接地线、接地线信号检测方法及系统与流程

1.本发明涉及高压电缆运维技术领域，尤其涉及一种接地线、接地线信号检测方法及系统。


背景技术：

2.110千伏以上电压等级的高压电缆一般为单芯电缆，其金属屏蔽套一般采用交叉互联接地或单端直接接地的运行方式。在接地系统完好的情况下，金属屏蔽套表面的感应电压只有几十伏，但当接地系统出现异常，如接地线被盗、或者接地线被损坏时，金属屏蔽套表面的感应电压将会上升至几百伏。如果不及时发现并进行处理，将会导致外护套烧穿或护层保护器烧毁，严重情况下甚至会引发电缆主绝缘击穿事故。
3.目前，对于接地线的偷盗破损维护，通常采用人体红外探测器、门禁装置以及摄像头等来进行布防监控，但仍存在红外探测器无白名单功能而产生误告警以及仅能在接地线被损坏之后再进行告警、以及线路停电检修时由于接地线无电压电流而无法告警的问题。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种接地线、接地线信号检测方法及系统，以实现实时监测接地线的工作状态，并及时发现接地线异常情况的效果。
5.根据本发明的一方面，提供了一种接地线，该接地线包括：接地线本体、保护接地箱、直接接地箱、接地线谐波发生器、接地线谐波检测器和接地线终端设备；
6.其中，接地线谐波发生器设置于保护接地箱中保护器的远地侧和近地侧，用于通过电磁感应使接地线本体产生目标谐波信号；
7.接地线谐波检测器设置于保护接地箱的近地侧和直接接地箱的近地侧，用于采集接地线本体上的谐波信号，基于谐波信号的频率确定谐波信号是否为目标谐波信号；
8.接地线终端设备设置于保护接地箱和直接接地箱的内部，用于采集接地线异常信息，并将接地线异常信息发送至目标用户。
9.根据本发明的另一方面，提供了一种接地线信号检测方法，该方法包括：
10.基于接地线谐波发生器，产生第一目标谐波信号，其中，第一目标谐波信号的频率小于或大于电网频率；
11.在第一目标谐波信号在接地线传输的过程中，基于接地线谐波检测器，检测是否存在目标谐波信号；
12.若是，则确定接地线为正常状态；
13.若否，则确定接地线为异常状态并进行告警。
14.根据本发明的另一方面，提供了一种接地线信号检测系统，该系统包括：接地线谐波发生器、接地箱谐波检测器和接地线终端设备，其中，
15.接地线谐波发生器，设置在保护接地箱中保护器的远地侧和近地侧，用于产生第一谐波信号；
16.接地线谐波检测器，设置在保护接地箱的近地侧和直接接地箱的近地侧，用于采集接地线上的谐波信号，并判断谐波信号是否为第一谐波信号；
17.接地线终端设备，设置在保护接地箱的箱体内部和直接接地箱的箱体内部，用于采集接地线异常信息，并将所述接地线异常信息发送至目标用户。
18.本发明实施例的技术方案，提供了一种接地线，包括接地线本体、保护接地箱和直接接地箱，还包括：接地线谐波发生器、接地线谐波检测器和接地线终端设备；其中，接地线谐波发生器，设置于保护接地箱中保护器的远地侧和近地侧，用于通过电磁感应使接地线本体产生第一谐波信号；接地线谐波检测器，设置于保护接地箱的近地侧和直接接地箱的近地侧，用于采集接地线本体上的谐波信号，基于谐波信号的频率确定谐波信号是否为第一谐波信号；接地线终端设备，设置于保护接地箱和直接接地箱的内部，用于采集接地线异常信息，并将接地线异常信息发送至目标用户，解决了现有技术中仅能在接地线被损坏之后告警、易受外界环境影响、检测效率以及检测准确率低等问题，实现了实时监测接地线的工作状态，并及时发现接地线异常情况的效果，达到了告警准确率高以及告警精度高的技术效果。
19.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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。
21.图1是根据本发明实施例一提供的一种接地线的结构示意图；
22.图2是根据本发明实施例二提供的一种接地线信号检测方法的流程图；
23.图3是根据本发明实施例三提供的一种接地线信号检测系统的结构示意图。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
25.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
26.实施例一
27.图1为本发明实施例一提供了一种接地线的结构示意图，本实施例可适用于对接地线上的谐波信号进行检测，以确定接地线是否被破环的情况，该接地线包括：接地线本体1、保护接地箱2、直接接地箱3、接地线谐波发生器4、接地箱谐波检测器5和接地线终端设备6。
28.其中，接地线谐波发生器4，设置于保护接地箱2中保护器的远地侧和近地侧，用于通过电磁感应使接地线本体1产生第一谐波信号；接地线谐波检测器5，设置于保护接地箱2的近地侧和直接接地箱3的近地侧，用于采集接地线本体1上的谐波信号，基于谐波信号的频率确定谐波信号是否为第一谐波信号；接地线终端设备6，设置于保护接地箱2和直接接地箱3的内部，用于采集接地线异常信息，并将接地线异常信息发送至目标用户。
29.在本实施例中，接地线本体1可以理解为直接连接地球的电线，也可以称为安全回流线，在出现危险时可以将高压直接转嫁给地球。接地线本体1可以由25平方毫米以上的裸铜软线制成。接地箱可以理解为存放接地线，对接地线其保护作用的设备。其中，接地箱包括但不限于保护接地箱2和直接接地箱3。其中，保护接地箱2可以理解为箱内设置电缆护层保护器的接地箱，内部含有电缆护层保护器、连接铜排以及铜端子等，主要防止电缆护套和金属保护层形成环流或者过高的感应电压。在实际应用中，保护接地箱2多用于同轴电缆长距离的多分段处。直接接地箱3可以理解为电缆护层直接接地箱，内部含有连接铜排以及铜端子等，用于电缆护层的直接接地。一般情况下，在分段电缆前段使用直接接地箱3，尾部使用保护接地箱2。
30.在本实施例中，接地线谐波发生器4是指可以产生除正弦波以外的多种电压电流波形的仪器。其中，接地线谐波发生器4设置在位于接地线本体1上的保护接地箱2中保护器的近地侧和远地侧，用于通过电磁感应使接地线本体产生第一谐波信号。第一谐波信号可以理解为谐波频率在一定范围内的信号，例如，谐波频率大于电网频率的信号等。接地线谐波检测器5可以理解为一款监测电力系统中谐波能量的仪器。其中，接地线谐波检测器5分别设置在位于接地线本体1上的保护接地箱2的近地侧和直接接地箱3的近地侧，用于采集接地线本体1上的谐波信号，确定当前采集的谐波信号的频率，以基于该频率确定当前采集的谐波信号是否为第一谐波信号。
31.需要说明的是，当电网中的电压或电流波形为非理想的正弦波时，即说明其中含有频率高于50赫兹的电压或电流成分，可以将频率高于50赫兹的电流或电压成分称为谐波。
32.在本实施例中，接地线终端设备6可以理解为接地线异常情况处理设备。示例性的，接地线终端设备6可以包括但不限于中央处理单元和通信单元等，本实施例对此不作具体限定。其中，接地线终端设备6可以设置在保护接地箱的箱体内部和直接接地箱的箱体内部，用于采集接地线异常信息，并将采集的异常信息发送至目标用户。
33.还需说明的是，在高压电缆电力系统中，为了防止单相接地故障电流形成的磁场对外界的严重影响，可以在原有电缆的基础上，沿着电缆线路平行敷设一根阻抗较低的绝缘导线，并两端接地，可以将该绝缘导线称为回流线，又称屏蔽导体。基于此，在上述技术方案的基础上，还包括：回流线7、回流线谐波发生器8和回流线谐波检测器9；其中，回流线谐波发生器8，设置于回流线7的任一近地侧，用于通过电磁感应使回流线7产生第二谐波信
号；回流线谐波检测器9，设置于回流线的另一近地侧，用于采集回流线上的谐波信号，基于谐波信号的频率确定谐波信号是否为第二谐波信号。
34.在本实施例中，回流线谐波发生器可以理解为设置在回流线上的，用于产生除正弦波以外的多种电压电流波形的仪器。回流线谐波检测器可以理解为设置在回流线上的，用于监测电力系统中谐波能量的仪器。
35.一般情况下，接地线谐波发生器和接地线谐波检测器是以成对的方式设置在接地线上的；相应的，回流线谐波发生器和回流线谐波检测器也是以成对的方式设置在回流线上的。
36.本发明实施例的技术方案，提供了一种接地线，包括接地线本体、保护接地箱和直接接地箱，还包括：接地线谐波发生器、接地线谐波检测器和接地线终端设备；其中，接地线谐波发生器，设置于保护接地箱中保护器的远地侧和近地侧，用于通过电磁感应使接地线本体产生第一谐波信号；接地线谐波检测器，设置于保护接地箱的近地侧和直接接地箱的近地侧，用于采集接地线本体上的谐波信号，基于谐波信号的频率确定谐波信号是否为第一谐波信号；接地线终端设备，设置于保护接地箱和直接接地箱的内部，用于采集接地线异常信息，并将接地线异常信息发送至目标用户，解决了现有技术中仅能在接地线被损坏之后告警、易受外界环境影响、检测效率以及检测准确率低等问题，实现了实时监测接地线的工作状态，并及时发现接地线异常情况的效果，达到了告警准确率高以及告警精度高的技术效果。
37.实施例二
38.图2为本发明实施例二提供的一种接地线信号检测方法的流程图，本实施例可适用于对接地线上的谐波信号进行检测，以确定接地线是否被破环的情况，该方法可以由接地线信号检测系统来执行。如图2所示，该方法包括：
39.s210、基于接地线谐波发生器，产生第一谐波信号。
40.其中，第一目标谐波信号的频率小于或大于电网频率。示例性的，电网频率可以为50赫兹，则第一谐波信号即为频率大于或小于50赫兹的信号。在本实施例中，第一谐波信号可以为易于被谐波检测器识别到的谐波信号。
41.在实际应用中，为了对接地线进行监测，以实现及时发现接地线异常情况的效果，可以通过检测接地线上的信号，以基于信号判断接地线的情况，基于此，可以在接地线上设置接地线谐波发生器，通过启动接地线谐波发生器，产生相应的谐波信号，并在接地线上传输。
42.可选的，基于接地线谐波发生器，产生第一谐波信号，包括：在接地线谐波发生器启动时，产生目标电动势，以基于目标电动势产生变化磁场；基于变化磁场，产生第一谐波信号。
43.其中，目标电动势可以理解为反映电源把其他形式的能转换为电能的本领的物理量。在本实施例中，目标电动势可以为感应电动势，即在电磁感应现象中产生的电动势，其方向是由低电势指向高电势，目标电动势可以在电源两端产生电压。变化磁场可以理解为磁场的强度方向时刻变化着的磁场。
44.具体的，在接地线谐波发生器启动时，会使闭合电路中一部分导体与磁场发生相对运动，产生目标电动势，进一步的，由于目标电动势是持续变化的，因此，根据电磁感应现
象，基于目标电动势会产生磁场强度方向处于时刻变化着的变化磁场，最后，基于变化磁场，产生第一谐波信号。
45.s220、在第一谐波信号在接地线传输的过程中，基于接地线谐波检测器，检测是否存在第一谐波信号。
46.一般情况下，在接地箱谐波发生器启动之后，产生的第一谐波信号会在接地线上进行传输，通过设置在被测接地线另一端的接地线谐波检测器确定第一目标谐波信号是否传输过去，以实现确定该段接地线是否存在异常情况。
47.可选的，基于接地线谐波检测器，检测是否存在所述第一谐波信号，包括：基于接地线谐波检测器，获取接地线上的谐波信号，并对谐波信号的频率进行判断，以确定谐波信号是否为第一谐波信号。
48.具体的，在启动接地线谐波发生器时，同时启动接地线谐波检测器，在第一谐波信号在接地线上传输的过程中，通过设置在接地线另一端的接地线谐波检测器采集接地线上的谐波信号，并确定已采集的谐波信号的频率，通过频率判断该谐波信号是否为第一谐波信号，若是，则执行s230，若否，则执行s240。
49.需要说明的是，在第一谐波信号传输过程中，在接地线上可能会存在由于电缆电路输电的时候产生的其他电磁信号，因此，在接地线谐波检测器对接地线上的谐波信号进行采集之后，还需要检测其对应的频率，根据频率判断是否为第一谐波信号。
50.还需说明的是，接地线谐波发生器和接地线谐波检测器均为两个独立的半圆环结构，且基于接地线卡接在一起。
51.s230、确定接地线为正常状态。
52.在具体实施中，当接地线谐波检测器在接地线上采集谐波信号，并确定谐波信号的频率与第一谐波信号的频率相同，则可以确定接地线谐波检测器采集到接地线谐波发生器产生的第一谐波信号，进而可以确定由接地线谐波发生器至接地线谐波检测器的这段接地线是属于正常状态，即接地线没有被破环，没有出现接地线被盗的情况。
53.s240、确定接地线为异常状态并进行告警。
54.在具体实施中，当接地线谐波检测在接地线上采集谐波信号，通过对该谐波信号的频率进行判断确定不是第一谐波信号，或者，接地线谐波检测器在预设时间段内为采集到谐波信号时，则可以确定由接地线谐波发生器至接地箱谐波检测器的这段接地线为异常状态，即该段接地线被破环，属于不完善的状态，并在检测到该异常状态后，进行接地线异常告警。
55.可选的，确定接地线为异常状态并进行告警，包括：当接地线谐波检测器检查到接地线上的谐波信号存在异常信号时，将异常信号发送至接地线终端设备，基于接地线终端设备和异常信号，确定接地线异常信息并发送至目标用户以进行告警。
56.在本实施例中，异常信号可以理解为信号频率与第一谐波信号的频率不同的信号。示例性的，异常信号可以包括但不限于信号频率小于或大于第一谐波信号频率的信号等。接地线一行信息可以为用于反映接地线处于异常状态的信息。示例性的，接地线异常信息可以包括接地线异常位置信息以及异常原因等。在本实施例中，目标用户可以为电力系统运维人员。
57.具体的，通过接地线谐波检测器确定接地线上的谐波信号存在异常信号时，会将
检测到的异常信号发送至接地线终端设备，以使接地线终端设备对异常信号进行解析，从而生成接地线异常信息，进一步的，将该接地线异常信息发送至目标用户，以使目标用户可以根据接地线异常信息内显示的内容确定出现异常情况的接地线的具体位置，以便可以实现快速检修，避免更加严重的事故发生。
58.需要说明的是，如果输电电缆中还包括回流线，当回流线出现破损情况时，也会导致严重的电力事故发生，因此，在上述技术方案的基础上，还包括：确定是否存在与接地线相关联的回流线；如果是，则基于回流线谐波发生器，产生第二谐波信号；当第二谐波信号在回流线传输的过程中，基于回流线谐波检测器，检测是否存在第二谐波信号；若是，则确定回流线为正常状态；若否，则确定回路线为异常状态并告警。
59.在本实施例中，第二谐波信号可以理解为谐波频率在一定范围内的信号。需要说明的是，第一谐波信号和第二谐波信号可以为相同的谐波信号，也可以为不同的谐波信号，本实施例对此不作具体限定。
60.具体的，确定被测接地线周围是否存在与接地线相关联的回流线，如果存在，则通过设置在回流线上的回流线谐波发生器，产生第二谐波信号，进一步的，在第二谐波信号在回流线上传输的过程中，通过设置在回流线另一端的回流线谐波检测器，采集回流线上的谐波信号，并根据已采集的谐波信号的频率确定该谐波信号是否为第二谐波信号，如果是，则可以确定由回流线谐波发生器至回流线谐波检测器的这段回流线为正常状态，如果否，则可以确定该段回流线为异常状态，并将回流线异常信息发送至接地线终端，以实现告警。
61.需要说明的是，回流线谐波发生器的工作原理与接地线谐波发生器的工作原理相同；回流线谐波检测器的工作原理与接地线谐波发生器的工作原理相同。
62.还需说明的是，回流线谐波发生器和回流线谐波检测器均为两个独立的半圆环结构，且基于回流线卡接在一起。
63.本发明实施例的技术方案，通过基于接地线谐波发生器，产生第一谐波信号，进一步的，在第一谐波信号在接地线传输的过程中，基于接地线谐波检测器，检测是否存在第一谐波信号，若是，则确定接地线为正常状态，若否，则确定接地线为异常状态并进行告警，解决了现有技术中仅能在接地线被损坏之后告警、易受外界环境影响、检测效率以及检测准确率低等问题，实现了实时监测接地线的工作状态，并及时发现接地线异常情况的效果，达到了告警准确率高以及告警精度高的技术效果。
64.实施例三
65.图3为本发明实施例三提供的一种接地线信号检测系统的结构示意图。如图3所示，该装置包括：接地线谐波发生器310、接地线谐波检测器320和接地线终端设备330。
66.其中，接地线谐波发生器310，设置在保护接地箱中保护器的远地侧和近地侧，用于产生第一谐波信号；
67.接地线谐波检测器320，设置在保护接地箱的近地侧和直接接地箱的近地侧，用于采集接地线上的谐波信号，并判断谐波信号是否为第一谐波信号；
68.接地线终端设备330，设置在保护接地箱的箱体内部和直接接地箱的箱体内部，用于采集接地线异常信息，并将接地线异常信息发送至目标用户。
69.本发明实施例的技术方案，通过基于接地线谐波发生器，产生第一谐波信号，进一步的，在第一谐波信号在接地线传输的过程中，基于接地线谐波检测器，检测是否存在第一
谐波信号，若是，则确定接地线为正常状态，若否，则确定接地线为异常状态并进行告警，解决了现有技术中仅能在接地线被损坏之后告警、易受外界环境影响、检测效率以及检测准确率低等问题，实现了实时监测接地线的工作状态，并及时发现接地线异常情况的效果，达到了告警准确率高以及告警精度高的技术效果。
70.本发明实施例所提供的接地线信号检测系统可执行本发明任意实施例所提供的接地线信号检测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。