CN109581542A - 一种基于感应视磁阻抗法的变电站接地网埋深探测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于感应视磁阻抗法的变电站接地网埋深探测系统及方法，其包括探测组件、数据采集系统、上位机、至少两根引下线导体以及连接在变电站接地网的两根所述引下线导体之间的激励源，通过激励源向变电站接地网中注入频率固定、幅度可调的激励电流，同时采用陷波、滤波等方式对磁感应信号进行处理，以得到更加可靠的测量数据；而且，所述探测线圈平行设置的地表的上方，使得所述探测线圈能够探测与地表相垂直的方向的磁感应信号；另外，所述探测线圈上设置有超声波传感器，其可以计算探测线圈的离地高度，以得到更加准确的埋深。
Description
技术领域
本发明涉及接地网埋深探测技术领域，具体涉及一种基于感应视磁阻抗法的变电站接地网埋深探测系统及方法。
背景技术
接地网是变电站安全运行的重要保障，不仅为变电站内各种电气设备提供公共参考电位，还在变电站遭受雷击或短路故障时提供电流的迅速泄放通道。我国变电站一般采用扁钢作为接地材料，连接成网格状，水平埋在地下0.2~2米，由于长期运行，扁钢与土壤发生电化学作用，形成腐蚀甚至断裂，直接降低接地性能，成为变电站的安全隐患，因此，近年来电力部门常通过开挖的方式进行接地网的排查工作。而且，由于变电站的开挖工程不仅需要动用大量的人力、物力等，而且还受天气、地形、安全因素等现场条件的限制，因此，在变电站的开挖工程开始前需要明确变电站接地网的结构、位置、深度等信息。
但是，由于文档管理不善，目前使用的很多变电站的接地网图纸常被丢失或与实际埋设位置、深度不相符，给开挖工作带来了较多困难。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明所解决的技术问题是提供一种基于感应视磁阻抗法的变电站接地网埋深探测系统及方法，其可以快速、准确的探测变电站接地网的埋深深度，以提高开挖工程的准确性和工作效率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案内容具体如下：
一种基于感应视磁阻抗法的变电站接地网埋深探测系统，包括探测组件、数据采集系统、上位机、至少两根连接变电站接地网的引下线导体以及连接在两根所述引下线导体之间的激励源，并且所述探测组件、所述数据采集系统以及所述上位机依次连接；所述激励源用于向变电站接地网注入频率固定、幅度可调的正弦激励电流，所述探测组件用于探测地表感应磁场的磁感应信号，所述数据采集系统用于采集和处理所述探测组件探测的磁感应信号，所述上位机用于根据所述数据采集系统采集的磁感应信号和所述探测组件的离地高度计算变电站接地网的埋深。
进一步地，所述激励源采用STM32芯片和窄带滤波器向变电站接地网注入频率固定、幅度可调的正弦激励电流，并且正弦激励电流通过D类定压式功率放大器后提高至1A-20A。
进一步地，所述探测组件包括与所述数据采集系统和所述上位机依次连接的探测线圈、以及连接在所述探测线圈上的超声波传感器，所述探测线圈平行设置在地表上方，并且所述超声波传感器用于检测所述探测线圈的离地高度。
更进一步地，所述超声波传感器包括发射器、接收器以及单片机，所述发射器用于向地表发射超声波，所述接收器用于接收由地表反射的超声波，所述单片机用于根据所述发射器发射超声波和所述接收器接收超声波的时间差计算所述探测线圈的离地高度。
进一步地，所述上位机还包括显示屏，所述显示屏用于显示所述变电站接地网的埋深。
本发明还公开了一种基于感应视磁阻抗法的变电站接地网埋深探测方法，包括如下步骤，
S1：在两根引下线导体之间连接激励源，所述激励源用于向变电站接地网注入频率固定、幅度可调的正弦激励电流，以激发地表的磁感应信号；
S2：将探测线圈平行安装在地表的上方以探测所述磁感性信号，并将探测到的所述磁感应信号传输至数据采集系统；
S3：利用超声波传感器检测所述探测线圈的离地高度，并将探测到的离地高度传输至数据采集系统；
S4：所述数据采集采集系统对接收的探测信号进行信号处理，并将信号处理结果和接收到的离地高度传输至上位机；
S5：上位机利用所述离地高度计算Z方向的感应视磁阻抗；
S6：上位机利用离地高度和感应视磁阻抗计算变电站接地网的埋深。
进一步地，在步骤S4中，所述数据采集系统对接收的探测信号进行信号处理为所述数据采集系统对接收的探测信号依次进行前置放大处理、50Hz陷波处理以及滤波处理后，与0°参考信号和90°参考信号经过所述接收机的锁相放大器AD630处理，以获取磁感应信号的幅度和相位。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过激励源向变电站接地网中注入频率固定、幅度可调的激励电流，同时采用陷波、滤波等方式对磁感应信号进行处理，以得到更加可靠的测量数据；而且，所述探测线圈平行设置的地表的上方，使得所述探测线圈能够探测与地表相垂直的方向的磁感应信号；另外，所述探测线圈上设置有超声波传感器，其可以计算探测线圈的离地高度，以得到更加准确的埋深。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明所述的输电线路工频电场的测量支架的结构示意图；
图2为本发明基于感应视磁阻抗法的变电站接地网埋深探测系统的框图；
其中，图1中的附图标记为：
1、引下线导体；2、激励源；3、接地网；4、数据采集系统；5、上位机；6、探测线圈；7、超声波传感器。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：
如图1所示的是本发明公开的基于感应视磁阻抗法的变电站接地网埋深探测系统，其包括探测组件、数据采集系统4、上位机5、至少两根连接变电站接地网3的引下线导体1、以及连接在两根所述引下线导体1之间的激励源2，并且所述探测组件、所述数据采集系统4、所述上位机5依次连接。并且，所述激励源2用于向变电站接地网3注入频率固定、幅度可调的正弦激励电流，所述探测组件用于探测地表感应磁场的磁感应信号；所述数据采集系统4用于采集和处理所述探测组件探测的磁感应信号；所述上位机5用于根据所述数据采集系统4采集的磁感应信号和所述探测组件的离地高度计算变电站接地网3的埋深。
需要说明的是，如图1所示，地表感应磁场包括X方向、Y方向以及Z方向等三个方向的分量，在本发明中，所述探测组件探测的是Z轴方向的磁感应信号，即探测线圈6轴向的磁感应信号。
具体地，所述激励源2采用STM32芯片和窄带滤波器向变电站接地网3注入频率固定、幅度可调的正弦激励电流，并且正弦激励电流通过D类定压式功率放大器后提高至1A~20A，从而提高信噪比，以获取更为准确的检测数据，从而提高变电站接地网3埋深探测的准确性。
所述探测组件包括与所述数据采集系统4和所述上位机5依次连接的探测线圈6、以及连接在所述探测线圈6上的超声波传感器7，所述探测线圈6平行设置在地表上方，并且所述超声波传感器7用于检测所述探测线圈6的离地高度。
而且，所述超声波传感器7包括发射器、接收器以及单片机，所述发射器用于向地表发射超声波，所述接收器用于接收由地表反射的超声波，所述单片机用于根据所述发射器发射超声波和所述接收器接收超声波的时间差计算所述探测线圈6的离地高度。
另外，所述上位机5还包括显示屏，所述显示屏用于显示所述变电站接地网3的埋深。
本发明还公开了一种基于感应视磁阻抗法的变电站接地网埋深探测方法，其包括如下步骤：
S1：在两根引下线导体1之间连接激励源2，所述激励源2用于向变电站接地网3注入频率固定、幅度可调的正弦激励电流，以激发地表的磁感应信号，这是由于当所述激励源2向变电站接地网3注入正弦激励电流时，在地表的上方会产生同频率的感应磁场，而且，还可以通过调整两根引下线导体1之间的距离调整正弦激励电流的大小，并且，两根所述引下线导体1之间的距离越大，正弦激励电流的强度越大。
S2：将探测线圈6平行安装在地表的上方以探测所述磁感性信号，并将探测到的所述磁感应信号传输至数据采集系统4；
S3：利用超声波传感器7检测所述探测线圈6的离地高度，并将探测到的离地高度传输至数据采集系统4；
S4：所述数据采集采集系统对接收的探测信号进行信号处理，并将信号处理结果和接收到的离地高度传输至上位机5；
S5：上位机5利用所述离地高度计算Z方向的感应视磁阻抗；
S6：上位机5利用离地高度和感应视磁阻抗计算变电站接地网3的埋深。
作为进一步优选的实施方式，在步骤S4中，所述数据采集系统4对接收的探测信号进行信号处理为所述数据采集系统4对接收的探测信号依次进行前置放大处理、50Hz陷波处理以及滤波处理后，与0°参考信号和90°参考信号经过所述接收机的锁相放大器AD630处理，以获取磁感应信号的幅度和相位。
具体工作时，如图2所示，所述数据采集系统4接收的探测信号依次经过前置放大处理、50Hz陷波处理和滤波处理后，与0°参考信号和90°参考信号经过所述接收机的锁相放大器AD630处理，以获取磁感应信号的幅度和相位，然后所述上位机5利用磁感应信号的幅度、相位以及所述探测线圈6的离地高度计算变电站接地网3的埋深，而且，通过所述显示屏可以方便操作人员及时获悉所述变电站接地网3的埋深。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种基于感应视磁阻抗法的变电站接地网埋深探测系统，其特征在于：包括探测组件、数据采集系统、上位机、至少两根连接变电站接地网的引下线导体以及连接在两根所述引下线导体之间的激励源，并且所述探测组件、所述数据采集系统以及所述上位机依次连接；所述激励源用于向变电站接地网注入频率固定、幅度可调的正弦激励电流，所述探测组件用于探测地表感应磁场的磁感应信号，所述数据采集系统用于采集和处理所述探测组件探测的磁感应信号，所述上位机用于根据所述数据采集系统采集的磁感应信号和所述探测组件的离地高度计算变电站接地网的埋深。
2.如权利要求1所述的基于感应视磁阻抗法的变电站接地网埋深探测系统，其特征在于：所述激励源采用STM32芯片和窄带滤波器向变电站接地网注入频率固定、幅度可调的正弦激励电流，并且正弦激励电流通过D类定压式功率放大器后提高至1A～20A。
3.如权利要求1所述的基于感应视磁阻抗法的变电站接地网埋深探测系统，其特征在于：所述探测组件包括与所述数据采集系统和所述上位机依次连接的探测线圈、以及连接在所述探测线圈上的超声波传感器，所述探测线圈平行设置在地表上方，并且所述超声波传感器用于检测所述探测线圈的离地高度。
4.如权利要求3所述的基于感应视磁阻抗法的变电站接地网埋深探测系统，其特征在于：所述超声波传感器包括发射器、接收器以及单片机，所述发射器用于向地表发射超声波，所述接收器用于接收由地表反射的超声波，所述单片机用于根据所述发射器发射超声波和所述接收器接收超声波的时间差计算所述探测线圈的离地高度。
5.如权利要求1所述的基于感应视磁阻抗法的变电站接地网埋深探测系统，其特征在于：所述上位机还包括显示屏，所述显示屏用于显示所述变电站接地网的埋深。
6.一种基于感应视磁阻抗法的变电站接地网埋深探测方法，其特征在于：包括如下步骤，
S1：在两根引下线导体之间连接激励源，所述激励源用于向变电站接地网注入频率固定、幅度可调的的正弦激励电流，以激发地表的磁感应信号；
S2：将探测线圈平行安装在地表的上方以探测所述磁感性信号，并将探测到的所述磁感应信号传输至数据采集系统；
S3：利用超声波传感器检测所述探测线圈的离地高度，并将探测到的离地高度传输至数据采集系统；
S4：所述数据采集采集系统对接收的探测信号进行信号处理，并将信号处理结果和接收到的离地高度传输至上位机；
S5：上位机利用所述离地高度计算Z方向的感应视磁阻抗；
S6：上位机利用离地高度和感应视磁阻抗计算变电站接地网的埋深。
7.如权利要求6所述的基于感应视磁阻抗法的变电站接地网埋深探测方法，其特征在于：在步骤S4中，所述数据采集系统对接收的探测信号进行信号处理为所述数据采集系统对接收的探测信号依次进行前置放大处理、50Hz陷波处理以及滤波处理后，与0°参考信号和90°参考信号经过所述接收机的锁相放大器AD630处理，以获取磁感应信号的幅度和相位。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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