CN110441660A - 基于电磁波检测技术的接地网断点诊断装置及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电磁波检测技术的接地网断点诊断装置及使用方法，它包括：显示终端，其特征在于：显示终端与探测主机连接；所述探测主机包括信号处理主机，信号处理主机分别与电磁波发射单元和电磁波接收单元连接；解决了现有技术通过接地网两根上引导体注入异频的正弦激励电流，测量地表磁感应强度的分布特征来诊断接地网断点故障。由于接地网所处的变电站电气设备较多，且电压等级较高，在进行磁场测量时，周围高压设备及地埋电缆测量线圈的电磁干扰严重，测量结果较难分辨，增加了接地网探测诊断的难度等技术问题。

Description

基于电磁波检测技术的接地网断点诊断装置及使用方法
技术领域
本发明属于接地网诊断技术，尤其涉及一种基于电磁波检测技术的接地网断点诊断装置及使用方法。
背景技术
变电站接地网是维护变电站电力设备、系统稳定运行和输配电供电可靠性、保障电力运维人员和电气设备安全所必须的重要装置。及时进行隐患排查，诊断和发现接地网的缺陷，是提高变电站安全性，降低变电站电力事故发生率和巨大经济损失的极其重要的、有效的保障措施。接地网常年埋设于地下，由于埋设施工时偷工减料或者焊接工艺差、防腐措施不到位、雷电冲击电流电动力作用、加上受土壤化学成分影响等因素，腐蚀断裂情况严重，其将直接导致接地网的接地电阻升高，接地性能极具下降，一旦发生电气设备短路故障或雷电流冲击，其接地极不能进行良好的将短路电流引至地下，将严重损坏电气设备，引发电力事故。
现有技术在接地网缺陷隐患排查方面，电力企业主要是通过抽样的方式，对接地网做局部接地电阻测试，当测量得出某段极地导体电阻值超出正常范围时，即可判断该段导体存在严重腐蚀或断裂，对该区域进行开挖和修缮，此方法受引下线数量及布置的限制，只能对局部区域进行初步诊断，测量速度慢，耗费大量人力、物力，且无法准确判断出接地网的腐蚀程度和断裂情况。因此，亟待一种有效的、快速的接地网无损检测手段，实现接地网缺陷的探测和诊断。
国内外专家学者对接地网的缺陷诊断做了大量研究，关于接地网断点诊断的文章层出不穷，主要有电网络节点法、电化学法、大电流法、磁场检测法等。而电网络节点和电化学法需依赖图纸，且受接地引下线分布的限制，难以对整个接地网进行完整的测量和诊断。大电流法则通过接地极注入高压大电流，需要停电检测，工作开展难度大，且易发生人身安全事故。近几年，国内有专家在加拿大F.Dawalibi研究组研究的基于电磁场理论的接地网频域分析诊断方法的基础上，提出通过接地网两根上引导体注入异频的正弦激励电流，测量地表磁感应强度的分布特征来诊断接地网断点故障。由于接地网所处的变电站电气设备较多，且电压等级较高，在进行磁场测量时，周围高压设备及地埋电缆测量线圈的电磁干扰严重，测量结果较难分辨，增加了接地网探测诊断的难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于电磁波检测技术的接地网断点诊断装置及使用方法，以解决现有技术通过接地网两根上引导体注入异频的正弦激励电流，测量地表磁感应强度的分布特征来诊断接地网断点故障。由于接地网所处的变电站电气设备较多，且电压等级较高，在进行磁场测量时，周围高压设备及地埋电缆测量线圈的电磁干扰严重，测量结果较难分辨，增加了接地网探测诊断的难度等技术问题。
本发明的技术方案是：
一种基于电磁波检测技术的接地网断点诊断装置，它包括：显示终端，显示终端与探测主机连接；所述探测主机包括信号处理主机，信号处理主机分别与电磁波发射单元和电磁波接收单元连接。
所述电磁波发射单元外置有信号发射天线；电磁波接收单元设置有信号接收天线。
所述显示终端为笔记本电脑或台式机；显示终端通过无线或有线与信号处理主机连接。
所述的一种基于电磁波检测技术的接地网断点诊断装置的使用方法，其特征在于它包括：
步骤1、确定接地网导体走向；
步骤2、在导体上方，用探测主机垂直于接地导体做来回切割导体的探测；
步骤3、通过反射回波信号强度，判断导体断点情况；
步骤4、沿着接地导体方向移动探测主机进行全线探测。
所述确定接地网导体走向的方法为：在待测变电站的角落，找出一根离该角落最近的接地引下线，移动探测主机以该接地线为圆点，以1米为半径，以顺时针或逆时针绕一圈进行检测，当监控终端界面出现双曲线时，即判定该点处存在接地导体，该点与圆点连接即可确定这根接地导体的走向。
步骤3所述通过反射回波信号强度判断导体断点情况的方法为：当反射回波信号与正常状态下所检测的接地导体反射回波信号相比强度减弱时，即判断该探测点处接地网存在断点。
步骤4所述沿着接地导体方向移动探测主机进行全线探测的方法为：沿着接地导体方向移动探测主机进行全线探测，每次测量时探测主机的水平移动距离小于探测主机外壳宽度。
本发明有益效果：
本发明通过电磁波发射单元，借助发射天线向地下发射一定频率的电磁波信号，电磁波在地下传播过程可以粗略考虑为电磁波经过双程传播时间后，地下物体所反射的回波信号混合着大量杂波经过与发射过程相逆的过程传播到接收单元，经过接收天线的耦合，成为模拟信号进入信号处理主机，采样保持为离散的数字信号，信号处理主机经过信号处理系统对回波信号进行适当处理以抑制噪声、消除杂波、平滑曲线，然后借助显示设备显示出来；因为电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形都将随着通过介质的电特性以及几何形态而变化，所以可依据接收到的图像信息来判读回波的双程传播时间、幅度以及波形资料，从而可推断地下目标的位置及状态。由于金属与土壤的介电常数相差大，接地导体扁钢与土壤具有明显的介电性差异，因此其反射回波的差异也较为显著。当接地导体出现断点时，其结构发生了明显改变，在电磁波探测装置检测时，其相应的反射回波信号也会有相应改变。依据此原理，能够在非开挖状态下诊断出地下接地网导体的断裂情况，并定位断点具体位置。
本发明利用电磁波检测，根据检测步骤可实现接地导体全线的断点检测，省去了大量的开挖时间，大幅降低了工作量，提高了检修工作效率；
本发明能够实现非开挖状态下接地导体断点探测，可具体定位到接地导体的断点位置（即探测设备下方）；
本发明所采用的电磁波检测技术准确性佳，当接地导体断点开口大于等于1.5cm时，可诊断出断点情况。
本发明的检测方法无需外接电源和注入激励电流信号，可单人操作，使用方便，操作简单；
解决了现有技术通过接地网两根上引导体注入异频的正弦激励电流，测量地表磁感应强度的分布特征来诊断接地网断点故障。由于接地网所处的变电站电气设备较多，且电压等级较高，在进行磁场测量时，周围高压设备及地埋电缆测量线圈的电磁干扰严重，测量结果较难分辨，增加了接地网探测诊断的难度等技术问题。
附图说明：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明具体实施方式中断点检测示意图；
图3为本发明具体实施方式中导体正常时候回波示意图；
图4为本发明具体实施方式中导体断点时候回波示意图。
图中：1——接地导体AB，A、B为导体两端面。
2为探测路线，沿着接地导体端面A至端面B的方向进行探测。
3为点位探测，电磁波检测装置垂直于AB导体做切割导体运动，实现接地导体的探测，ab为探测装置宽度。
4为ab为电磁波探测装置外壳宽度，aa’为检测时探测装置水平移动距离，此处aa’<ab。
5为接地导体断点示意。
具体实施方式
一种基于电磁波检测技术的接地网断点诊断装置，它包括显示终端，显示终端与探测主机通过无线或有线以太网连接或通过RS232连接；所述探测主机包括信号处理主机，信号处理主机分别与电磁波发射单元和电磁波接收单元通过RS232或RS485等连接。
所述电磁波发射单元外置有信号发射天线；电磁波接收单元设置有信号接收天线。
发射频率800MHz。
所述显示终端为笔记本电脑或台式机；显示终端通过无线或有线与信号处理主机连接。
在本发明中所述的探测主机也称为检测装置或探测装置。
检测步骤如下：
1、确定接地网导体走向：在变电站某一角落，找到一根离该墙角最近的接地引下线，探测主机以该接地线为圆点，以1米为半径，顺时针或者逆时针绕一圈进行检测，当软件界面出现双曲线时，即可判定该点处存在接地导体，该点与圆点连接即可确定这根接地导体的走向，顺着此方向继续探测即可绘制出接地网结构。（已有图纸情况下，可省略此步骤）
2、在已知接地导体走向的情况下，在导体上方，用探测主机垂直于接地导体做来回切割导体的探测。
3、一个点位探测结束后通过探测软件界面显示的反射回波信号强度，判断导体断点情况，当反射回波信号与正常状态下所检测的接地导体反射回波信号相比强度减弱时，即可判断该探测点处接地网存在断点，并保存探测数据。
4、沿着接地导体方向移动探测主机进行全线探测，每次测量时探测主机的水平移动距离需小于探测装置外壳宽度，假设探测主机外壳宽度为ab,水平移动距离为aa’，规定1/2ab<aa’<ab。
断点诊断方法：
通过试验验证该技术的科学性，搭建接地网扁钢不同开断程度的实验平台，开展接地网断点诊断试验。实验用两根同规格型号的扁钢搭建模拟平台，通过移动两根导体使其产生不同间距（模拟断点开口），接地扁钢宽40mm,厚4mm（常规接地扁钢）。分别开展扁钢完好、断口1.5cm、断口3cm的检测实验，在同一位置，垂直于扁钢，通过前进后退做切割导体两次的方法探测扁钢状态，所获得波形数据具有左右对称的特点，便于查看和分析。对所测得的回波信号进行滤波、杂波抑制、平滑处理等，与正常情况下相比，经波形对比发现，扁钢断口为1.5cm、3cm时的反射信号波形强度依次减弱，断口在1.5cm和3cm情况下反射信号波形强度与扁钢完好情况下的回波信号强度相比明显减弱，电磁波回波信号波形如图3和4所示。
各个图中方框中为两次回波信号的双曲线，双曲线的颜色越黑，表示反射回波信号越强，红色箭头指向的双曲线位置处，随着断口大小的增大，颜色越浅，其电磁波信号强度越弱，依据此特征，可通过与相邻正常状态下的接地导体电磁波回波信号的对比，诊断出接地网导体是否存在断点。

Claims (7)

1.一种基于电磁波检测技术的接地网断点诊断装置，它包括：显示终端，其特征在于：显示终端与探测主机连接；所述探测主机包括信号处理主机，信号处理主机分别与电磁波发射单元和电磁波接收单元连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁波检测技术的接地网断点诊断装置，其特征在于：所述电磁波发射单元外置有信号发射天线；电磁波接收单元设置有信号接收天线。
3.根据权利要求1所述的一种基于电磁波检测技术的接地网断点诊断装置，其特征在于：所述显示终端为笔记本电脑或台式机；显示终端通过无线或有线与信号处理主机连接。
4.如权利要求1所述的一种基于电磁波检测技术的接地网断点诊断装置的使用方法，其特征在于它包括：
步骤1、确定接地网导体走向；
步骤2、在导体上方，用探测主机垂直于接地导体做来回切割导体的探测；
步骤3、通过反射回波信号强度，判断导体断点情况；
步骤4、沿着接地导体方向移动探测主机进行全线探测。
5.根据权利要求4所述的一种基于电磁波检测技术的接地网断点诊断装置的使用方法，其特征在于：所述确定接地网导体走向的方法为：在待测变电站的角落，找出一根离该角落最近的接地引下线，移动探测主机以该接地线为圆点，以1米为半径，以顺时针或逆时针绕一圈进行检测，当监控终端界面出现双曲线时，即判定该点处存在接地导体，该点与圆点连接即可确定这根接地导体的走向。
6.根据权利要求4所述的一种基于电磁波检测技术的接地网断点诊断装置的使用方法，其特征在于：步骤3所述通过反射回波信号强度判断导体断点情况的方法为：当反射回波信号与正常状态下所检测的接地导体反射回波信号相比强度减弱时，即判断该探测点处接地网存在断点。
7.根据权利要求4所述的一种基于电磁波检测技术的接地网断点诊断装置的使用方法，其特征在于：步骤4所述沿着接地导体方向移动探测主机进行全线探测的方法为：沿着接地导体方向移动探测主机进行全线探测，每次测量时探测主机的水平移动距离小于探测主机外壳宽度。
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