CN113219301A - 一种接地网的电磁参量检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冻土区接地网故障诊断技术领域，尤其为一种接地网的电磁参量检测方法,基于频率域电磁场理论的接地网电磁参量检测系统，包括信号发射模块和信号接收模块，所述信号发射模块作为激励电源，还包括用于连接发射机和接收机的同步子系统，所述接地网的电磁参量检测方法包括如下步骤：预估待测边界；测试同步子系统，选择电流注入点；预测量；正式测量；本发明的检测方法，较佳地适用于冻土区接地网的故障诊断，无需对现场接地网进行挖掘，也不受现场运行条件的限制，同时，该方法实施简单便捷，成本低，装置转移方便，在保证检测工作便捷进行的前提下，也大大提高了检测的准确度，对冻土区的接地网防护具有十分重大的意义。
Description
技术领域
本发明属于冻土区接地网故障诊断技术领域，具体涉及一种接地网的电磁参量检测方法。
背景技术
我国极端区域分布较广，以风沙环境、脆弱地质环境和高寒冻土环境最为典型，这些极端环境给输变电工程设计与运维带来了系列挑战，特别是在东北地区这种高严寒的独特自然天气下，冻土对接地网的影响分析显得格外重要，当接地网投运后，由于接地网常年埋在冻土环境之中，接地网的腐蚀问题逐渐暴露出来，如果不及时检测接地网腐蚀状态，可能使接地导体变细甚至断裂，破坏接地网的原有结构，使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的现象，与此同时，如果该电力系统遭受雷击或发生短路故障，不仅会给运行人员带来危险，更易造成检测和控制设备误动作、不动作而扩大事故。
近年来，腐蚀段及断裂点的判断和查找已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，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，然后抽样挖开检查，这种方法带有盲目性、工作量大、速度慢，不能准确地判断腐蚀程度和断点；同时，每次停电检修都不可避免地带来许多经济损失，该方法的实际操作具有一定困难。
经过调研，国内外有关埋地金属网腐蚀的检测方法和技术有大量基础性研究，大多将接地网看成电阻性网络，通过测量得到接地网支路导体电阻的变化值，进而判断接地网的腐蚀点和腐蚀程度，该方法要求准确知道地网的结构，对运行多年的旧地网难以准确建模，而且当接地网局部出现严重腐蚀或断点时，由于两部分接地网间的互电阻作用，准确测量引线间电阻值是很困难的。
鉴于此，针对冻土地区开展接地网的无损检测技术研究，在不开挖的前提下实现接地网位置、结构和腐蚀点位置等多维信息的无损探测和特征提取，并研制一种简便、准确、不受现场运行条件干扰和限制，在不停电和非开挖的情况下，对接地网腐蚀点进行有效检测的系统具有非常重要的理论和现实意义。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种接地网的电磁参量检测方法，具有检测方便、抗干扰能力强以及无损检测的特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种接地网的电磁参量检测方法,基于频率域电磁场理论的接地网电磁参量检测系统，包括信号发射模块和信号接收模块，所述信号发射模块作为激励电源，其包括发射机和发射电极，所述信号接收模块包括接收机、传感线圈和信号调理，还包括用于连接发射机和接收机的同步子系统，所述接地网的电磁参量检测方法包括如下步骤：
步骤一：预估待测边界，以200m×200m划定待测场地的平面边界，确定测量原点X和Y方向，每个方向上剖面的个数划定为6个，每个剖面上测试点的个数划定为7个；
步骤二：测试同步子系统，在所划定的测量场地范围内，对现场的同步信号进行检测；
步骤三：选择电流注入点，根据预估的接地网方位和走向，从现场接地网引下线中选取一对，作为电流注入点；
步骤四：预测量，将发射机的输出端接到所选的电流注入点上，设定发射频率和电流大小，启动发射机；
步骤五：接收机从原点出发，沿X方向前进，到达边界即为一个剖面，调转90°，沿Y方向前进一个剖面的间隔，再沿X反方向前进到达另一个边界，为第二个剖面，以此类推，直到走完所有剖面；
步骤六：正式测量，推动接收机，重复预测量时接收机的行进路线，在每个测试点处停留，对信号进行采样，每次采样时间为2-5秒，采样结束后保存数据，继续前进，直到所有剖面测完。
步骤其七：将检测结果输入接地网故障诊断系统中，得到故障诊断图像。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤二中测试同步子系统包括：
S1：在所划定的测量场地范围内，将接收机放置到距离发射机最远的待测点处、大树或建筑物遮挡处及随机选取的测试点处，测试无线同步信号的可靠性，并校对同步时钟；
S2：若现场存在同步信号盲区，则改用一根备用的铜芯电缆连接发射机和接收机，供同步使用。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤三中，注入点的位置为靠近接地网边界的引下线，且两个注入点的连线与X、Y方向成一定的夹角。
作为本发明的一种优选技术方案，感应磁阻抗频率曲线具体为：
式中，i为接收机单次采样的采点数值，Ui为感应电压，Ii为注入电流。
作为本发明的一种优选技术方案，所述感应电压
式中，S为线圈横截面积，N为线圈匝数，若测量通道总增益为A，Bxm为x方向的磁感应强度幅值，fc为激励电流频率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的检测方法，较佳地适用于冻土区接地网的故障诊断，无需对现场接地网进行挖掘，也不受现场运行条件的限制，同时，该方法实施简单便捷，成本低，装置转移方便，在保证检测工作便捷进行的前提下，也大大提高了检测的准确度，对冻土区的接地网防护具有十分重大的意义。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中现场实施方案示意图；
图中：1、发射机；2、传感线圈；3、信号调理；4、测试点；5、剖面。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图2，本发明提供以下技术方案：一种接地网的电磁参量检测方法,基于频率域电磁场理论的接地网电磁参量检测系统，包括信号发射模块和信号接收模块，信号发射模块作为激励电源，其包括发射机1和发射电极，信号接收模块包括接收机、传感线圈2和信号调理3，还包括用于连接发射机1和接收机的同步子系统，接地网的电磁参量检测方法包括如下步骤：
步骤一：预估待测边界，以200m×200m划定待测场地的平面边界，确定测量原点X和Y方向，每个方向上剖面5的个数划定为6个，每个剖面上测试点4的个数划定为7个；
步骤二：测试同步子系统，在所划定的测量场地范围内，对现场的同步信号进行检测；
步骤三：选择电流注入点，根据预估的接地网方位和走向，从现场接地网引下线中选取一对，作为电流注入点；
步骤四：预测量，将发射机1的输出端接到所选的电流注入点上，设定发射频率和电流大小，启动发射机1；
步骤五：接收机从原点出发，沿X方向前进，到达边界即为一个剖面5，调转90°，沿Y方向前进一个剖面5的间隔，再沿X反方向前进到达另一个边界，为第二个剖面5，以此类推，直到走完所有剖面5；
步骤六：正式测量，推动接收机，重复预测量时接收机的行进路线，在每个测试点4处停留，对信号进行采样，每次采样时间为2-5秒，采样结束后保存数据，继续前进，直到所有剖面5测完。
步骤其七：将检测结果输入接地网故障诊断系统中，得到故障诊断图像。
具体的，根据附图1所示，本实施例中，步骤二中测试同步子系统包括：
S1：在所划定的测量场地范围内，将接收机放置到距离发射机1最远的待测点处、大树或建筑物遮挡处及随机选取的测试点4处，测试无线同步信号的可靠性，并校对同步时钟；
S2：若现场存在同步信号盲区，则改用一根备用的铜芯电缆连接发射机1和接收机，供同步使用。
具体的，根据附图1所示，本实施例中，步骤三中，注入点的位置为靠近接地网边界的引下线，且两个注入点的连线与X、Y方向成一定的夹角。
具体的，根据附图1所示，本实施例中，感应磁阻抗频率曲线具体为：
式中，i为接收机单次采样的采点数值，Ui为感应电压，Ii为注入电流。
具体的，根据附图1所示，本实施例中，感应电压
式中，S为线圈横截面积，N为线圈匝数，若测量通道总增益为A，Bxm为x方向的磁感应强度幅值，fc为激励电流频率；
在实际检测时，本实施例为选择110kV变电站的小型变电站进行电磁参量的测试，采用多根深钻的垂直接地电极来降低冻土层接地电阻，垂直接地电极的长度为超过冻土层以下2m的区域，能够降低冻土层环境对测量结果的影响；
在实际检测过程中，注入10A、100Hz的正弦波电流，当接地网出现断点故障时，接地网土壤表面的磁感应强度会发生相应变化，进行了地网无损测量，获得了接地网故障断点数目分布情况。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种接地网的电磁参量检测方法,基于频率域电磁场理论的接地网电磁参量检测系统，包括信号发射模块和信号接收模块，所述信号发射模块作为激励电源，其包括发射机(1)和发射电极，所述信号接收模块包括接收机、传感线圈(2)和信号调理(3)，还包括用于连接发射机(1)和接收机的同步子系统，其特征在于，所述接地网的电磁参量检测方法包括如下步骤：
步骤一：预估待测边界，以200m×200m划定待测场地的平面边界，确定测量原点X和Y方向，每个方向上剖面(5)的个数划定为6个，每个剖面上测试点(4)的个数划定为7个；
步骤二：测试同步子系统，在所划定的测量场地范围内，对现场的同步信号进行检测；
步骤三：选择电流注入点，根据预估的接地网方位和走向，从现场接地网引下线中选取一对，作为电流注入点；
步骤四：预测量，将发射机(1)的输出端接到所选的电流注入点上，设定发射频率和电流大小，启动发射机(1)；
步骤五：接收机从原点出发，沿X方向前进，到达边界即为一个剖面(5)，调转90°，沿Y方向前进一个剖面(5)的间隔，再沿X反方向前进到达另一个边界，为第二个剖面(5)，以此类推，直到走完所有剖面(5)；
步骤六：正式测量，推动接收机，重复预测量时接收机的行进路线，在每个测试点(4)处停留，对信号进行采样，每次采样时间为2-5秒，采样结束后保存数据，继续前进，直到所有剖面(5)测完；
步骤其七：将检测结果输入接地网故障诊断系统中，得到故障诊断图像。
2.根据权利要求1所述的一种接地网的电磁参量检测方法，其特征在于：所述步骤二中测试同步子系统包括：
S1：在所划定的测量场地范围内，将接收机放置到距离发射机(1)最远的待测点处、大树或建筑物遮挡处及随机选取的测试点(4)处，测试无线同步信号的可靠性，并校对同步时钟；
S2：若现场存在同步信号盲区，则改用一根备用的铜芯电缆连接发射机(1)和接收机，供同步使用。
3.根据权利要求1所述的一种接地网的电磁参量检测方法，其特征在于：所述步骤三中，注入点的位置为靠近接地网边界的引下线，且两个注入点的连线与X、Y方向成一定的夹角。
4.根据权利要求1所述的一种接地网的电磁参量检测方法，其特征在于：感应磁阻抗频率曲线具体为：
式中，i为接收机单次采样的采点数值，Ui为感应电压，Ii为注入电流。
5.根据权利要求4所述的一种接地网的电磁参量检测方法，其特征在于：所述感应电压
式中，S为线圈横截面积，N为线圈匝数，若测量通道总增益为A，Bxm为x方向的磁感应强度幅值，fc为激励电流频率。
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