一种电杆塔接地网网格形状的探测方法与流程

本发明涉及接地网检测技术领域，特别涉及一种电杆塔接地网网格形状的探测方法。

背景技术：

接地网是变电站中非常重要的装置，而一般的接地装置均为网格状的接地体，常常利用扁钢、圆钢、角钢、钢管或铜质材料等焊接组成网格，该网格常常埋于地下0.6～1米的深度，以便实现均压、散流和减小接地电阻的作用，根据需要在不同的网格位置处有接地导体与地面的电气设备相连。

但是，由于长期埋设在地下，会由于自然腐蚀等原因可能导致网格导体变细或者出现断点，破坏了接地网的原有结构，降低了接地性能，丧失了保护功能。因此，需要根据腐蚀的特征查找相应的接地网断点或者严重腐蚀的区域，并且最好是能够具备定量描述的能力。为了达到上述的监测目的，常规的做法就是直接开挖的方式进行人工检测，但是在实际工程中，有时会遇到接地网图纸与实际铺设存在偏差、图纸丢失或缺损的情况，从而给接地网的状态诊断和安全性能评估带来极大的困难。另外，不经过非开挖的方式进行初步验证即进行直接开完，这将会产生较大的资源浪费。

但是现有的技术方案中，非开挖的方式难以准确的获得接地网的网格结构，特别是在具有故障的区域，往往不能够准确的判断出是否是因为腐蚀产生的断点还是其他的原因，即现有方法只能筛选出可疑的位置，并且不能够进行定量的描述。另外，在实施上述技术方案时还存在计算量大，测量结果不能即时反馈至地面上的缺陷。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种电杆塔接地网网格形状的探测方法，能够克服现有技术的缺陷。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种电杆塔接地网网格形状的探测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：在地面上任意选取矩形的测量区域，并且在该测量区域内均匀的钻设若干个定位孔，并且通过定位孔与地网网格电性连通延伸出引导体；

步骤2：任意选取两个不相邻的引导体，并且通过该外接的引导体向地网网格中呈周期性的输入正弦电流和跃变电流；

步骤3：以测量区域的边缘为基础建立直角坐标系xyz，具体建立方法为：

以测量区域的任意顶点作为坐标系的原点，以垂直于测量区域所在平面向上的方向为z轴的正方向，以测量区域的任意两条边分别作为x轴和y轴，其中，x轴、y轴和z轴两两相互垂直，并且在直角坐标系xyz中，对应测量区域中的定位孔设置相应的校正节点；

在直角坐标系xyz中，分别对测量区域和测量平面上的定位孔和校正节点进行对应的编号，建立接地网坐标的平面分布图；

步骤4：在z轴方向选定与测量区域平行的测量平面，在该测量平面上检测不同的位置的磁感应强度，并且调整正弦电流与不同引导体的接入位置，在同一个测量平面上测量不同接入位置上的磁感应强度分布。

进一步，在步骤1和步骤2中，在矩形的测量区域内构建田字形网格，在田字形网格内设置多条测线，所述测线与选定的两个引导体所在直线的延伸方向一致，测线上设定有测点坐标，将接受线圈的中心与测点重合，并沿着任意测试逐点进行测量，从而获得测量数据。

进一步，在所述步骤4中，所述正弦电流为频率恒定、幅度恒定的交流电。

进一步，在所述跃变电流的频率等于正弦电流的频率，且跃变电流的幅度为正弦电流的5～8倍，所述跃变电流插入的周期大于10倍的正弦电流周期。

进一步，在在正弦电流和跃变电流的发生装置与外接的引导体之间均设有频率调节电路和阻抗变换器。

进一步，在在步骤4)中，对接收的磁感应强度首先进行滤波处理，将经过滤波处理后的磁感应强度标定在同一个测量平面上。

本发明的有益效果是：

本发明通过正弦电流和跃变电流的间歇性、周期性的接入，使得其能够产生协调性的磁感应强度变化，进而通过磁感应强度峰值或者极值的分布离散图，可以快速的反绘出接地网的网格结构，在磁感应强度或者干扰不强的情况下可以以少量的定位孔即可获得完整的接地网分布图，而且即使在有故障区域，仍然可以通过跃变电流的峰值确定其规律，并且通过峰值的变化定量的描述其腐蚀程度或者是否存在断点，再通过分布规律进行延伸即可确定缺陷区域的分布规律，另外，本发明中是直接通过绘图的方式进行规律寻找，不需要通过计算即可快速的获得定量描述关系，并且还可以即时通过坐标转换将反绘结构反馈至地面上。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供了一种电杆塔接地网网格形状的探测方法，包括如下步骤：

步骤1：在地面上任意选取矩形的测量区域，并且在该测量区域内均匀的钻设若干个定位孔，并且通过定位孔与地网网格电性连通延伸出引导体。

其中，定位孔的数量和分布密度是不限定的，可以根据测绘精度确定，在本发明中通过任意选择矩形的测量区域，其作用在于通过测量选定的区域，然后通过该区域的接地网网格形状的延伸方式特征去衍生，将相应的分布特征延伸至测量区域，从而形成一个完整的网格形状探测图；或者通过不断的平移测量区域，重复该测量方法获得各个不同测量区域的接地网网格形状分布图，然后将不同区域的分布图连接起来形成完整的分布图。

并且在上述步骤中，定位孔的位置是随机确定，通过均匀分布的定位孔与埋设在地下的接地网网格连接起来即可。在此处并不需要定位孔与接地网对应连接，这是因为在本实施方式中，一方面因为接地网本身的位置就是未知的，另外，在实际的反绘中，其依据并不是定位孔，而是测量所获得磁感应强度的峰值和极值。

步骤2：任意选取两个不相邻的引导体，并且通过该外接的引导体向地网网格中呈周期性的输入正弦电流和跃变电流。

本实施例中，在正弦电流和跃变电流的发生装置与外接的引导体之间均设有频率调节电路和阻抗变换器。本发明为了提高信噪比和测量精度，需要激励源具有较大的电流输出能力。考虑到变电站内复杂的电磁环境，要求激励信号的频率在一定范围内可调，以便选择合适的频点，避开工频、谐波等干扰。根据接地网面积的大小以及考虑电流注入与抽出点之间回流引线等情况，要求激励源能适应不同的负载。

在本发明中通过持续性、周期性的输入正弦电流和跃变电流，其作用分别在于两个方面：

(1)正弦电流：正弦电流的频率恒定、幅度恒定的交流电，持续性的输入该电流之后会形成一个稳定的磁场环境，通过接受磁场强度的分布图，即可反绘出接地网的网格形状，该正弦电流在接地网无故障、正常接通的情况下能够清楚的测绘出接地网的网格分布出来；

(2)跃变电流：跃变电流的频率等于正弦电流的频率，且跃变电流的幅度为正弦电流的5～8倍，通过间歇性、周期性的输入跃变电流，在正常的情况下会产生较强的磁感应强度，能够被监测出来，而且由于频率相同，在相同的位置上会出来更高的峰值，而该峰值与正弦电流产生的峰值在理论上会重合，而由于外界磁场环境的影响，在实际上会存在一定的偏差，但是只要偏差在合理的范围内均是可以接受的，可以通过实际测量外界磁场强度作为校准因子对其进行校验。在测量的过程中，还会由于接地网本身存在的故障而导致两个峰值不能重合，甚至是只有跃变电流的峰值，或者是完全没有任何的峰值，当出现该情况时即可认为接地网本身存在断路或者短路，甚至是由于腐蚀作用而导致磁场强度发生变化。

当该种情况发生时，通过跃变电流的分布规律可以延伸反绘出气接地网的分布规律，然而在精度上却存在一定的缺陷，因此，为了更进一步的确定，在跃变电流反绘的基础上可以进一步确定精度。另外，为了更进一步的确定是否发生腐蚀，可以比较两种电流产生的峰值差异，当两者峰值产生的差异处于一个可允许的范围内时即认为是正常的，当处于非正常范围时，即认为是存在腐蚀的，并且通过该峰值的差异可以确定腐蚀量，甚至是断点。

在本发明中，为了克服该问题以及现有技术测量的缺陷，结合正弦电流和跃变电流的特点，通过下述方法来克服该缺陷：

第一，设置所述跃变电流插入的周期大于10倍的正弦电流周期，这是防止周期太短两个电流产生磁场强度会在图上的显示会相互干扰，对峰值的出现和清晰点位存在干扰；

第二，通过设定相应的校正点进行校正，再结合磁感应强度的分布特征来反绘获得最终的接地网网格结构。

在步骤1和步骤2中，在矩形的测量区域内构建田字形网格，在田字形网格内设置多条测线，并要求该测线与选定的两个引导体所在直线的延伸方向一致，在测线上设定测点坐标，将接受线圈的中心与测点重合，并沿着任意测试逐点进行测量，从而获得测量数据，该测量数据为二次感应电压值。基于该测法，通过绘制每条测线上不同测点在不同采样时刻的二次感应电压图，根据田字形接地网格在不同位置存在断点的规律，从而判断断点位置。该方法可实现在不开挖、不断电的情况下检测接地网断点情况，并且可以实现有目的性的探测，直接由二次感应电压值来判断断点情况，无需进行一次场剔除，无需计算电阻率，降低了检测的复杂程度。

步骤3：以测量区域的边缘为基础建立直角坐标系xyz；

本实施例中，直角坐标系xyz的具体建立方法为：

以测量区域的任意顶点作为坐标系的原点，以垂直于测量区域所在平面向上的方向为z轴的正方向，以测量区域的任意两条边分别作为x轴和y轴，其中，x轴、y轴和z轴两两相互垂直，并且在直角坐标系xyz中，对应测量区域中的定位孔设置相应的校正节点。

在上述步骤中，直角坐标系xyz的建立可以采用常规的右手直角坐标系或者其它方式的三维坐标系均是满足本申请中需求的。本申请中不同于常规方法的是，在直角坐标系xyz中对应定位孔的位置设置了校正节点。

定位孔虽然不是根据需求一一对应于接地网的网格结构，但是由于在操作中是通过定位孔连接接地网的网格，因此在对应的位置处经过位置校正校准可以确定对应位置存在接地网。结合该校正节点和磁感应强度的分布规律即可确定具体的网格结构。

在直角坐标系xyz中，分别对测量区域和测量平面上的定位孔和校正节点进行对应的编号，建立接地网坐标的平面分布图，通过接地网坐标的平面分布图将其磁感应的反绘结构投影下来，在地面上的测量区域中快速的获得实际测量结果。

步骤4：在z轴方向选定与测量区域平行的测量平面，在该测量平面上检测不同的位置的磁感应强度，并且调整正弦电流与不同引导体的接入位置，在同一个测量平面上测量不同接入位置上的磁感应强度分布。

在步骤4中，对接收的磁感应强度首先进行滤波处理，将经过滤波处理后的磁感应强度标定在同一个测量平面上。

在测量平面上所获得的磁感应强度呈波浪式变化的分布特征，在对应每根地下导线所在的位置上均存在峰值，在地下导线叠合的位置将出现峰值的极值，根据峰值和极值在测量平面上的分布离散图，并且结合磁感应强度的波浪式变化趋势反绘出接地网的网格结构。

根据前述方法的思路进行布置的探测装置由阵列矩阵式排布的发射线圈和以相同阵列矩阵式排布的接收线圈组成。通过采用阵列矩阵式的线圈排布方式，对应的发射接收之间实现同步，不同的发射接收之间按照时序控制依次完成采集任务，减少了实际探测中挪点的次数，节省了时间。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。