一种配电网络接地网腐蚀状态检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种配电网络接地网腐蚀状态检测系统，系统的接地点腐蚀采集模块将磁感应强度信号转变为感应电压信号，经信号调制模块、信号放大模块和信号滤波模块处理后，监测输出单元提取信号，由双T网络实现陷波电路，检测时，信号放大模块调节频率，以避开干扰频点；接地点厚度计算模块能够检测到接地点的厚度余量，供用户参考使用。
【专利说明】
一种配电网络接地网腐蚀状态检测系统
技术领域
[0001] 本发明涉及配电网络领域，尤其涉及一种配电网络接地网腐蚀状态检测系统。
【背景技术】
[0002] 现有技术中，对于接地网故障点的测量手段比较原始，常根据地区的土壤腐蚀率， 经验地估计接地网导体腐蚀程度，然后抽样挖开检查。这种方法带有盲目性、工作量大、速 度慢，并且还受到现场运行条件的限制，不能准确地判断腐蚀程度和断点。
【发明内容】
[0003] 为了克服上述现有技术中的不足，本发明的目的在于，提供一种配电网络接地网 腐蚀状态检测系统，包括:激励电流源、接地点腐蚀采集模块、信号调制模块、信号滤波模 块、信号放大模块、监测输出单元、接地点厚度计算模块； 所述激励电流源向接地网的接地节点注入电流； 所述接地点腐蚀采集模块用于对接地节点的电位进行采集； 所述信号调制模块用于接收接地点腐蚀采集模块采集的接地点电位，并将接地点电位 信号进行调制； 所述信号滤波模块用于接收所述信号调制模块调制后的信号，并进行滤波； 所述信号放大模块用于对滤波后的采样信号进行放大； 所述监测输出单元用于对放大后的采样信号进行输出； 所述接地点腐蚀采集模块采用矩形探测线圈，矩形探测线圈的尺寸为长25-30cm，宽 8-10cm，6500-7000 匝； 所述接地点腐蚀采集模块将磁感应强度信号转变为感应电压信号，经信号调制模块、 信号放大模块和信号滤波模块处理后，监测输出单元提取信号，由双T网络实现陷波电路， 检测时，信号放大模块调节频率，以避开干扰频点； 所述接地点厚度计算模块用于根据接地网的设计尺寸、形状数据获取接地网导体材料 参数;检测该接地网在运行时间段i=l，2,3，i)内的平均腐蚀速率Vl;根据热稳定性 及接地故障保护确定接地网的设计最小允许厚度d min;利用平均腐蚀速率Vl对未来时间段 的平均腐蚀速率v1+1进行预测，并根据平均腐蚀速率v 1+1计算导体的剩余厚度ds;判断ds是否 小于dmin，d s大于dmin，则满足条件接地网继续使用;若4小于dmin，接地网停止使用； 所述接地点厚度计算模块7还用于接地网导体的累积腐蚀深度计算方式为:; 接地网导体剩余厚度的计算方式为:ds=d-dy;d为接地网导体的设计厚度。
[0004] 优选地，所述信号放大模块包括:放大电阻Rfdi、放大电阻Rf d2、放大电阻Rfd3、放大 电阻Rfd4、放大电阻Rfd5、放大电容Cfdl、放大电容Cfd2、放大电容Cfd3、放大电容Cfd4、放大二极 管Df di、放大二极管Df d2、放大三极管Qf di、放大电感Lf d; 信号滤波模块将采集的信号进行滤波后输入至所述信号放大模块，R1起到隔离作用， 放大电感Lfd;和放大电容Cfdi组成了并联谐振回路，有效的吸收衰减，还以中心频率为基准 对采集信号进行扩频，放大电容CfdlS2nF至3nF，放大电感Lfd，L为1.5mH至2mH，在这个范围 内具有良好的选频回路，提高载波的灵敏度;放大二极管D fdl、放大二极管Dfddtl位在IV至 1.5V之间，经放大电容Cfd2引到放大三极管知泼射极上，进行信号的放大，在经过放大后， 经由放大电容Cfd4输出进行后续处理。
[0005] 优选地，所述监测输出单元包括液晶显示模块、数据存储模块和人机交互模块； 所述液晶显示模块和人机交互模块实现整个系统的良好的人机交互，所述数据存储模 块实现采集数据的海量存储和备份。
[0006] 优选地，还包括:设置在信号放大模块与监测输出模块之间的滤波电路； 所述滤波电路包括：电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R15、电阻R16、电阻R17、调节电位 器R14、调节电位器R18、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6以及四个运算放大 器。
[0007] 优选地，所述监测输出单元包括:通信模块;所述通信模块与服务器通信连接，用 于将采集后的数据上传至服务器。
[0008] 从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点： 检测系统监测接地网故障腐蚀情况，具有一定的可靠性和准确性，并能按照测量选点 原则和选点规律，减少选点的误差和精度。通过对接地网的监测提高了接地网运行的安全 和稳定性，有利于电力系统的安全生产。对接地网存在的安全隐患能够及时发现，保证供电 系统的正常运行。
【附图说明】
[0009] 为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单 地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术 人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0010] 图1为接地网拓扑结构简化前的电路图； 图2为接地网拓扑结构简化后的电路图； 图3为接地网拓扑结构另一个实施例的简化前的电路图。
【具体实施方式】
[0011] 为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的 实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技 术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范 围。
[0012] 本实施例提供一种配电网络接地网腐蚀状态检测系统，如图1所示，包括:激励电 流源1、接地点腐蚀采集模块2、信号调制模块3、信号滤波模块4、信号放大模块5、监测输出 单元6、接地点厚度计算模块7; 激励电流源1向接地网的接地节点注入电流;接地点腐蚀采集模块2用于对接地节点的 电位进行采集;信号调制模块3用于接收接地点腐蚀采集模块采集的接地点电位，并将接地 点电位信号进行调制；信号滤波模块4用于接收信号调制模块调制后的信号，并进行滤波； 信号放大模块5用于对滤波后的采样信号进行放大;监测输出单元6用于对放大后的采样信 号进行输出； 接地点腐蚀采集模块2采用矩形探测线圈，矩形探测线圈的尺寸为长25-30cm，宽8- 10cm，6500-7000匝;接地点腐蚀采集模块2将磁感应强度信号转变为感应电压信号，经信 号调制模块、信号放大模块和信号滤波模块处理后，监测输出单元提取信号，由双T网络实 现陷波电路，检测时，信号放大模块调节频率，以避开干扰频点； 接地点厚度计算模块7用于根据接地网的设计尺寸、形状数据获取接地网导体材料参 数;检测该接地网在运行时间段i=l，2,3，i)内的平均腐蚀速率Vl;根据热稳定性及 接地故障保护确定接地网的设计最小允许厚度d min;利用平均腐蚀速率^对未来时间段的 平均腐蚀速率v1+1进行预测，并根据平均腐蚀速率v 1+1计算导体的剩余厚度ds;判断ds是否小 于dmin，d s大于dmin，则满足条件接地网继续使用;若ds小于dmin，接地网停止使用;接地点厚度 .S'.' 计算模块7还用于接地网导体的累积腐蚀深度计算方式为：政g 海：.' 接地网导体剩余厚度的计算方式为:ds=d-dy;d为接地网导体的设计厚度。
[0013]激励电流源在发出激励电流前，先计算激励电流在地表面激发的磁感应强度，分 析土壤结构性质对磁感应强度的影响;研究对变电站接地网直接施加激励电流，通过测量 地表面磁感应强度分布，激发出对应的激励电流。这样可以针对复杂电磁环境，进行接地点 腐蚀检测。而且利用选频放大技术能够有效抑制电磁干扰。
[0014]由于配电系统的接地为金属导体焊接而成，大多为网格形状。在交变电流作用下， 相对于导体本身的电阻来说，其电感很小，另外接地网导体段的对地电容及泄漏电导要比 导体段本身的电阻大得多，因此可将接地网看作一个纯电阻性的网络，通过接地点腐蚀采 集模块2的采集，在电磁作用下，提高了对接地点腐蚀监测的效果，保证检测的精准。
[0015]本实施例中，如图2所不，信号放大模块5包括:放大电阻Rfdi、放大电阻Rfd2、放大电 阻Rfd3、放大电阻Rfd4、放大电阻Rfd5、放大电容Cfdl、放大电容Cfd2、放大电容Cfd3、放大电容 Cf d4、放大二极管Df di、放大二极管Df d2、放大三极管Qf di、放大电感Lf d; 信号滤波模块将采集的信号进行滤波后输入至信号放大模块，R1起到隔离作用，放大 电感Lfd;和放大电容Cfdl组成了并联谐振回路，有效的吸收衰减，还以中心频率为基准对采 集信号进行扩频，放大电容C fdlS2nF至3nF，放大电感Lfd，L为1.5mH至2mH，在这个范围内具 有良好的选频回路，提高载波的灵敏度;放大二极管D fdl、放大二极管Dfd2钳位在IV至1.5V之 间，经放大电容Cfd2引到放大三极管Qfdi发射极上，进行信号的放大，在经过放大后，经由放 大电容Cfd4输出进行后续处理。
[0016] 本实施例中，如图3所示，还包括:设置在信号放大模块与监测输出模块之间的滤 波电路;滤波电路包括：电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R15、电阻R16、电阻R17、调节电位 器R14、调节电位器R18、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6以及四个运算放大 器。
[0017] 滤波电路具有滤波、放大、反馈、调节、反馈功能的运算放大器和具有调节功能的 调节电位器R14、调节电位器R18。其中，调节电位器R14、调节电位器R18用于调节电路的品 质因数作用，品质因数越大，阻带宽度越窄，选频特性越好，滤除工频干扰效果越好。而且针 对工频二次谐波有很好的抑制作用，滤波电路包含了两个窄带阻带中心频率，两个都可以 实现独立可调值。这样实现了二次滤波作用，保证采样信号的精准性。
[0018] 本实施例中，监测输出单元包括:通信模块;通信模块与服务器通信连接，用于将 采集后的数据上传至服务器。监测输出单元包括液晶显示模块、数据存储模块和人机交互 模块;液晶显示模块和人机交互模块实现整个系统的良好的人机交互，数据存储模块实现 采集数据的海量存储和备份。
[0019] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参考即可。
[0020] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种配电网络接地网腐蚀状态检测系统，其特征在于，包括:激励电流源、接地点腐 蚀采集模块、信号调制模块、信号滤波模块、信号放大模块、监测输出单元、接地点厚度计算 模块； 所述激励电流源向接地网的接地节点注入电流； 所述接地点腐蚀采集模块用于对接地节点的电位进行采集； 所述信号调制模块用于接收接地点腐蚀采集模块采集的接地点电位，并将接地点电位 信号进行调制； 所述信号滤波模块用于接收所述信号调制模块调制后的信号，并进行滤波； 所述信号放大模块用于对滤波后的采样信号进行放大； 所述监测输出单元用于对放大后的采样信号进行输出； 所述接地点腐蚀采集模块采用矩形探测线圈，矩形探测线圈的尺寸为长25-30cm，宽 8-IOcm, 6500-7000 应； 所述接地点腐蚀采集模块将磁感应强度信号转变为感应电压信号，经信号调制模块、 信号放大模块和信号滤波模块处理后，监测输出单元提取信号，由双T网络实现陷波电路， 检测时，信号放大模块调节频率，W避开干扰频点； 所述接地点厚度计算模块用于根据接地网的设计尺寸、形状数据获取接地网导体材料 参数;检测该接地网在运行时间段ti( i=l，2,3，i)内的平均腐蚀速率Vi;根据热稳定性 及接地故障保护确定接地网的设计最小允许厚度dmin;利用平均腐蚀速率Vi对未来时间段 的平均腐蚀速率VW进行预测，并根据平均腐蚀速率VW计算导体的剩余厚度CU ;判断CU是否 小于dmin，ds大于dmin，则满足条件接地网继续使用;若ds小于dmin，接地网停止使用； 所述接地点厚度计算模块7还用于接地网导体的累积腐蚀深度计算方式为接地网导体剩余厚度的计算方式为:ds=d-dy;d为接地网导体的设计厚度。2. 根据权利要求1所述的配电网络接地网腐蚀状态检测系统，其特征在于， 所述信号放大模块包括:放大电阻Rf di、放大电阻Rf d2、放大电阻Rf d3、放大电阻Rf d4、放大 电阻RfdS、放大电容Cfdl、放大电容Cfd2、放大电容Cfd3、放大电容Cfd4、放大二极管化dl、放大二 极管化d2、放大S极管Qf di、放大电感Lf d; 信号滤波模块将采集的信号进行滤波后输入至所述信号放大模块，Rl起到隔离作用， 放大电感Lfd;和放大电容Cfdi组成了并联谐振回路，有效的吸收衰减，还W中屯、频率为基准 对采集信号进行扩频，放大电容Cfdi为化F至化F，放大电感Lfd，L为1.5mH至2mH，在运个范围 内具有良好的选频回路，提高载波的灵敏度;放大二极管Dfdi、放大二极管Dfd2错位在IV至 1.5V之间，经放大电容Cfd2引到放大立极管Qfdi发射极上，进行信号的放大，在经过放大后， 经由放大电容Cf d4输出进行后续处理。3. 根据权利要求1所述的配电网络接地网腐蚀状态检测系统，其特征在于， 所述监测输出单元包括液晶显示模块、数据存储模块和人机交互模块； 所述液晶显示模块和人机交互模块实现整个系统的良好的人机交互，所述数据存储模 块实现采集数据的海量存储和备份。4. 根据权利要求1所述的配电网络接地网腐蚀状态检测系统，其特征在于， 还包括:设置在信号放大模块与监测输出模块之间的滤波电路； 所述滤波电路包括:电阻Rl 1、电阻Rl 2、电阻Rl 3、电阻Rl 5、电阻Rl 6、电阻Rl 7、调节电位 器R14、调节电位器R18、电容CU电容C2、电容C3、电容C4、电容巧、电容C6W及四个运算放大 器。5.根据权利要求1所述的配电网络接地网腐蚀状态检测系统，其特征在于， 所述监测输出单元包括:通信模块;所述通信模块与服务器通信连接，用于将采集后的 数据上传至服务器。
【文档编号】G01N17/00GK105911430SQ201610295621
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】刚宪栋, 郑方明, 赵国华, 张岩, 李驿, 赵鑫磊
【申请人】国网山东省电力公司滨州市滨城区供电公司