CN109580722A - 一种基于交流导纳法的接地网腐蚀监测方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于交流导纳法的接地网腐蚀监测方法和装置，首先在接地网的不同引导线之间连入多通道接线座，对接入不同的点构成的回路施加恒电流激励和高频交流电流激励，通过测量接地网两点之间的复阻抗，求出交流导纳实部和虚部随频谱的变化，根据求出的交流导纳虚部峰位置的特征频率以及实部在低频的位置，判断接地网的腐蚀程度；计算接地网两点之间修饰后的电感量，可计算出电感值与设计时各支路电感值的变化情况；辅助采用直流恒流源测试接地网导体中各支路的微小电阻阻值的变化，进而计算和判断出接地导体的腐蚀和断裂情况。可在变电站运行的情况下，对接地网的腐蚀状态和缺陷进行诊断。
Description
技术领域
本发明属于电力安全防护技术领域，具体涉及一种基于交流导纳法的接地网腐蚀监测方法和装置。
背景技术
变电站是保障国民用电的重要设施和场所，其中变电站的接地网系统直接关系到变电站的正常运行和人员设备的安全。接地网系统是指多个接地体用接地干线连成的网络结构，用于满足大量接地设备的接地需要。对于变电站来讲，它能够为变电站内各种电器设备提供公共参考地，在系统发生接地故障时能够起到快速泄放故障电流、改善地网金属导体和场区地表电位的分布，从而能在故障情况下保障一、二次设备和人员的安全。
近年来，随着我国电力容量的增大、输电电压的升高以及交直流干扰源(直流接地极、电力机车等)的影响，接地网所用材料在土壤中面临着严重的自然腐蚀甚至交直流强制腐蚀等问题，国内也屡屡发生因地网被腐蚀导致的重大电力运行事故。当地网线某段发生腐蚀后，使得接线材料的电阻增大甚至断裂，增大了接地网的阻抗，降低了泄流能力，给变电站输电线路和设备人员安全造成隐患，特别是地网埋在地下，面积大，直接监测困难，开挖成本高，需要消耗大量的人力、物力和财力，同时也受到现场环境的制约，很难准确的诊断接地网的腐蚀状态。
现有的腐蚀诊断技术和监测技术主要包括：将接地网络看成纯电阻网络，每一段导体代表一段电阻，通过注入电流或者施加电位采集数据后，计算两端口的电阻，再将端口的电阻值与接地网拓扑结构模拟计算出的电阻值进行对比，通过电阻值的变化对接地网的腐蚀情况进行诊断。该方法具有一定的可行性，但接地体金属横截面较大、电阻小，未出现明显腐蚀或断路时，电阻值的变化较难真实的反映出来，而且受现场的环境影响。也有采用电磁诊断法，注入异频激励电流后，测试地表的电位变化或者磁场变化来诊断地网的断裂状态，这些方法受地面设备结构的影响，并且不能准确的确定接地导体的腐蚀状态，往往只能诊断出断裂状态而不能对腐蚀状态进行监测。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于交流导纳法的接地网腐蚀监测方法和装置，能够在不开挖、不影响变电站运行的情况下，准确的对接地网进行腐蚀状态的监测和缺陷诊断。
为达到上述目的，本发明所述一种基于交流导纳法的接地网腐蚀监测方法包括以下步骤：
步骤1、选择接地网监测位置，对选定的监测位置处不同的接地导线回路之间施加连续频率变化的交变电流和交变电压信号；
步骤2、采集步骤1选定的接地引导线回路之间的交流导纳值；
步骤3、根据步骤2得到的接地引导线回路之间的交流导纳值，计算各接地引导线回路的电感值；
步骤4、根据步骤3得到的接地引导线回路的电感值计算接地引导线在监测时的直径d；
步骤5、引导线原始直径d0减去步骤4得到的直径即为腐蚀掉的导线的厚度h，根据腐蚀掉的导线的厚度h判断腐蚀程度。
进一步的，步骤4中，设接地引导线长度为l，直径为d，低频电感L0的计算公式为：若l<100d，则当施加的交流电源的频率大于1GHz时，引导线电感趋于极限值，根据上述公式和步骤4得到的电感值计算监测时的导线直径d。
进一步的，步骤1中，对选定的监测位置处不同的接地引导线回路之间施加直流恒流源，测量选定的接地导线回路的电阻值，并计算接地引导线回路的电阻的变化值，并辅助判断接地网的腐蚀程度。
进一步的，采用温度校正和接触电势补偿的直流恒流测试技术，测量相同的接地导线回路微欧姆级别的电阻增加。
进一步的，采集到接地导线回路的交流导纳值后，绘制交流导纳值的实部和虚部随着频率变化曲线；通过不同接地导线回路的导纳实部和虚部的峰值对应的频率判断接地网的腐蚀状态，引导线的导纳的虚部峰位与接地网腐蚀程度单调正相关，引导线的低频段导纳实部值越小，导纳虚部的峰值对应的频率越高，腐蚀速率越大。
进一步的，步骤1中，在接地网的不同接地引导线之间连入多通道接线座，对接入不同的点构成的回路施加恒电流激励和高频交流电流激励。
进一步的，步骤1中，对所述的接地引导线之间施加的频率连续变化的交变电流频率范围为1MHz～0.01mHz，交流电流振幅为1mA～600mA，直流信号为0-2A。
一种基于交流导纳法的接地网腐蚀监测装置，包括上位机、多通道接线座和交流导纳腐蚀监测仪，多通道接线座和交流导纳腐蚀监测仪电连接，交流导纳腐蚀监测仪和上位机电连接；交流导纳腐蚀监测仪包括，激励电流源、数据采集装置、微控制器模块、数据存储模块和数据通信装置，其中，激励电流源包括激励电流源模块和电流切换模块，激励电流源模块和电流切换模块的输入端均与微控制器模块连接；数据采集装置包括信号处理模块和电压切换模块，信号处理模块的输出端与微控制器模块连接，电压切换模块发输入端与微控制器模块连接；微控制器模块与数据存储以及数据通信装置双向连接，数据通信装置与上位机连接。
进一步的，交流导纳腐蚀监测仪还包括液晶显示模块和独立按键模块，液晶显示模块的输入端和微控制器模块连接，独立按键模块的输出端和微控制器模块连接。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果，本发明采用交流导纳测量法，测量接地网络不同节点之间的导纳，通过交流导纳的变化，通过交流导纳值得到监测时，接地引导线的电感值，再根据电感值计算监测时的引导线的直径，从而判断接地网的腐蚀状态。结合接地网络电阻值的变化，可以判断分析接地网的断裂缺陷状态。本发明操作简便，可在变电站正常运行的情况下，快速准确的对接地网的腐蚀状态进行监测，并能够诊断腐蚀断点，能够满足现场的需要，对没有相应专业知识的检测者也使用，是一种易推广的诊断和监测方法。
附图说明
图1为联合交流导纳技术和拓扑网络的接地网腐蚀故障诊断示意图；
图2为基于交流导纳监测接地网的腐蚀状态原理图；
图3为基于交流导纳测量的电路原理示意图；
图4为接地网交流阻抗测量的等效电路图；
图5a为接地网为模拟格图示意图；
图5b为拓扑网络的接地网诊断示意图一；
图5c为拓扑网络的接地网诊断示意图二；
图6为接地网新导线与锈蚀导线的导纳实部与频率的关系；
图7为接地网新导线与锈蚀导线的导纳虚部与频率的关系；
图8为新接地导线与锈蚀接地导线的虚阻抗与频率的关系计算出电感值。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
接地网在锈蚀过程中，由于导体截面积变小，除了导致其电阻增加外，还造成导纳的下降。用作接地网的镀锌钢绞线具有趋肤效应，在高频交变信号下，信号仅沿镀锌钢绞线的表层传输，因此对表面状态如腐蚀程度、腐蚀产物堆积量极为敏感，尤其是当表面受到不均匀腐蚀后，表面粗糙度增加，电流路径相对延长，因而交流导纳下降。接地网的虚部导纳峰位与接地网腐蚀程度单调正相关，随着腐蚀程度的加深，其虚导纳峰位向高频移动，且相对于接地网的直流电阻变化，虚导纳峰的移动幅度有着数量级上的优势，因此导纳法具有较强的可观测性和可操作性。辅助对比导纳实部、电感量和电阻的变化，能够更准确的判断和验证接地网的腐蚀状态。
为了正确诊断接地网的腐蚀状态，定位严重腐蚀位置，采用拓扑网络理论基础对接地网进行定位诊断。接地网一般采用金属良导体材料，其电导率大、电阻值很小。采用恒流控制的交流激励电路和阻抗计算(包含测试仪器、数据处理软件等)，测量接地网修饰后的电感量增加，可以计算出其虚部、实部导纳变化。而交流导纳相比直流电阻变化更为显著，对局部腐蚀更为敏感，因此测试接地网虚导纳峰位的方法，通过分析导纳峰位，可以有效的分析和判断接地网腐蚀程度，对接地网腐蚀状态进行监测。另外，由于腐蚀造成接地导线的截面积减小，任意两引上线之间的电阻微量增加，通过温度校正和接触电势补偿，可以准确测量出接地网任意两引上线之间微欧姆级别的电阻增加，从而判断接地导体的局部腐蚀情况及腐蚀位置。
参照图1，一种基于交流导纳法的接地网腐蚀监测装置，包括一台便携式上位机、多通道接线座和交流导纳腐蚀监测仪，交流导纳腐蚀监测仪中集成有地网腐蚀监测软相关数据的计算流程及公式，上位机可为便携式电脑。
多通道接线座的接线口与接地网的导线节点连接，输入端与激励电流源连接，输出端与数据采集装置连接；
激励电流源包括激励电流源模块和电流切换模块，激励电流源模块和电流切换模块的输入端均与微控制器模块连接；
数据采集装置包括信号处理模块和电压切换模块，信号处理模块的输出端与微控制器模块连接，电压切换模块发输入端与微控制器模块连接；
微控制器模块与液晶显示模块的输入端连接，与独立按键模块的输出端连接，与数据存储以及数据通信装置双向连接，数据通信装置与上位机连接。
其中：
多通道接线座用于连接接地网的导线节点，并将接地网导线节点与交流导纳测试仪连接；激励电流源模块用于对接入的地网节点构成的回路施加电流激励；电流切换模块用于切换对地网节点构成的回路施加的激励电流频率；信号处理模块用于将交流导纳测试仪测得的模拟信号转换为数字信号；电压切换模块用于切换对地网节点构成的回路施加的激励电压频率；液晶显示模块用于显示交流导纳测试仪测得的结果；独立按键模块用于选择交流导纳测试仪的工作性能；数据存储用于存储交流导纳测试仪测得的数据；数据通信装置用于将交流导纳测试仪测得数据传输到上位机；上位机用于接收和处理地网腐蚀监测的数据；微控制器模块用于控制交流导纳测试仪的工作状态。
使用时，先绘制出接地网络的拓扑学结构，通过多通道接线座连接地下引线，然后根据现场需要选择接地网的不同节点，通过交流导纳测试仪对不同节点间的通路施加连续频率变化的交变电流/电位激励电信号，进行两点间的交流导纳测试，并辅助测试接地网两点之间的电阻变化。基于上述原理，一种基于交流导纳法的接地网腐蚀监测方法包括以下步骤：
步骤1、绘制接地网的拓扑网络结构；
步骤2、根据用户需求，选择合适的接地网监测位置(需要判断的导线两端的节点)；
步骤3、对选定的监测位置处不同的接地导线回路之间施加连续频率变化的交变电流和交变电压信号以及直流恒流信号。
步骤4、施加交变电流或电压信号后采集不同的接地引导线回路之间的交流导纳值，计算不同引导线之间接地网交流导纳的实部和虚部随着频率变化量并绘制曲线。
步骤5、采集接地引导线回之间的交流导纳值后，计算不同引导线之间接地网的电感值变化，以及不同支路的交流导纳值的变化；
步骤6、施加直流恒流激励采集的电阻值，计算不同支路的电阻的变化值；
步骤7、各支路的交流导纳实部、虚部与施加的频率的关系，电感值、电阻值与设计时的接地网的交流导纳实虚部、阻抗值可以得到腐蚀速率，从而判断接到网点腐蚀程度(根据国家标准查询)；
长度一定的导线电感，载流导线总是闭合的，包围的面积越大，磁链ψ越大，电感就越大。一段导线是总自感的一部分。导线长度为l(cm),直径为d(cm),磁导率为μ＝μ0，则低频电感L0的计算公式为：频率小于1KHz为低频。
如果导线长度很短(l<100d)，在括号内增加一项即
在很高频率(大于1GHz)时，导线电感趋于极限值
可根据上述公式求出测量的引导线直径d，引导线原始直径d0减去测量时的引导线直径d为腐蚀掉的导线的厚度h，腐蚀掉的导线的厚度h除去自引导线铺设完成至测量时间的时间长度，可计算出腐蚀速率，根据国家标准可查得腐蚀程度。
高频时，由于导线的集肤效应减少了磁场空间，使得磁场减少，电感量减少。一般用上式计算，中频时(数百kHz)最大有6％的误差，高频时只有2％误差。这在工程上完全允许的。
步骤8、根据测量计算得到的接地网的腐蚀速率，能够直接监测和判断接地网的腐蚀情况，根据计算得到的电阻变化值了解断裂缺陷的具体位置。
交流导纳测试原理等效电路图如图4所示，计算公式如下：
上式中Y为交流导纳；Cw1，Cw2为表面锈蚀层电容；Rw1和Rw2为导线电阻；Lw为导线的电感；ω为交流信号频率；j为复数的符号。
对所述的接地引导线之间施加连续频率变化的交变电流或交流电位，交变电压的频率范围为1MHz～0.01mHz，交流电流振幅为1mA～600mA，直流信号为0～2A。通过高频的交流电流的变化，计算不同接地引导线之间接地网络的电感值、交流导纳实部和虚部的变化。对比接地网因腐蚀产生的交流导纳值的变化和交流导纳值的虚部的变化。虚部导纳峰位与接地网腐蚀程度单调正相关，随着腐蚀程度的加深，其虚导纳峰位向高频移动。实部在低频会明显减小。
对比接地网因腐蚀产生的交流导纳的变化，是对比交流导纳值的实部的变化。实部导纳在低频区域，随着腐蚀程度的加深，其实导纳数值会减小。
通过不同频率的交流电流和交流电位的变化，通过交流导纳值的变化计算不同接地引导线之间接地网络的电感值，通过交流导纳值的虚部的变化来计算对比电感量的变化值，电感值与接地网线的粗细程度，即腐蚀程度有关。
采用温度校正和接触电势补偿的直流恒流测试技术，准确测量接地网微欧姆级别的电阻增加。通过电阻值的变化，辅助的判断接地导体腐蚀和断裂的情况。
基于直流恒流控制的测试原理，通过测量温度补偿电阻与接地网不同节点的电阻值变化，准确测量接地网微欧姆级别的电阻增加。通过电阻值的变化，辅助的判断接地导体腐蚀和断裂的情况。
本发明采用交流导纳测量法，测量接地网络不同节点之间的导值，通过交流导纳的变化，能够直接判断接地网的腐蚀状态。结合网络电阻值的变化，可以判断分析接地网的断裂缺陷状态。本发明操作简便，可在变电站正常运行的情况下，快速准确的对接地网的腐蚀状态进行监测，并能够诊断腐蚀断点，能够满足现场的需要，对没有相应专业知识的检测者也使用，是一种易推广的诊断和监测方法。
测量的原理如图2所示，在A点注入电流激励信号ImSin(ωt)，在F点进行I′mSin(ωt)数据采集，计算A点和F点之间的交流导纳值的随交流信号频率的变化。AF之间的阻抗测量，通过测量温度补偿电阻(Rt)与接地网(C-D，D-E之间)的电阻值变化，以及测量BC、CD、DE之间交流电位信号EmSin(ωt+θ))的相位角变化，就可以计算接地网交流导纳变化值。A点和B点是同一个点。A点F点依次相邻，在同一直线上。
图3为基于交流导纳测量的电路原理图，该电路的工作原理是通过反馈调整，从而实现了恒电流输出功能。由于需要实现1Hz到100kHz的电流扫频，需要使用带宽和摆率相对较高的运放，另外还要考虑到输出幅值能达到安培级别，因此需要使用功率运放。A/D转换器的输出信号经过一级跟随后将输出阻抗减小值欧姆级别，激励信号在经过功率放大器进行2倍放大后，将电流端取样电阻的分压结果再以反馈的形式叠加到输入端，进而维持输出取样端的电流稳定(实际上是两端的电压值)。当接入不同的体系阻抗时，反馈回来的信号幅值也不同，进而来保证电流取样电阻两端的电压值稳定。然后在电流端和电位端分别放大对应的放大倍数后，再经过一级跟随到后级的A/D转换器输入端。
图4为单一导线的交流阻抗的拟合电路，采用电化学阻抗的拟合方法，能够计算出导线的电感变化。Cw1，Cw2为引导线表面锈蚀层电容，Rw1和Rw2为引导线电阻，Lw为引导线电感。
图5a至图5c为模拟接地网格图，用于显示拓普网络示意图。
图6和图7为测量不同的腐蚀状态接地网材料交流导纳图。图6中，横坐标为频率，纵坐标为导纳实部；图7中，横坐标为频率，纵坐标为导纳虚部。从图中可以看出，新的接地网导线和生锈腐蚀的接地网导线的导纳随着频率变化趋势，新导线的低频段导纳实部值较高，导纳的峰值对应的频率点较低，而生锈的接地网线的导纳实部在低频较小，峰值对应的频率点会升高，这一峰值-频率变化更敏感。通过接地引下线不同节点之间的导纳和峰值对应的频率可以直接判断整个接地网的腐蚀状态，腐蚀速率越大，导线的低频段导纳实部值越高，导纳虚部的峰值对应的频率越高，监测交流导纳值可以对整个接地网络的腐蚀情况进行分析。
图8为根据交流阻抗等效拟合电路计算，阻抗虚部与频率的关系曲线(Z”＝jωL)，横坐标为频率，纵坐标为虚阻抗。可以计算出新导线的电感为5.32uH，锈蚀导线为5.64uH，锈蚀的接地网格的电感值也明显增大。通过现场的不同网格节点的交流导纳的测量，对比不同节点之间的导纳和电感值，辅助对比电阻值的变化，能够准确的监测接地网的腐蚀状态，并能够诊断出腐蚀严重点。
本发明用于监测和诊断变电站等的接地网的腐蚀情况。原理是在高频的交流信号下，电信号由于趋肤效应会沿着金属表面传输，一旦金属表面发生锈蚀或者断裂，电信号的传输路径会变长，其复阻抗信息会发生明显的变化，不同锈蚀情况下的电信号的特征会不同。其技术方案是，首先在接地网的不同引导线之间连入多通道接线座，对接入不同的点构成的回路施加恒电流激励和高频交流电流激励，通过测量接地网两点之间的复阻抗，求出交流导纳实部和虚部随频谱的变化，根据求出的交流导纳虚部峰位置的特征频率以及实部在低频的位置，可以判断接地网的腐蚀程度；计算接地网两点之间修饰后的电感量，可计算出电感值与设计时各支路电感值的变化情况；辅助采用直流恒流源测试接地网导体中各支路的微小电阻阻值的变化，进而计算和判断出接地导体的腐蚀和断裂情况。本发明操作简单，可在变电站运行的情况下，快速、准确的对接地网的腐蚀状态和缺陷进行诊断，能满足现场的腐蚀监测和诊断要求。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于交流导纳法的接地网腐蚀监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、选择接地网监测位置，对选定的监测位置处不同的接地导线回路之间施加连续频率变化的交变电流和交变电压信号；
步骤2、采集步骤1选定的接地引导线回路之间的交流导纳值；
步骤3、根据步骤2得到的接地引导线回路之间的交流导纳值，计算各接地引导线回路的电感值；
步骤4、根据步骤3得到的接地引导线回路的电感值计算接地引导线在监测时的直径d；
步骤5、引导线原始直径d0减去步骤4得到的直径即为腐蚀掉的导线的厚度h，根据腐蚀掉的导线的厚度h判断腐蚀程度。
2.根据权利要求1所述的一种基于交流导纳法的接地网腐蚀监测方法，其特征在于，步骤4中，设接地引导线长度为l，直径为d，低频电感L0的计算公式为：若l<100d，则当施加的交流电源的频率大于1GHz时，引导线电感趋于极限值，根据上述公式和步骤4得到的电感值计算监测时的导线直径d。
3.根据权利要求1所述的一种基于交流导纳法的接地网腐蚀监测方法，其特征在于，步骤1中，对选定的监测位置处不同的接地引导线回路之间施加直流恒流源，测量选定的接地导线回路的电阻值，并计算接地引导线回路的电阻的变化值，并辅助判断接地网的腐蚀程度。
4.根据权利要求3所述的一种基于交流导纳法的接地网腐蚀监测方法，其特征在于，采用温度校正和接触电势补偿的直流恒流测试技术，测量相同的接地导线回路微欧姆级别的电阻增加。
5.根据权利要求1所述的一种基于交流导纳法的接地网腐蚀监测方法，其特征在于，采集到接地导线回路的交流导纳值后，绘制交流导纳值的实部和虚部随着频率变化曲线；通过不同接地导线回路的导纳实部和虚部的峰值对应的频率判断接地网的腐蚀状态，引导线的导纳的虚部峰位与接地网腐蚀程度单调正相关，引导线的低频段导纳实部值越小，导纳虚部的峰值对应的频率越高，腐蚀速率越大。
6.根据权利要求1所述的一种基于交流导纳法的接地网腐蚀监测方法，其特征在于，步骤1中，在接地网的不同接地引导线之间连入多通道接线座，对接入不同的点构成的回路施加恒电流激励和高频交流电流激励。
7.根据权利要求1所述的一种基于交流导纳法的接地网腐蚀监测方法，其特征在于，步骤1中，对所述的接地引导线之间施加的频率连续变化的交变电流频率范围为1MHz～0.01mHz，交流电流振幅为1mA～600mA，直流信号为0-2A。
8.一种基于交流导纳法的接地网腐蚀监测装置，其特征在于，包括上位机、多通道接线座和交流导纳腐蚀监测仪，多通道接线座和交流导纳腐蚀监测仪电连接，交流导纳腐蚀监测仪和上位机电连接；交流导纳腐蚀监测仪包括，激励电流源、数据采集装置、微控制器模块、数据存储模块和数据通信装置，其中，
激励电流源包括激励电流源模块和电流切换模块，激励电流源模块和电流切换模块的输入端均与微控制器模块连接；
数据采集装置包括信号处理模块和电压切换模块，信号处理模块的输出端与微控制器模块连接，电压切换模块发输入端与微控制器模块连接；
微控制器模块与数据存储以及数据通信装置双向连接，数据通信装置与上位机连接。
9.根据权利要求8所述的一种基于交流导纳法的接地网腐蚀监测装置，其特征在于，交流导纳腐蚀监测仪还包括液晶显示模块和独立按键模块，液晶显示模块的输入端和微控制器模块连接，独立按键模块的输出端和微控制器模块连接。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110261680A (zh) * | 2019-07-08 | 2019-09-20 | 金茂联合(北京)科技发展有限公司 | 接地系统电阻参数的检测方法、装置、系统和监控网 |
| CN110794216A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-02-14 | 云南电网有限责任公司西双版纳供电局 | 一种接地状态检测装置及其检测方法 |
| CN110907344A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-03-24 | 深圳供电局有限公司 | 接地网腐蚀速率检测系统 |
| GB2586530A (en) * | 2019-08-21 | 2021-02-24 | Prec Varionic International Ltd | Sensing element for monitoring condition of an article |
| CN112986380A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-18 | 重庆璀陆探测技术有限公司 | 一种接地网拓扑结构的组合脉冲源电磁检测方法及装置 |
| CN114371362A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-04-19 | 国网甘肃省电力公司庆阳供电公司 | 变电站接地网腐蚀状态变频检测装置及使用方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007035826A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Nec Tokin Corp | 複合磁性材料とそれを用いた圧粉磁心および磁性素子 |
| JP2012154840A (ja) * | 2011-01-27 | 2012-08-16 | Kinotech Solar Energy Corp | 液面計 |
| CN103080695A (zh) * | 2010-05-31 | 2013-05-01 | 安赛乐米塔尔研究与发展有限责任公司 | 用于测量运行带材上的涂层厚度的方法和装置 |
| CN103534574A (zh) * | 2010-12-21 | 2014-01-22 | 涂层国外知识产权有限公司 | 耐腐蚀性评估仪 |
| CN204241571U (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-01 | 国家电网公司 | 一种基于无线通信的多通道接地网支路阻抗测量装置 |
| CN104655983A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-05-27 | 国家电网公司 | 基于无线通信的多通道接地网故障测量装置及测量方法 |
| CN104678261A (zh) * | 2015-03-26 | 2015-06-03 | 重庆大学 | 接地网腐蚀状态检测装置及方法 |
| CN105652155A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-06-08 | 国网山东省电力公司章丘市供电公司 | 一种变电站接地网故障腐蚀监测方法及系统 |
| CN105911430A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-08-31 | 国网山东省电力公司滨州市滨城区供电公司 | 一种配电网络接地网腐蚀状态检测系统 |
| CN108918405A (zh) * | 2018-09-11 | 2018-11-30 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司工程技术研究院 | 一种油井管线防腐蚀效果在线监测系统及方法 |
-
2018
- 2018-12-25 CN CN201811594304.XA patent/CN109580722B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007035826A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Nec Tokin Corp | 複合磁性材料とそれを用いた圧粉磁心および磁性素子 |
| CN103080695A (zh) * | 2010-05-31 | 2013-05-01 | 安赛乐米塔尔研究与发展有限责任公司 | 用于测量运行带材上的涂层厚度的方法和装置 |
| CN103534574A (zh) * | 2010-12-21 | 2014-01-22 | 涂层国外知识产权有限公司 | 耐腐蚀性评估仪 |
| JP2012154840A (ja) * | 2011-01-27 | 2012-08-16 | Kinotech Solar Energy Corp | 液面計 |
| CN204241571U (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-01 | 国家电网公司 | 一种基于无线通信的多通道接地网支路阻抗测量装置 |
| CN104655983A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-05-27 | 国家电网公司 | 基于无线通信的多通道接地网故障测量装置及测量方法 |
| CN104678261A (zh) * | 2015-03-26 | 2015-06-03 | 重庆大学 | 接地网腐蚀状态检测装置及方法 |
| CN105652155A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-06-08 | 国网山东省电力公司章丘市供电公司 | 一种变电站接地网故障腐蚀监测方法及系统 |
| CN105911430A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-08-31 | 国网山东省电力公司滨州市滨城区供电公司 | 一种配电网络接地网腐蚀状态检测系统 |
| CN108918405A (zh) * | 2018-09-11 | 2018-11-30 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司工程技术研究院 | 一种油井管线防腐蚀效果在线监测系统及方法 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110261680A (zh) * | 2019-07-08 | 2019-09-20 | 金茂联合(北京)科技发展有限公司 | 接地系统电阻参数的检测方法、装置、系统和监控网 |
| WO2021004282A1 (zh) * | 2019-07-08 | 2021-01-14 | 金茂联合(北京)科技发展有限公司 | 接地系统电阻参数的检测方法、装置、系统和监控网 |
| US11719731B2 (en) | 2019-07-08 | 2023-08-08 | Kingmore Union (Beijing) Science & Technology Development Co., Ltd. | Method, apparatus and system for measuring resistance parameter of grounding system, and monitoring network |
| CN110261680B (zh) * | 2019-07-08 | 2024-04-12 | 金茂联合(北京)科技发展有限公司 | 接地系统电阻参数的检测方法、装置、系统和监控网 |
| GB2586530A (en) * | 2019-08-21 | 2021-02-24 | Prec Varionic International Ltd | Sensing element for monitoring condition of an article |
| GB2586530B (en) * | 2019-08-21 | 2021-09-22 | Prec Varionic International Ltd | Sensing element for monitoring condition of an article |
| CN110794216A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-02-14 | 云南电网有限责任公司西双版纳供电局 | 一种接地状态检测装置及其检测方法 |
| CN110907344A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-03-24 | 深圳供电局有限公司 | 接地网腐蚀速率检测系统 |
| CN110907344B (zh) * | 2019-11-18 | 2023-01-24 | 深圳供电局有限公司 | 接地网腐蚀速率检测系统 |
| CN112986380A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-18 | 重庆璀陆探测技术有限公司 | 一种接地网拓扑结构的组合脉冲源电磁检测方法及装置 |
| CN114371362A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-04-19 | 国网甘肃省电力公司庆阳供电公司 | 变电站接地网腐蚀状态变频检测装置及使用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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