[发明专利]一种基于磁效应的接地网安全状态评估装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统检测技术领域，特别是涉及一种基于磁效应的接地网安全状态评估装置及方法。

背景技术

变电站的安全运行直接影响着电力系统的安全可靠性，而接地网的完整可靠性又是变电站的安全保障。构成接地网的均压导体埋设在地下，大多采用扁钢，圆钢等钢制材料，由于施工时的焊接不良、漏焊、接地短路电流电动力的作用，特别是土壤多年的严重腐蚀，使得均压导体之间存在电气连接不良的情况，致使接地网接地性能变坏。当发生雷击或者接地短路时，可能造成严重的经济损失和社会影响。因此，找到一种能快速方便地对接地网安全状态进行检测的装置及方法、进而采取相应的防护措施已成为电力行业现有接地网运行维护工作中亟待解决的问题。

目前，针对接地网安全性状态的检测方法主要有三种：一是基于电路理论，通过建立故障诊断方程并结合相应优化算法实现接地网的故障诊断，通过编程实现了数值模型的计算机求解，但该方法运算较为复杂，诊断方程病态程度较高影响诊断精度，且当接地网仅局部存在轻微故障时难以通过该方法得到识别诊断。二是基于电场理论，通过向接地网注入激励电流探测地表电位分布，从而对接地网进行故障诊断，但该方法所需测点较多工作量大，且有可能出现由于现场检测不准确而导致故障点的误判或漏判的情形。三是基于电磁场理论，通过向接地网注入激励电流探测地表的磁感应强度，根据磁感应强度的分布特征对接地网进行故障诊断，但现有对地表面磁感应强度的测试点布置需覆盖整个接地网，而实际应用中受制于变电站现场情况，难以实现对所有测点的磁感应强度进行准确测量，且对大型接地网来说存在工作量较大的问题。针对以上的问题，本发明针对接地网的安全状态评估提出了一种基于磁效应的接地网安全状态评估装置及方法，对接地网的故障判断提供了一种新的方法。

发明内容

基于此，本发明针对克服现有技术存在的缺陷，提供一种基于磁效应的接地网安全状态评估装置及方法，该装置集发生、采集、分析于一体，结构简单，操作方便且安全可靠，通过设计的测试及分析方法得到接地网的地表磁感应强度分布，能够实现对变电站接地网安全状态的高效、准确判断。

其技术方案如下：

一种基于磁效应的接地网安全状态评估装置，其特征在于，用于产生激励电流的多频激励电源100的输出端通过铜棒电极130和变电站内接地网与大地构成回路，所述铜棒电极离电流注入点较远处插入接地网边缘，所述多频激励电源为发生装置；信号控制平台210提供对多频激励电源100的控制并通过与数据处理模块240与图形处理模块230构成信号连接；记录电压幅值的信号采集模块270置于待采集路径上，其采集的信号通过信号处理模块260和无线通信模块250后无线传输至信号控制平台210；

所述信号采集装置270放在接地网上方的地表或地下；信号采集装置270由固定单元与测量单元两部分构成，固定单元由两组方形绝缘板构成，每组绝缘板由绝缘杆呈直角支撑；测量单元由铁芯和绕制在铁芯外的探测线圈构成，铁芯固定在绝缘板上，铁芯上探测线圈的端头与信号处理模块260连接；

由上所有装置和模块组成一个完整检测评估系统。

进一步地，所述多频激励电源输出幅值在2-50A的电流，频率在100Hz-1000Hz可调，由信号控制平台控制；与接地网、电缆、铜棒电极和大地构成回路。

进一步地，所述控制平台有通讯接口，通过信号线与多频激励电源连接，向多频激励电源发出电流幅值与频率指令；所述信号控制平台通过无线通信模块与信号采集模块通信，用于控制和接收信号采集模块的感应电压信号以及无线通信模块发出的处理过的数据信息。

进一步地，所述信号处理模块由陷波器、放大器、带通滤波器、示波器组成；探测线圈将磁感应强度信号转变为感应电压信号，后经工频陷波、信号放大和带通滤波处理后，用示波器采集并提取信号。

本发明的目的还在于为上述装置提供一种应用的方法，信号采集装置270放在接地网上方的地表或地下，所采集的电流信号通过无线通信模块与信号控制平台进行数据交换，通过分析对比由CDEGS计算得到的地表标准磁场强度分布得到正常与故障情况下的地表磁场强度分布，显示在上位机图形窗口中，对接地网安全状态进行评估。

其具体步骤包括：

步骤1：使用数值仿真软件计算正常工况下变电站接地网的理论地表面磁感应强度；

步骤2：针对某一具体的变电站接地网，按要求布置电流注入点和用于回流的铜棒电极；

步骤3：根据变电站接地网现场情况，分批次同时检测位于X方向上的所有接地导体，设计探测线圈的检测路径；