CN212031583U - 直流杂散电流干扰检测装置及系统 - Google Patents
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Abstract
一种直流杂散电流干扰检测装置，包括数据记录仪和参比电极，参比电极包括第一参比电极、第二参比电极和中心参比电极。直流杂散电流干扰源检测系统，包括分析终端以及上述直流杂散电流干扰检测装置，所述直流杂散电流干扰检测装置至少设置两台，均通过导线与分析终端电连接。直流杂散电流干扰检测装置通过成直角排列的三个参比电极，形成了简化十字线，从而能够测量相互垂直的两个方向的电位梯度，便于进行电位梯度的向量合成，得到杂散电流的电位梯度以及方向，不仅实现了杂散电流的检测，同时简化了设备结构，减小了参比电极的使用数量，参比电极之间间距无须满足特定要求，降低了参比电极布设的难度。
Description
技术领域
本实用新型属于埋地管道直流干扰防护技术领域，尤其涉及一种直流杂散电流干扰检测装置及直流杂散电流干扰源检测系统。
背景技术
当前，输配电线路逐渐增加，电气化铁路、地铁等轨道交通线路迅速发展，使大地中杂散电流水平大大增加，对埋地金属管道产生了严重的电化学腐蚀。
通过对埋地金属管道周围土壤中的杂散电流进行检测，才能够对杂散电流的干扰强度进行分析，得出干扰来源，有效降低或者消除杂散电流对埋地金属管道的影响。
目前对于分析直流杂散电流干扰，一种常用的方法是通过测量地表直流电位梯度的方式，进行杂散电流干扰强度和干扰来源的分析。现行标准中测量直流电位梯度采用的是十字线法，这种测量方法需要在管道附近适当位置的地面上布设4只相同的参比电极，4只参比电极分为两组，每组2只参比电极，其中1组应沿平行于管道的方向布设，另1组应沿垂直于管道的方向布设，每组中的两个参比电极之间的间距不宜小于20m，两组参比电极的电极间距应相同，两组参比电极应对称交叉分布，并且还需要两块直流电压表，每块直流电压表连接同一组中的两只参比电极。
由于采用十字线法进行直流电位梯度的测量，需要按照上述方式进行设备的布设，布设要求较高，操作繁琐，测量作业极为不便。另外，该方法使用直流电压表，需要人工读数，然后进行数据分析，测量准确性及效率不高，对于由地铁等引起的动态直流杂散电流干扰，不能及时准确的分析。
实用新型内容
本实用新型针对上述现有测量方式设备布设要求高、操作麻烦、准确性较低、测量效率不高的技术问题，提出一种直流杂散电流干扰检测装置及系统。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种直流杂散电流干扰检测装置，包括数据记录仪和参比电极，所述参比电极包括第一参比电极、第二参比电极和中心参比电极；
所述第一参比电极、第二参比电极和中心参比电极均通过导线与数据记录仪电连接；
第一参比电极和中心参比电极之间的连线垂直于第二参比电极和中心参比电极之间的连线。
作为优选，所述数据记录仪设置有电子罗盘。
一种直流杂散电流干扰源检测系统，包括分析终端以及上述直流杂散电流干扰检测装置，所述直流杂散电流干扰检测装置至少设置两台，均通过导线与分析终端电连接。
作为优选，所述直流杂散电流干扰检测装置中的数据记录仪设置有卫星时钟同步器和卫星定位器。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：
1、直流杂散电流干扰检测装置通过成直角排列的三个参比电极，形成了简化十字线，从而能够测量相互垂直的两个方向的电位梯度，便于进行电位梯度的向量合成，得到杂散电流的电位梯度以及方向，不仅实现了杂散电流的检测，同时简化了设备结构，减小了参比电极的使用数量，并且通过数据记录仪进行电位数据的收集和处理，相比于人工度数，能够更加准确的获得测量数据，使参比电极之间间距无须满足特定要求，降低了参比电极布设的难度。
2、通过设置的电子罗盘，能够测量参比电极之间连线所处方向，从而获得准确的杂散电流方向，使参比电极无须相对于管道平行设置或垂直设置，提高了参比电极布设的自由度。
3、通过设置卫星时钟同步器和卫星定位器，使多台直流杂散电流干扰检测装置通过分析终端组成直流杂散电流干扰源检测系统时，能够同步进行杂散电流的检测，并对测量位置进行定位，从而准确得到干扰源的位置。进一步将多个时刻干扰源的位置信息进行集合，还可得到干扰源的动态轨迹。
附图说明
图1为采用本实用新型直流杂散电流干扰检测装置进行直流杂散电流检测的示意图一；
图2为采用本实用新型直流杂散电流干扰检测装置进行直流杂散电流检测的示意图二；
图3为采用本实用新型直流杂散电流干扰源检测系统进行干扰源检测的示意图一；
图4为采用本实用新型直流杂散电流干扰源检测系统进行干扰源检测的示意图二；
以上各图中：1、数据记录仪；11、电子罗盘；12、卫星时钟同步器；13、卫星定位器；21、第一参比电极；22、第二参比电极；23、中心参比电极；3、分析终端；4、管道。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1至2所示，本实用新型提供一种直流杂散电流干扰检测装置，用于检测埋地管道4周围地表直流杂散电流的电流梯度，从而进行大地直流杂散电流干扰强度和干扰来源的分析。
直流杂散电流干扰检测装置包括数据记录仪1和参比电极。
参比电极包括第一参比电极21、第二参比电极22和中心参比电极23。
第一参比电极21、第二参比电极22和中心参比电极23均通过导线与数据记录仪1电连接，从而在接地时将检测到地表电位差发送至数据记录仪1，使数据记录仪1对电位差信息进行处理和存储。
第一参比电极21和中心参比电极23之间的连线作为第一连线，垂第二参比电极22和中心参比电极23之间的连线作为第二连线，第一连线与第二连线相互垂直，使两条连线构成直角坐标系，进行相互垂直的两个方向的电位差检测时，共用同一个中心参比电极23，相比于十字线法，减少了参比电极的使用数量。
如图1所示，直流杂散电流干扰检测装置进行直流杂散电流电位检测时，在管道4上方一侧的地面上，进行电极布设，将第一参比电极21、第二参比电极22和中心参比电极23接地，并使第一连线与管道4的布设方向垂直，从而使第二连线与管道4的布设方向平行。
进行数据采集，参比电极进行地表电位差检测，并进行参比电极之间间距的测量。
第一参比电极21、第二参比电极22和中心参比电极23同步检测对应接地位置，测得第一电位差VA和第二电位差VB并将其发送至数据记录仪1。
第一电位差VA为第一参比电极21与中心参比电极23之间的电位差，第二电位差VB为第二参比电极22与中心参比电极23之间的电位差。
测量第一参比电极21与中心参比电极23之间的间距k1以及第二参比电极22与中心参比电极23之间的间距k2。数据记录仪1上设置有作为人机接口的键盘，将k1和k2通过键盘输入并存储到数据记录仪1中。
数据记录仪1根据测出的第一电位差VA和第二电位差VB，计算同一时刻的第一电位梯度VV和第二电位梯度VP，
由于第一电位梯度VV和第二电位梯度VP相互垂直，通过勾股定理，数据记录仪将同一时刻的第一电位梯度VV和第二电位梯度VP进行向量合成，得到对应时刻的杂散电流电位梯度PG，同时得到该时刻杂散电流电位梯度PG与第一连线之间的第一夹角α1，而该时刻杂散电流电位梯度PG与第二连线之间第二夹角的角度为90°－α1。
根据杂散电流电位梯度PG的向量长度，能够得知该时刻直流杂散电流的电位梯度大小，从而能够对干扰强度进行分析。根据第一夹角α1，能够得知该时刻杂散电流相对于管道的偏斜角度，再根据管道的布设角度，能够获知杂散电流的方向，对杂散电流干扰的来源进行分析。
为了提高参比电极布设的自由度，数据记录仪1设置有电子罗盘11。
如图2所示，数据记录仪1设置电子罗盘11后，进行电极布设时，仅需要将第一参比电极21、第二参比电极22和中心参比电极23接地，无须考虑第一连线与管道布设方向之间的角度。
进行数据采集时，通过电子罗盘11测量第一连线相对于正北方向的夹角β，并将其发送至数据记录仪1。
当第一参比电极21和中心参比电极23之间的第一连线位于经线西侧时，夹角β为负角度，即为负值。当第一参比电极21和中心参比电极23之间的第一连线位于经线东侧时，夹角β为正角度，即为正值。经线即为子午线，罗盘上正南方向和正北方向的连线，指示南北方向。
进行向量合成时，数据记录仪1计算杂散电流电位梯度PG相对于正北方向夹角α，α＝α1+β，从而能够得知该时刻杂散电流电位梯度PG相对于正北方向偏移的角度α，直接得到杂散电流的准确方向，无须通过管道布设方向进行杂散电流方向的确定，使参比电极接地布设更加自由，提高设备使用灵活性。
如图3至4所示，本实用新型提供一种直流杂散电流干扰源检测系统，包括分析终端3以及上述直流杂散电流干扰检测装置。直流杂散电流干扰源检测系统中直流杂散电流干扰检测装置至少设置两台，每台直流杂散电流干扰检测装置的数据记录仪1均与分析终端3通讯连接。
数据记录仪1与分析终端3的通讯连接，可采用有线传输或无线传输，进行实时传输；也可在检测记录数据后，再连接分析终端3，将数据上传，供分析终端3进行分析处理。
为了实现同步检测，并对每台直流杂散电流干扰检测装置进行定位，直流杂散电流干扰检测装置中的数据记录仪1设置有卫星时钟同步器12和卫星定位器13
如图3所示，直流杂散电流干扰源检测系统进行动态干扰源检测时，设定多个检测位置，进行设备布设，每个检测位置上设置一台直流杂散电流干扰检测装置。
每台直流杂散电流干扰检测装置中的第一参比电极21、第二参比电极22和中心参比电极23接地，并使第一连线与管道4的布设方向垂直，从而使第二连线与管道4的布设方向平行。
进行数据采集，各台直流杂散电流干扰检测装置的数据记录仪1通过参比电极进行地表电位差检测，进行各台直流杂散电流干扰检测装置中参比电极之间间距的测量，对各台直流杂散电流干扰检测装置所处检测位置进行定位。
数据采集时，各台直流杂散电流干扰检测装置中的数据记录仪1均通过连接的卫星时钟同步器12同步运行，从而通过参比电极同步进行数据采集，并记录数据采集时的时间信息。
每台直流杂散电流干扰检测装置进行数据采集时，数据记录仪1通过第一参比电极21、第二参比电极22和中心参比电极23同步检测对应位置地表，测得多组相同时刻的第一电位差VA和第二电位差VB，并将其发送至数据记录仪1。
测量每台直流杂散电流干扰检测装置第一参比电极21与中心参比电极23之间的间距k1以及第二参比电极22与中心参比电极23之间的间距k2，并将k1和k2通过键盘输入到数据记录仪1中。
各台直流杂散电流干扰检测装置的数据记录仪1通过连接的卫星定位器13，测量其当前所处的检测位置，并将检测位置的位置信息上传至分析终端3。
进行数据处理，每一台直流杂散电流干扰检测装置的数据记录仪1进一步根据测得的多组相同时刻的第一电位差VA和第二电位差VB，计算多组同一时刻的第一电位梯度VV和第二电位梯度VP，
进行向量合成，每一台直流杂散电流干扰检测装置的数据记录仪1将同一时刻的第一电位梯度VV和第二电位梯度VP根据勾股定理进行向量合成，得到该时刻杂散电流电位梯度PG，同时得到该时刻杂散电流电位梯度PG与第一连线之间的第一夹角α1，并将该时刻杂散电流电位梯度PG和第一夹角α1通过上传至分析终端3。
各台直流杂散电流干扰检测装置将同一时刻得到的多个杂散电流电位梯度PG和对应的第一夹角α1上传至分析终端3。
进行干扰源获取，分析终端3建立地图，并根据收到的位置信息，在地图上标出各个检测位置。将管道4布设信息上传到分析终端3，分析终端3根据管道4布设信息在地图上标出管道4的路由，即在地图上能够示出管道4的布设轨迹以及管道4各个位置相对于正北方向的角度。分析终端3在每个检测位置上标记对应直流杂散电流干扰检测装置在同一时刻得到的杂散电流电位梯度PG，并根据第一夹角α1以及管道4相对于经线的角度，设定该时刻各个杂散电流电位梯度PG的方向。
分析终端3计算同一时刻各个杂散电流电位梯度PG的交点在地图上的位置，从而得出该时刻干扰源的位置信息。
根据上述方式，分析终端3在一个时刻即可得到一个干扰源的位置。直流杂散电流干扰源检测系统将多个时刻的干扰源位置信息进行汇总，即可得到一个连续的干扰源位置轨迹，从而能够对干扰源的动态情况进行分析。
如图4所示，当数据记录仪1设有电子罗盘11时，动态干扰源检测系统进行干扰源检测的过程，能够得到简化。
进行设备布设时，每台直流杂散电流干扰检测装置布设到对应的测量位置后，仅需要将第一参比电极21、第二参比电极22和中心参比电极23接地，无须考虑第一连线与管道4布设方向之间的角度。
进行数据采集时，每台直流杂散电流干扰检测装置通过电子罗盘11测量其第一连线相对于正北方向的夹角β，并将其发送至数据记录仪1。当第一参比电极21和中心参比电极23之间的第一连线位于经线西侧时，夹角β为负角度，即为负值。当第一参比电极21和中心参比电极23之间的第一连线位于经线东侧时，夹角β为正角度，即为正值。
进行向量合成时，各台直流杂散电流干扰检测装置的数据记录仪1计算该时刻杂散电流电位梯度PG相对于正北方向的夹角α，α＝α1+β，从而能够得知该时刻杂散电流电位梯度PG相对于正北方向偏移的角度α。数据记录仪1将方向夹角α上传至分析终端3。
进行干扰源获取时，根据方向夹角α将同一时刻的各个杂散电流电位梯度PG标记到对应直流杂散电流干扰检测装置的位置上，能够直接设定各个杂散电流电位梯度PG的准确方向，无须根据第一夹角α1以及管道相对于经线的角度进行计算，提高了杂散电流电位梯度PG在地图上标定的准确性，每台直流杂散电流干扰检测装置的参比电极能够自由布设，不依赖管道的布设方向，不会增加杂散电流电位梯度PG方向确定的难度。
Claims (4)
1.一种直流杂散电流干扰检测装置，其特征在于，包括数据记录仪和参比电极，所述参比电极包括第一参比电极、第二参比电极和中心参比电极；
所述第一参比电极、第二参比电极和中心参比电极均通过导线与数据记录仪电连接；
第一参比电极和中心参比电极之间的连线垂直于第二参比电极和中心参比电极之间的连线。
2.根据权利要求1所述的直流杂散电流干扰检测装置，其特征在于，所述数据记录仪设置有电子罗盘。
3.一种直流杂散电流干扰源检测系统，其特征在于，包括分析终端以及权利要求1或2所述直流杂散电流干扰检测装置，所述直流杂散电流干扰检测装置至少设置两台，均与分析终端通讯连接。
4.根据权利要求3所述直流杂散电流干扰源检测系统，其特征在于，所述直流杂散电流干扰检测装置中的数据记录仪设置有卫星时钟同步器和卫星定位器。
Priority Applications (1)
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| CN202020682647.8U CN212031583U (zh) | 2020-04-28 | 2020-04-28 | 直流杂散电流干扰检测装置及系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113917213A (zh) * | 2021-09-17 | 2022-01-11 | 威凯检测技术有限公司 | 一种用于核查传导骚扰抗扰度测试系统的电压表 |
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2020
- 2020-04-28 CN CN202020682647.8U patent/CN212031583U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN113917213A (zh) * | 2021-09-17 | 2022-01-11 | 威凯检测技术有限公司 | 一种用于核查传导骚扰抗扰度测试系统的电压表 |
| CN113917213B (zh) * | 2021-09-17 | 2024-04-12 | 威凯检测技术有限公司 | 一种用于核查传导骚扰抗扰度测试系统的电压表 |
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