)發(fā)生器相連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于地表磁感應(yīng)強(qiáng)度的變電站接地網(wǎng)腐蝕檢測(cè)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(hào)濾波電路，其與信號(hào)測(cè)量裝置相連接； 一電壓信號(hào)調(diào)理芯片，其與電壓信號(hào)濾波電路連接； 一通信芯片，其分別與電壓信號(hào)調(diào)理芯片和信號(hào)分析顯示終端連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于地表磁感應(yīng)強(qiáng)度的變電站接地網(wǎng)腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)，其 特征在于，所述的電壓信號(hào)濾波電路為雙T型工頻陷波器。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種基于地表磁感應(yīng)強(qiáng)度的變電站接地網(wǎng)腐蝕檢測(cè)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(hào)分析顯示終端之間通過(guò)以太網(wǎng)連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于地表磁感應(yīng)強(qiáng)度的變電站接地網(wǎng)腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)，包括一電流注入裝置，其與接地網(wǎng)的任一可及節(jié)點(diǎn)連接；一信號(hào)測(cè)量裝置，其位于測(cè)量導(dǎo)體正上方；一數(shù)據(jù)采集裝置，其與信號(hào)測(cè)量裝置連接；一信號(hào)分析顯示終端，其與數(shù)據(jù)采集裝置連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有保障變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01R31/08
【公開(kāi)號(hào)】CN204679586
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520398613
【發(fā)明人】蘇磊, 司文榮, 傅晨釗, 徐湘憶
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)上海市電力公司, 華東電力試驗(yàn)研究院有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年6月10日