一种基于无线传感器网络的接地网腐蚀状况测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种基于无线传感器网络的接地网腐蚀状况测试装置。
【背景技术】
[0002]接地网是电力系统安全运行的重要保证，其接地性能的优劣直接关系到变电站内工作人员的人身安全和各种电气设备的安全运行，因而一直受到电力设计和生产运行部门的高度重视。
[0003]构成接地网的导体埋在地下，往往因施工时焊接不良或漏焊、土壤腐蚀、接地短路电流电动力作用等原因，随着使用年限的增加，易发生腐蚀，可能使接地导体变细甚至断裂，破坏接地网的原有结构，使得接地网的电气连接性能降低、接地电阻增高，从而引起接地网本身局部电位差或接地网电位异常增加。一旦电力系统遭受雷击或发生短路故障，不仅会给工作人员带来危险，更易造成检测和控制设备误动作而扩大事故的影响。在我国，由于大多数变电站的接地网材料是普通碳钢，腐蚀问题相对突出。因接地网腐蚀甚至断裂引起的电力系统的事故时有发生，造成巨大的经济损失和不良的社会影响。
[0004]近年来，查找接地网的严重腐蚀段成为电力部门一项重大的反事故措施，在实际工程中，对于接地网故障点的测量，通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，然后抽样挖开地表进行检查。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位置。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提出一种基于无线传感器网络的接地网腐蚀状况测试装置，具有检测过程简单快速，不需要挖开地表，检测结果准确的优点。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:一种基于无线传感器网络的接地网腐蚀状况测试装置，其特征在于，包括:
[0007]激励源模块，用于向接地网输入编码信号；
[0008]测试模块，用于采集接地网的电磁波信号；
[0009]测试主机，用于接收所述测试模块采集的电磁波信号，并输出所述接地网的腐蚀和通断状态；
[0010]所述激励源模块与测试主机之间，以及测试模块与测试主机之间均通过无线网络连接通讯。
[0011 ]根据以上方案，所述测试主机包括:
[0012]输入显示单元，用于向测试主机输入指令和设置参数，并且显示测试结果和工作状态信息；
[0013]FPGA模块，用于根据输入信息计算接地网的腐蚀和通断状态；
[0014]所述输入显示单元的输入端和输出端分别连接于所述FPGA模块的输出端和输入端。
[0015]根据以上方案，所述测试主机还包括连接于所述FPGA模块的输入端的环境参数传感器，所述用于采集环境温度和湿度、土壤温度和湿度信息并发送给所述FPGA模块。
[0016]根据以上方案，所述激励源模块包括:
[0017]编码信号发生电路，用于生成向接地网输入的编码信号；
[0018]功率放大电路，用于将所述编码信号发生电路生成的编码信号进行功率放大；
[0019]测试端子，用于将经功率放大后的编码信号输入到接地网；
[0020]所述编码信号发生电路的输出端连接于所述功率放大电路的输入端，所述测试端子的输入端连接于所述功率放大电路的输出端。
[0021]根据以上方案，所述测试模块包括:
[0022]感应线圈，用于接收接地网辐射出的带有编码信号的电磁波信号；
[0023]信号处理模块，用于将所述感应线圈接收到的电磁波信号进行处理，以获得编码信号并发送给所述测试主机；
[0024]所述感应线圈的输出端连接于所述信号处理模块的输入端。
[0025]根据以上方案，所述信号处理模块包括:
[0026]放大滤波电路，用于将所述感应线圈接收到的电磁波信号进行放大并带通滤波；
[0027]相干检测电路，用于抑制干扰信号；
[0028]模数转换电路，用于将模拟信号转换成数字信号；
[0029]所述放大滤波电路的输入端连接于所述感应线圈的输出端，所述相干检测电路的输入端连接于所述放大滤波电路的输出端，所述模数转换电路的输入端连接于所述相干检测电路的输出端。
[0030]根据以上方案，所述测试模块具有多个，在对接地网进行测试时，所述多个测试模块分别并排设置于所述接地网的上方地表面。
[0031]根据以上方案，所述多个测试模块呈方形阵列逐行逐列地排列于所述接地网的上方地表面。
[0032]本实用新型采用能够有效抑制工频电磁场及其各次谐波信号干扰的编码信号加载给待测接地网，接地网如果存在腐蚀则会使某些支路断裂或者明显变细和阻抗增加，导致注入到接地网的编码信号发生畸变;位于地表面的测试模块接收到来自接地网辐射的电磁波并发送给测试主机;测试主机根据接收到测试模块发送的电磁波计算出接地网的基本结构和每条支路的腐蚀状况，最后通过图形界面将测试结果展示出来。因为接地网不同的腐蚀状况会导致电磁波发生不同的程度畸变，所以测试模块接收到的来自待测接地网的辐射信息表征了接地网相应支路的腐蚀程度，通过检测得到的信号的不同即可得出接地网的腐蚀情况，不需要挖开地表进行检查，也不受现现场检查条件的限制，能准确地判断接地网的腐蚀程度和断点位置，具有准确性高、工作量小、速度快的优点。
【附图说明】
[0033]图1是本实用新型的结构不意图；
[0034]图2是本实用新型的测试主机的结构示意图；
[0035]图3是本实用新型的激励源模块的结构示意图；
[0036]图4是本实用新型的测试模块的结构示意图。
[0037]图中:10、激励源模块;20、测试模块;30、测试主机；11、编码信号发生电路；12、功率放大电路；13、无线传感器网络节点II; 21、感应线圈；22、放大滤波电路;23、相干检测电路;24、模数转换电路;25、无线传感器网络节点III;31、输入显示单元;32、FPGA模块;33、环境参数传感器;34、无线传感器网络节点I。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图与实施例对本实用新型的技术方案进行说明。
[0039]如图1所示，本实用新型所述的一种基于无线传感器网络的接地网腐蚀状况测试装置，包括:激励源模块10，用于向接地网输入编码信号;测试模块20，用于采集接地网的电磁波信号;测试主机30，用于接收所述测试模块20采集的电磁波信号，并输出所述接地网的腐蚀和通断状态;所述激励源模块10与测试主机30之间，以及测试模块20与测试主机30之间均通过无线网络连接通讯。
[0040]本实用新型采用能够有效抑制工频电磁场及其各次谐波信号干扰的编码信号加载给待测接地网，接地网如果存在腐蚀则会使某些支路断裂或者明显变细和阻抗增加，导致注入到接地网的编码信号发生畸变;位于地表面的测试模块20接收到来自接地网辐射的电磁波并发送给测试主机30 ；测试主机30根据接收到测试模块20发送的电磁波计算出接地网的基本结构和每条支路的腐蚀状况，最后通过图形界面将测试结果展示出来。因为接地网不同的腐蚀状况会导致电磁波发生不同的程度畸变，所以测试模块20接收到的来自待测接地网的辐射信息表征了接地网相应支路的腐蚀程度，通过检测得到的信号的不同即可得出接地网的腐蚀情况，不需要挖开地表进行检查，也不受现场检查条件的限制，能准确地判断接地网的腐蚀程度和断点位置，同时所有通讯网络采用无线网络进行连接通讯，使检测施工方便快捷，具有准确性高、工作量小、速度快的优点。
[0041]具体地，所述测试主机30包括:输入显示单元31，用于向测试主机30输入指令和设置参数，并且显示测试结果和工作状态信息;FPGA模块32，用于根据输入信息计算接地网的腐蚀和通断状态;所述输入显示单元31的输入端和输出端分别连接于所述FPGA模块32的输出端和输入端。进一步地，所述测试主机30还包括连接于所述FPGA模块32的输入端的环境参数传感器33，所述用于采集环境温度和湿度、土壤温度和湿度信息并发送给所述FPGA模块32 ο
[0042]具体地，所述激励源模块10包括:编码信号发生电路11，用于生成向接地网输入的编码信号；功率放大电路12，用于将所述编码信号发生电路11生成的编码信号进行功率放大;测试端子，用于将经功率放大后的编码信号输入到接地网;所述编码信号发生电路11的输出端连接于所述功率放大电路12的输入端，所述测试端子的输入端连接于所述功率放大电路12的输出端。本实用新型采用特殊的编码方式，可以有效抑制工频电磁场及其各次谐波对激励源模块10输出信号的干扰。
[0043]具体地，所述测试模块20包括:感应线圈21，用于接收接地网辐射出的带有编码信号的电磁波信号;信号处理模块，用于将所述感应线圈21接收到的电磁波信号进行处理，以获得编码信号并发送给所述测试主机30;所述感应线圈21的输出端连接于所述信号处理模块的输入端。此外，所述信号处理模块包括:放大滤波电路22，用于将所述感应线圈21接收到的电磁波信号进行放大并带通滤波;相干检测电路23，用于抑制干扰信号;模数转换电路24，用于将模拟信号转换成数字信号;所述放大滤波电路22的输入端连接于所述感应线圈21的输出端，所述相干检测电路23的输入端连接于所述放大滤波电路22的输出端，所述模数转换电路24的输入端连接于所述相干检测电路23的输出端。采用带通滤波技术和相干检测技术，接收来自激励源模块10通过接地网接线端子注入的特殊编码信号，进一步地提高了系统的信噪比和抗干扰能力。进一步地，所述测试模块20具有多个，在对接地网进行测试时，所述多个测试模块20分别并排设置于所述接地网的上方地表面。优选地，所述多个测试模块20呈方形阵列逐行逐列地排列于所述接地网的上方地表面。
[0044]以下通过一个完整的实施例及其应用示例对本实用新型进行说明。
[0045]本实用新型的基本检测原理包括:采用特殊编码信号抑制工频电磁场及其各次谐波的干扰，通过多点分布的感应线圈21采集待测接地网辐射的电磁波信号，采用无线传感器网络将所有测试模块20测量的电磁波信号进行放大、滤波、检波、模数转换后，发送给测试主机30 ；测试主机30对所有测试模块20的数据进行综合、计算，得到待测接地网的基本结构参数和各个支路腐蚀程度及断裂情况，并通过液晶显示屏显示。
[0046]如图1所示，基于无线网络连接通讯的接地网腐蚀状况测试装置包括一个激励源模块10、一个测试主机30