接地网隐患智能采集装置的制作方法

本实用新型涉及接地网状态检测技术领域，具体涉及一种接地网隐患智能采集装置。

背景技术：

在发电厂、变电站、电气化铁路以及通信系统中，为了确保设备正常运行及人员及电力、电子设备的安全，需要设置大型的接地网。接地网埋设在地下，其隐蔽特性决定了其工作状态检测的复杂程度。接地装置的作用十分重要，一旦接地装置存在腐蚀断裂隐患，轻则影响设备运行，严重的将会扩大事故范围，造成设备损毁和人员伤亡，所以针对接地网腐蚀断裂程度的检测方法一直是研发重点。因为接地网埋藏在地下的特性，只能通过接地引下线来进行检测，大型接地网的接地引下线数量很多，导致检测时长距离收放、移动测试线缆成为检测工作中时间占用比最大的环节，通常要占用90%以上。而且在较多的线缆长距离敷设的情况下，线缆会产生缠绕，导致检测效率明显下降。信号源输出电缆线径较大、长度长且重量较大，现场布线及检测时常需拖拽，常常影响测试线的连接可靠性，同时信号源输出电缆工作电流大，摆放位置和形态直接影响测试数据，甚至对电缆产生伤害。变电站全站测点数量多，全站检测数据获取周期长，所以采集速度低将导致各点数据一致性差，参考价值差，对检测结果准确性产生不良影响。虽然目前还没有真正意义上的并行采集，但通过并行数据获取和缩短单路采集周期还是能将数据一致性做的更好。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种接地网隐患智能采集装置，能够在不影响接地网正常运行的情况下，运用工频作为检测信号，实现增大电流、检测电流平衡分布和分布式检测，可以将采集装置分布在待测区域中，大大缩短了测试线缆的长度，极大缩短了布线时间。

本实用新型的技术方案为：

一种接地网隐患智能采集装置，包括采集装置、信号源和控制终端。采集装置通过采集装置采集线外接接地网的信息采集点并采集检测信号，采集装置将检测信号传输至控制终端。信号源的控制端接控制终端，信号源的两个大电流输出端中的参考端通过信号源电源线外接接地网的中性点，信号源的两个大电流输出端中的加电端通过可拆接电缆外接接地网的检测点。

具体的，信号源包括变压器T、电流互感器CT、接触器和空气开关QF。变压器T的原边与三相电源中的L1相线和L2相线相连，电流互感器CT串接在变压器T的副边输出线路上，电流互感器CT的输出端作为电流输出端对接地网的检测点输出电流。接触器线圈KM、接触器控制分断开关KF串接在三相电源的L3相线与零线N之间，接触器的工作触点KM1与空气开关QF串接在变压器T原边与三相电源L1、L2的连接线路上，接触器控制合闸开关KH并联有锁定接触器持续通电的继电器常开触点KM2。

具体的，控制终端为计算机。

具体的，采集装置包括信号选通单元、信号处理单元、信号采集单元、主控单元和通信单元。信息采集单元通过信号选通单元对接地网的信息采集点的检测信号进行采集,并通过信号处理单元对检测信号进行处理，信息采集单元将处理后的检测信号传输至主控单元，主控单元通过通信单元将检测信号传输至控制终端。

具体的，采集装置还包括存储单元和继电器驱动单元。存储单元与主控单元双向通信，主控单元接继电器驱动单元，继电器驱动单元通过继电器接口驱动继电器。

具体的，主控单元为TMS320型单片机，信号采集单元为AD7656型信号采集芯片，主控单元和信号采集单元之间采用16位并行数据传输。

本实用新型的有益效果：（1）使用本实用新型进行现场检测，可缩短布线时间以及检测中挪移信号源输出电缆的时间，较不可分断式电缆可节省30%~50%时间。（2）本实用新型采用分段式信号源输出电缆可有效减少线缆因在地上堆叠造成的干扰，同时采用较短的信号源输出电缆可以提高输出电流，进一步提高检测效果。（3）本实用新型采用分段式信号源输出电缆可以让电缆长度匹配现场检测空间，避免输出电缆仍缠绕在电缆车上产生涡流，导致电缆的损伤。（4）本实用新型的信号采集单元采用6通道、16bit逐次逼近(SAR)型ADC AD7656信号采集芯片可实现与主控单元为TMS320型单片机并行数据传输，数据传送时间将比以往传输方式缩短70%以上，有效缩短全站数据的采样周期，更能保证整体数据的时间一致性。（5）本实用新型无需对接地网进行挖掘，可以在接地网正常运行的情况下对其进行检测，同时，接地网在系统运行时进行检测，变电站内高压母线和变压器及接地网上的零序电流会产生复杂的电场干扰，影响测量精度，当检测接地网输入的电流较小时，接地网反馈电压会受到电场干扰而导致无法判别故障。本实用新型采用大电流技术，使反馈电压增大，有效抵制干扰，提高了故障检测分辨率，真正做到准确判断接地网故障，能够及时准确地上报接地网存在的缺陷，为接地网做出正确的安全评估。（6）本实用新型通过控制终端控制采集装置与信号源，工作人员将现场布置好后即可以通过控制终端对接地网进行数据采集和数据分析，以及对检测到的故障进行验证，基本实现检测的自动化，极大地降低了工作人员的工作量。

附图说明

图1为本实用新型的使用状态示意图。

图2为信号源的电路原理图。

图3为采集装置的结构原理图。

图4为实施例所得测试曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，实施例的接地网隐患智能采集装置包括采集装置、信号源和控制终端。采集装置通过采集装置采集线外接接地网的信息采集点并采集检测信号，采集装置将检测信号传输至控制终端。信号源的控制端接控制终端，信号源的两个大电流输出端中的参考端通过信号源电源线外接接地网的中性点，信号源的两个大电流输出端中的加电端通过可拆接电缆外接接地网的检测点。

如图2所示，信号源包括变压器T、电流互感器CT、接触器和空气开关QF。变压器T的原边与三相电源中的L1相线和L2相线相连，电流互感器CT串接在变压器T的副边输出线路上，电流互感器CT的输出端作为电流输出端对接地网的检测点输出电流。接触器线圈KM、接触器控制分断开关KF串接在三相电源的L3相线与零线N之间，接触器的工作触点KM1与空气开关QF串接在变压器T原边与三相电源L1、L2的连接线路上，接触器控制合闸开关KH并联有锁定接触器持续通电的继电器常开触点KM2。

如图3所示，采集装置包括信号选通单元、信号处理单元、信号采集单元、主控单元、通信单元、存储单元和继电器驱动单元。信息采集单元通过信号选通单元对接地网的信息采集点的检测信号进行采集,并通过信号处理单元对检测信号进行处理，信息采集单元将处理后的检测信号传输至主控单元，主控单元通过通信单元将检测信号传输至控制终端。存储单元与主控单元双向通信，主控单元接继电器驱动单元，继电器驱动单元通过继电器接口驱动继电器。实施例中，主控单元为TMS320型单片机，信号采集单元为AD7656型信号采集芯片，主控单元和信号采集单元之间采用16位并行数据传输。实施例中，信号选通单元采用CD4067型信号选通芯片，信号处理单元采用MAX262型滤波芯片，通信单元采用RSM485ST型通信模块，存储单元采用IDT3834型数据存储器，继电器驱动单元采用9013型驱动芯片。

实施例的工作过程如下：

（一）线路连接：将多台采集装置分部在变电站不同区域，利用采集装置连接接地网引下线的所属设备，同时将信号源的两个大电流输出端中的参考端通过电源线连接在主变中性点的接地网引下线上（使用单根50米的电缆，检测过程中电缆两端的连接点固定不动），将信号源的两个大电流输出端中的加电端通过可拆接电缆连接在待测变电站装置接地引下线上（可拆接电缆由1根50米电缆加3根20米延长电缆组成，检测过程中根据检测点位置进行挪移，电缆长度根据检测点位置通过快速接头进行接驳）。记录采集装置通道对应接地引下线位置信息（即信息采集点的位置信息）和加电端位置信息（即检测点的位置信息）。

（二）加电检测：控制终端对信号源输出控制信号以使其对接地网施加大电流（本实施例中信号源对接地网施加的大电流为350A、50V的电信号），控制终端向采集装置发送时间同步命令，采集装置接收到同步命令后实时并行采集并上传检测数据，控制终端实时接收并保存采集装置各个端口的电压值。

（三）顺序检测：移动加电端到下一个待测变电站装置接地网引下线上（即移动加电端到下一个检测点），记录加电端位置信息；执行步骤（二）；重复步骤（三），直至依次检测完所有检测点。

（四）绘图：绘制变电站的布局图，布局图中包括变电站的内部布局信息、变电站的运行设备位置信息以及接地网线引下线的位置信息。

（五）定义及对应测量点：在布局图中定义接地网引下线的测量数据点，然后将每个测量数据点通过采集装置的测量端口对应接到接地网的信息采集点上。

（六）得出结论：计算得出测试数值及各接地网引下线电流平衡分布情况，进而判断出接地网的隐患状况，得出结论。可使用现有软件完成步骤（四）~（六）的操作。本实施例利用河北弘耀新能源科技有限公司出产的软件进行步骤（四）~（六）。

检测结论一般包括以下三种情况：

（1）如果装置所得到的各个检测点之间的电压值近似相等，则证明信号源两根电流输出线连接的两个接地网引下线之间的接地网状态良好。

（2）如果装置所得到的任意两个检测点（或区域）之间电压值出现明显的断崖式压差，则证明信号源两根电流输出线连接的两个接地网引下线之间的接地网存在隐患缺陷，且故障点存在于出现压差的两个检测点（或区域）之间，同时压差越大说明故障点的腐蚀越严重，当压差接近50V时，说明故障点已经完全断裂。

（3）如果控制终端所得到的多个检测点之间均存在明显压差，则证明信号源两根电流输出线连接的两个接地网引下线之间的接地网有多处隐患缺陷。

本实施例的步骤（二）中，控制终端在控制信号源输出电流后，控制终端发送广播对时命令将所有采集装置时钟校对为一致，采集装置的中央处理器TMS320与数据采集芯片AD7656通过并行数据总线传输实时采集各测点数据，然后将数据和时间打包传送给控制终端，控制终端根据数据包时间戳挑选数据来进行对比分析，以此来保证整体数据的时间一致性。

图4为利用本实施例对正定110KV变电站的接地网进行检测的曲线图。在对10kV1#电容器进行输入信号检测时，测试电流路径从10kV1#电容器至2#主变中性点，检测数据如图4。从测试值可以看出，根据全站各设备引下线处的电压值可将全站设备分为2个板块，其中10kV1#电容器附近7个设备是以2#主变中性点为基准最高的7个点， 与其它设备相比较这7各点形成独立等电位区。通过图4可以清晰的看出各板块之间的电压差别，这7台设备与相邻的1#主变设备之间差值较大，虽然这7台设备处的等效阻抗为85mΩ左右，依据DL/T475 2006导则规定属于尚可，但也应加以重视，这7台设备对1#主变设备之间差10伏，按故障电流20kA代入时将在两台设备间产生1000V左右的电压。由图4可以看出10kV1#电容器附近7个设备处于等电位，即这7台设备之间连接良好。针对接地网的检测数据可以方便的得出检查修改方案，只需将540-6引下线与1#主变爬梯引下线之间连接，就可以消除隐患。通过接地网修复后再次检测，隐患消除了，图4中各板块的压差也消除了。

以上所述实施方式仅为本实用新型的优选实施例，而并非本实用新型可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本实用新型原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。