一种基于地表磁感应强度的变电站接地网腐蚀检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及电力系统故障检测技术领域，尤其是设及一种基于地表磁感应强 度的变电站接地网腐蚀检测系统。
【背景技术】
[0002] 接地网是变电站的重要组成部分，它为变电站内各类设备提供一个公共电位参考 点，在电力系统发生短路故障或遭受雷击时提供电流泄放通道，其工作的可靠性对电力系 统的安全稳定运行影响重大。
[0003] 变电站接地网长期埋于地下，受到±壤的电化学作用而常常发生腐蚀。接地网的 腐蚀是一个渐变的过程，被腐蚀至一定程度则产生故障，更严重时发生断裂。我国现有接地 网多采用锻锋扁钢材料，且大部分变电站接地网已运行5-10年，在不同程度上存在着腐蚀 变细甚至断裂等缺陷。同时，在接地网的焊接施工过程中，也可能存在着连接点虚焊、漏焊 的问题，在±壤的腐蚀作用下导致多根导体的连接点断开。W上各类缺陷均会造成接地网 接地性能的降低，甚至会引起严重事故的发生。如何准确有效地发现变电站接地网中存在 的故障，进而有针对性地采取防护措施已成为电力行业现有接地网运维工作中最为突出的 问题。
[0004] 当前在工程应用中，往往通过大面积挖开接地网对接地网的腐蚀状态进行检测， 该种方法较为盲目，既费时费力，又会因长时间停电检修而带来一定的经济损失。此外，根 据变电站接地网的散流特性，一些新的接地网故障检测方法也陆续出现，可W分为电网络 分析法、电磁场分析法两大类。电网络分析法主要根据接地网拓扑结构与支路电阻数据建 立故障诊断方程，结合相应优化算法求解该方程获取导体支路电阻变化情况，实现对故障 诊断。但在实际应用中接地网并不是所有节点都有上引导体，因此难W获取每条支路电阻 的精确值，从而限制了该方法的应用。电磁场分析法则通过接地引上线，向接地网注入激励 电流，测量该电流激发的接地网地表的电位分布或磁场分布，对接地网存在的腐蚀故障进 行诊断。地表电位法需要测量大量的地表电位数据，寻找数据突变点进行故障诊断。而实 际变电站接地网面积较大，且多为水泥地面，难W获取地表电位的准确值，从而影响了该方 法的诊断精度。磁场法则测量导体正上方地表上垂直于导体的磁场水平分量，根据磁感应 强度的分布特征对接地网进行故障诊断。该方法不受地表条件限制，可W在不停电的情况 下实现对导体各类断裂故障的诊断，具有较高的准确度与工程应用价值。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于地表 磁感应强度的变电站接地网腐蚀检测系统，能够对变电站接地网地表磁感应强度分布进行 测试和分析，从而实现对变电站接地网腐蚀故障的高效、准确的判断。
[0006] 本实用新型的目的可W通过W下技术方案来实现：
[0007] 一种基于地表磁感应强度的变电站接地网腐蚀检测系统，其特征在于，包括：
[000引一电流注入装置，其与接地网的任一可及节点连接，向接地网注入异于工频的正 弦交流电流，该交流电流通过接地网任一可及节点注入，用于激发交变磁场；
[0009] 一信号测量装置，其位于测量导体正上方，用于测量导体正上方地表上的电位分 布；
[0010] 一数据采集装置，其与信号测量装置连接，用于接收信号测量装置传输的电位信 号，并对电位信号进行滤波和放大；
[0011] 一信号分析显示终端，其与数据采集装置连接，W接收数据采集装置传输的数据 和信号。
[0012] 所述的电流注入装置包括：
[0013] 一电流信号发生器，其提供接地网的注入电流；
[0014] 一禪合变压器，其与电流信号发生器相连接，W接收注入电流并输出与接地网阻 抗相匹配的输入电流至接地网的可及节点。
[0015] 所述的数据采集装置包括：
[0016] 一电压信号滤波电路，其与信号测量装置相连接，用W接收信号测量装置输出的 电位信号，并滤除该信号中的工频干扰信号；
[0017] 一电压信号调理巧片，其与电压信号滤波电路连接，用于对该电压信号进行抗混 畳滤波和放大；
[0018] 一通信巧片，其分别与电压信号调理巧片和信号分析显示终端连接。
[0019] 所述的电压信号滤波电路为双T型工频陷波器。
[0020] 所述的数据采集装置与所述的信号分析显示终端之间通过W太网连接。
[0021] 与现有技术相比，本实用新型提供的检测系统，可在变电站不开挖，不停电的前提 下，克服变电站现场复杂的电磁环境干扰W及地形条件限制，准确有效地判断导体腐蚀断 裂、导体连接点断开与腐蚀变细等常见故障，保障变电站安全稳定运行；具有W下优点：
[0022] 1)为避免变电站内复杂电磁环境的干扰，磁场测量装置中设置了硬件滤波电路； 磁场探测线圈测量地表磁感应强度，其输出端连接硬件滤波电路滤除主要的工频干扰信 号，将信号传输给数据采集装置；所述的硬件滤波电路采用双T型陷波器。
[0023] 2)测量地表磁感应强度时，只需按照图纸所示，测量导体正上方水平方向垂直于 导体的磁感应强度分量；对于每根测试导体，W节点为端点将其等分，并选取导体的六等分 点为测点，无需测量整个接地网区域的磁感应强度，减小了测量工作量，对大型接地网尤为 有效。
【附图说明】
[0024] 图1为本实用新型所述的基于地表磁感应强度的变电站接地网腐蚀检测系统的 结构示意框图。
[0025] 图2为本实用新型实施例中的接地网模型示意图；
[0026] 图3为本实用新型所述用于滤波的双T型工频陷波器。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[002引 W某变电站接地网模型为试验对象，对本实用新型进行详细的描述。
[0029] 图1显示了本实用新型所述的基于地表磁感应强度的变电站接地网腐蚀检测系 统的结构。如图1所示，电流注入装置1经接地网2任一可及节点向接地网注入异于工频 的正弦交流电流，用于激发交变磁场。信号测量装置3用W检测接地网2导体上方的地面 电位分布。数据采集装置4与信号测量装置3相连接，接收信号测量装置3传输的电位信 号，并对电位信号分别进行滤除工频干扰、抗混叠滤波和放大。信号分析显示终端5与数据 采集连接，W接收数据采集装置4传输的数据和信号。其中，电流注入装置1包括电流信号 发生器，其提供接地网的注入电流；禪合变压器，其与电流信号发生器连接，W接收注入电 流并进行阻抗匹配。数据采集装置4包括电压信号滤波电流，其与信号测量装置3连接，W 接收信号测量装置3传输的电位信号，并对该电位信号进行工频滤波；电压信号调理巧片， 其与电压信号滤波电路连接，W接收电压信号滤波器传输的电压信号，并对该电压信号进 行抗混叠滤波和放大；通信巧片，其与信号显示终端通过W太网6连接。
[0030] 上述基于地表磁感应强度的变电站接地网腐蚀检测系统按照下列步骤判断该接 地网的工作状态：
[0031] (1)利用电流注入装置1向接地网注入异于工频的正弦交流电流，通过放置在变 电站接地网导体上方地面上的信号测量装置3采集变电站接地网导体上方的地面电位分 布；选取测量点时，包含两个导体端点在内，选取导体的六等分点进行测量，每个测量点测 量时长为5s;
[0032] (2)将采集到的电位信号传输至数据采集装置4,数据采集信号分别对电压信号 进行工频滤波、抗混叠滤波和放大后，然后将该些信号通过W太网6传输至分析显示终端 5 ；
[0033] (3)分析显示终端5根据接地网导体上方的电位分布计算接地网导体上方的磁感 应强度，所述的磁感应强度计算公式为
[0034]
[003引式中，f为注入电流频率，N为探测线圈应数，S为探测线圈横截面积，A，为数据采 集装置 4 增益。此处，fc= 65Hz;N= 350;S= 6. 4X10 -3m2;A= 1 ;
[0036] (4)分析显示终端5根据变电站接地网的拓扑结构与电流注入点，使用数值计算 方法计算变电站接地网的地表磁感应强度。
[0037] (5)分析显示终端5将接地网导体上方地表面磁感应强度的理论计算结果与实测 计算结果进行比较。对同一接地导体，分别绘制该段导体上方理论计算结果的磁感应强度 曲线和实测计算结果的磁感应强度曲线，并计算该两条曲线的偏差度。若某接地导体的磁 感应强度曲线偏差度大于20 %，且其相邻平行导体的磁感应强度曲线偏差度大于5 %，贝。 判断该接地导体存在腐蚀故障；若某接地导体的磁感应强度几乎降为0,且与之相连导体 的磁感应强度未发生明显变化，则判断该导体存在断裂故障；若与某节点相连的多根导体 的磁感应强度曲线偏差度均大于50%，则判断该节点断开。
[003引要注意的是，W上列举的仅为本实用新型的具体实施例，显然本实用新型不限于W上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本实用新型公开的内容 直接导出或联想到的所有变形，均应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于地表磁感应强度的变电站接地网腐蚀检测系统，其特征在于，包括： 一电流注入装置，其与接地网的任一可及节点连接； 一信号测量装置，其位于测量导体正上方； 一数据采集装置，其与信号测量装置连接； 一信号分析显示终端，其与数据采集装置连接。2. 根据权利要求1所述的一种基于地表磁感应强度的变电站接地网腐蚀检测系统，其 特征在于，所述的电流注入装置包括： 一电流信号发生器； 一耦合变压器，其与电流信号发生器相连接。3. 根据权利要求1所述的一种基于地表磁感应强度的变电站接地网腐蚀检测系统，其 特征在于，所述的数据采集装置包括： 一电压信号滤波电路，其与信号测量装置相连接； 一电压信号调理芯片，其与电压信号滤波电路连接； 一通信芯片，其分别与电压信号调理芯片和信号分析显示终端连接。4. 根据权利要求3所述的一种基于地表磁感应强度的变电站接地网腐蚀检测系统，其 特征在于，所述的电压信号滤波电路为双T型工频陷波器。5. 根据权利要求1或3所述的一种基于地表磁感应强度的变电站接地网腐蚀检测系 统，其特征在于，所述的数据采集装置与所述的信号分析显示终端之间通过以太网连接。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于地表磁感应强度的变电站接地网腐蚀检测系统，包括一电流注入装置，其与接地网的任一可及节点连接；一信号测量装置，其位于测量导体正上方；一数据采集装置，其与信号测量装置连接；一信号分析显示终端，其与数据采集装置连接。与现有技术相比，本实用新型具有保障变电站安全稳定运行等优点。
【IPC分类】G01R31/08
【公开号】CN204679586
【申请号】CN201520398613
【发明人】苏磊, 司文荣, 傅晨钊, 徐湘忆
【申请人】国网上海市电力公司, 华东电力试验研究院有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月10日