CN106855602A - 一种接地网导体的磁场检测装置和方法 - Google Patents

一种接地网导体的磁场检测装置和方法 Download PDF

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尚志军
崔世界
邵帅
曾鹏
于海斌
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    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors

Abstract

本申请公开了一种接地网导体的磁场检测装置,包括:磁传感器,用于根据接地网中的激励电流和采集参数采集接地网多个导体的磁场数据,并将采集的磁场数据发送给预处理模块;每个磁场数据带有对应接地网导体的标识;预处理模块,用于对所述磁传感器发送的磁场数据进行预处理,并将预处理后的磁场数据发送给微处理器;微处理器,用于对预处理后的磁场数据进行数字处理,并将数字处理后的磁场数据通过无线通信模块发送给变电站服务器,使变电站服务器根据所述接地网导体的标识,诊断对应接地网导体是否发生故障。本申请提供的磁场检测装置体积小、结构简单、成本低、可实现在线实时检测。

Description

一种接地网导体的磁场检测装置和方法
技术领域
[0001] 本申请涉及一种接地网导体的磁场检测装置和方法,属于变电站接地网检测领 域。
背景技术
[0002] 接地网是变电站的重要组成部分,其工作的可靠性对电力系统的安全稳定运行影 响重大。由于接地网深埋于地下,容易发生腐蚀现象,导致接地电阻变大,影响接地的可靠 性,进而可能引发严重事故并带来巨大的经济损失,因此对接地网的故障诊断对于保证电 网的运行具有重要意义。
[0003] 目前对接地网的故障诊断主要是检测人员携带利用接地电阻、土壤电阻率等原理 的检测设备去现场对接地网的导体逐一进行检测,根据检测结果进行接地网故障诊断,但 是这些检测设备体积大、结构复杂、携带不便且成本高,而且利用这些检测设备只能定期检 测,很难及时反映接地网的当前状态。
发明内容
[0004] 根据本申请的一个方面,提供了一种接地网导体的磁场检测装置,该装置体积小、 结构简单、成本低、可实现在线实时检测,以使变电站服务器及时根据磁场数据进行接地网 的故障诊断。
[0005] 一种接地网导体的磁场检测装置,包括:磁传感器、预处理模块、微处理器和无线 通信模块;
[0006] 所述磁传感器,用于根据接地网中的激励电流和采集参数采集接地网多个导体的 磁场数据,并将采集的磁场数据发送给所述预处理模块;每个磁场数据带有对应接地网导 体的标识;
[0007] 所述预处理模块,用于对所述磁传感器发送的磁场数据进行预处理,并将预处理 后的磁场数据发送给所述微处理器;
[0008] 所述微处理器,用于对预处理后的磁场数据进行数字处理,并将数字处理后的磁 场数据通过所述无线通信模块发送给变电站服务器,使变电站服务器根据所述接地网导体 的标识,诊断对应接地网导体是否发生故障。
[0009] 其中,所述磁场检测装置安装于所述接地网导体上方地表面。
[0010] 进一步地,所述磁传感器,具体用于根据接地网中的激励电流和采集参数采集接 地网多个导体的磁场数据,并将采集的磁场数据转换为电压信号发送给所述预处理模块;
[0011] 相应地,所述预处理模块,用于对所述磁传感器发送的电压信号进行预处理,并将 预处理后的电压信号发送给所述微处理器;
[0012] 所述微处理器,用于对预处理后的电压信号进行数字处理,并将数字处理后的数 字信号通过所述无线通信模块发送给变电站服务器,使变电站服务器根据所述接地网导体 的标识,诊断对应接地网导体是否发生故障。
[0013] 其中,所述磁传感器为隧道磁电阻传感器。
[0014] 进一步地,所述预处理模块,具体用于对所述磁传感器发送的磁场数据进行去除 干扰、滤波和放大处理,并将处理后的磁场数据发送给所述微处理器。
[0015] 进一步地,所述微处理器,具体用于对预处理后的磁场数据进A/D转换、数字滤波 处理,并将处理后的磁场数据通过所述无线通信模块发送给变电站服务器。
[0016] 进一步地,所述无线通信模块采用WA协议将处理后的磁场数据发送给变电站服 务器。
[0017] 进一步地,还包括修改模块,用于根据变电站服务器下发的配置指令修改采集参 数。
[0018] 其中,所述采集参数包括采集频率、米集频道和采集时间。
[0019] 本申请的又一个方面,提供了一种接地网导体的磁场检测方法,包括:
[0020] 根据接地网中的激励电流和采集参数采集接地网多个导体的磁场数据;每个磁场 数据带有对应接地网导体的标识;
[0021] 对采集到的磁场数据进行处理;
[0022] 将处理后的磁场数据通过无线通信方式发送给变电站服务器;
[0023] 变电站服务器根据所述接地网导体的标识,诊断对应接地网导体是否发生故障。
[0024] 本申请能产生的有益效果包括:
[0025] 1)本申请所提供的接地网导体的磁场检测装置通过磁传感器采集接地网导体的 磁场数据,对磁场数据进行处理后通过无线通信模块发送给变电站服务器,使变电站服务 器根据磁场数据诊断接地网导体是否发生故障,该装置采用嵌入式设计方式,体积小,因此 使得接地网故障诊断系统结构简单、成本低,方便实用、并且该磁场检测装置采用无线通信 方式与变电站服务器连接,无需外接引线,可实现在线实时检测,且不影响接地网和变电站 设备;而且还可以根据实际需求增减磁场检测装置数量,检测方式灵活;
[0026] 2)进一步地,本申请还可以根据变电站服务器下发的配置指令修改采集参数,使 得磁场数据的采集方式灵活,适于多种采集需求。
附图说明
[0027] 图1为一种接地网导体的磁场检测装置结构示意图;
[0028]图2为一种接地网导体的磁场检测方法流程示意图。
具体实施方式
[0029] 下面结合实施例详述本申请,但本申请并不局限于这些实施例。
[0030] 实施例1
[0031] 参见图1,本发明实施例提供了一种接地网导体的磁场检测装置,该装置包括:磁 传感器11、预处理模块12、微处理器13和无线通信模块14;
[0032]磁传感器11,用于根据接地网中的激励电流和采集参数采集接地网多个导体的磁 场数据,并将采集的磁场数据发送给预处理模块12;每个磁场数据带有对应接地网导体的 标识;
[0033] 对接地网注入异频正弦波激励电流后,接地网导体的地表面磁感应强度的分布具 有如下规律:
[0034] (1)靠近电流注入与抽出点的地表邻近区域的磁感应强度的值较大;
[0035] (2)沿垂直于注入与抽出电流方向的接地网导体地表磁感应强度分布呈现波浪式 变化,且每根接地网导体上方出现一个峰值;
[0036] (3)沿注入与抽出电流方向的导体地表磁感应强度的变化较平缓,一般不存在突 变和明显跌落的现象。
[0037] 本发明实施例中,激励电流的强度范围在5A〜20A,可优选10A;频率范围在200HZ 〜2KHZ,由于变电站的电磁环境非常复杂,工频磁场和开关、刀闸闭合等原因均会引起瞬态 高频干扰,所以,为了有效检测激励电流在接地网导体的地表产生的磁场强度,最好避开工 频及其各奇次谐波,因此实际使用中一般选择410HZ。但本发明实施例对激励电流的强度和 频率不作具体限制,具体可以根据实际情况选取。
[0038] 本发明实施例中,采集参数包括采集频率、采集频道和采集时间等。
[0039] 预处理模块12,用于对所述磁传感器发送的磁场数据进行预处理,并将预处理后 的磁场数据发送给微处理器13;
[0040] 微处理器13,用于对预处理后的磁场数据进行数字处理,并将数字处理后的磁场 数据通过无线通信模块14发送给变电站服务器,使变电站服务器根据接地网导体的标识, 诊断对应接地网导体是否发生故障。
[0041] 实际应用中,直接采集到的磁场数据需要经过各种处理才能使用,本发明实施例 中,预处理模块12对采集到的磁场数据进行去除干扰、滤波和放大处理,具体地,预处理模 块12可以利用前置缓冲放大器电路来抑制采集到的磁场数据的共模干扰和阻抗变换,利用 工频限波电路抑制磁场数据的工频强干扰,再利用带通滤波电路滤波激励电流频率以外的 干扰信号,最后用信号放大电路将磁场数据放大到微处理器13能够处理的范围内,微处理 器13再对磁场数据进行A/D转换和数字滤波等处理。对磁场数据的处理属于本领域技术人 员的公知常识,本发明实施例在此不再赘述。
[0042] 本发明实施例中,无线通信模块采用面向工业自动化的无线网络(Wireless Networks for Industrial Automation,以下简称WIA)协议将处理后的磁场数据发送给变 电站服务器。WIA协议支持自适应跳频技术,具有自组网功能,可以很好的适应变电站的复 杂电磁环境下的通信。WIA协议属于本领域人员公知常识,本发明实施例在此不再赘述。 [0043]实际应用中,磁传感器11根据接地网中的激励电流和采集参数采集接地网多个导 体的磁场数据,并将采集的磁场数据转换为电压信号发送给预处理模块;
[0044] 相应地,预处理模块12,用于对磁传感器11发送的电压信号进行预处理,并将预处 理后的电压信号发送给微处理器13;
[0045] 微处理器13,用于对预处理后的电压信号进行数字处理,并将数字处理后的数字 信号通过无线通信模块14发送给变电站服务器,使变电站服务器根据上述接地网导体的标 识,诊断对应接地网导体是否发生故障。
[0046] 进一步地,采集参数可能会随着变电站具体情况的变化而变化,因此本发明实施 例提供的装置还包括:修改模块,用于根据变电站服务器下发的配置指令修改采集参数。 [0047] 本发明实施例提供的接地网导体的磁场检测装置通过磁传感器采集接地网导体 的磁场数据,对磁场数据进行处理后,通过无线通信模块发送给变电站服务器,使变电站服 务器根据磁场数据诊断接地网导体是否发生故障,该装置采用嵌入式设计方式,体积小,因 此使得接地网故障诊断系统结构简单、成本低,方便实用、并且该磁场检测装置采用无线通 信方式与变电站服务器连接,无需外接引线,可实现在线实时检测,且不影响接地网和变电 站设备;在检测精度要求高的场合,可以安装较多的磁场检测装置来对接地网故障进行检 测,在检测精度要求低的场合,可以适当减少磁场检测装置,从而降低检测成本,也就是说, 可以根据实际需求增减磁场检测装置数量,检测方式灵活;进一步地,还可以根据变电站服 务器下发的配置指令修改采集参数,使得磁场数据的采集方式灵活,适于多种采集需求。 [0048] 参见图2,本发明实施例提供了一种接地网导体的磁场检测方法,包括:
[0049] 101、根据接地网中的激励电流和采集参数采集接地网多个导体的磁场数据;每个 磁场数据带有对应接地网导体的标识;
[0050] 102、对采集到的磁场数据进行处理;
[0051] 具体地,对采集到的磁场数据进行去除干扰、滤波和放大等预处理,然后再进行A/ D转换、数字滤波处理,对磁场数据的处理属于本领域技术人员的公知常识,本发明实施例 在此不再赘述。
[0052] 103、将处理后的磁场数据通过无线通信方式发送给变电站服务器,使变电站服务 器根据接地网导体的标识,诊断对应接地网导体是否发生故障。
[0053] 本发明实施例中将处理后的磁场数据采用WIA协议发送给变电站服务器。
[0054] 本发明实施例采集接地网导体的磁场数据,对磁场数据进行处理后,通过无线通 信方式发送给变电站服务器,使变电站服务器根据磁场数据诊断接地网导体是否发生故 障,该检测方法简单实用,不仅可以实现实时在线检测,而且无需外接引线,不影响接地网 和变电站设备;进一步地,还可以根据变电站服务器下发的配置指令修改采集参数,使得磁 场数据的采集方式灵活,适于多种采集需求。
[0055]以上所述,仅是本申请的几个实施例,并非对本申请做任何形式的限制,虽然本申 请以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限制本申请,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱 离本申请技术方案的范围内,利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等 效实施案例,均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1. 一种接地网导体的磁场检测装置,其特征在于,包括:磁传感器、预处理模块、微处理 器和无线通信模块; 所述磁传感器,用于根据接地网中的激励电流和采集参数采集接地网多个导体的磁场 数据,并将采集的磁场数据发送给所述预处理模块;每个磁场数据带有对应接地网导体的 标识; 所述预处理模块,用于对所述磁传感器发送的磁场数据进行预处理,并将预处理后的 磁场数据发送给所述微处理器; 所述微处理器,用于对预处理后的磁场数据进行数字处理,并将数字处理后的磁场数 据通过所述无线通信模块发送给变电站服务器,使变电站服务器根据所述接地网导体的标 识,诊断对应接地网导体是否发生故障。
2. 根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述磁场检测装置安装于所述接地网导体 上方地表面。
3. 根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述磁传感器,具体用于根据接地网中的 激励电流和采集参数采集接地网多个导体的磁场数据,并将采集的磁场数据转换为电压信 号发送给所述预处理模块; 相应地,所述预处理模块,用于对所述磁传感器发送的电压信号进行预处理,并将预处 理后的电压信号发送给所述微处理器; 所述微处理器,用于对预处理后的电压信号进行数字处理,并将数字处理后的数字信 号通过所述无线通信模块发送给变电站服务器,使变电站服务器根据所述接地网导体的标 识,诊断对应接地网导体是否发生故障。
4. 根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述磁传感器为隧道磁电阻传感器。
5. 根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述预处理模块,具体用于对所述磁传感 器发送的磁场数据进行去除干扰、滤波和放大处理,并将处理后的磁场数据发送给所述微 处理器。
6. 根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述微处理器,具体用于对预处理后的磁 场数据进行A/D转换、数字滤波处理,并将处理后的磁场数据通过所述无线通信模块发送给 变电站服务器。
7. 根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述无线通信模块采用WIA协议将处理后 的磁场数据发送给变电站服务器。
8. 根据权利要求1所述的装置,其特征在于,还包括修改模块,用于根据变电站服务器 下发的配置指令修改采集参数。
9. 根据权利要求1或8所述的装置,其特征在于,所述采集参数包括采集频率、采集频道 和米集时间。
10. —种接地网导体的磁场检测方法,其特征在于,包括: 根据接地网中的激励电流和采集参数采集接地网多个导体的磁场数据;每个磁场数据 带有对应接地网导体的标识; 对采集到的磁场数据进行处理; 将处理后的磁场数据通过无线通信方式发送给变电站服务器; 变电站服务器根据所述接地网导体的标识,诊断对应接地网导体是否发生故障。
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