[发明专利]一种基于注入电流式多场耦合的接地网故障诊断方法及装置

说明书

一种基于注入电流式多场耦合的接地网故障诊断方法，基于注入电流式多场耦合原理，通过向接地网注入脉冲电流，由脉冲电流和脉冲磁场作用产生力声源，力声源产生声信号，通过声信号特征判断接地网状态。故障诊断装置置于接地网上方地面，脉冲电流源的输出端连接接地网接地引下线，发射的脉冲电流在地下接地网内流动并产生脉冲磁场，脉冲电流和脉冲磁场在接地网金属中产生振动力声源，力声源激发的声信号由布置在接地网上方地面的声传感器阵列接收。声信号接收电路对声信号进行宽带低噪声放大、带通滤波及模数转换。数据处理及故障诊断单元根据接地网完好、腐蚀及断裂情况下检测到声波的不同来判断腐蚀情况，提取异常信号，诊断接地网的故障。

技术领域

本发明涉及一种接地网故障诊断，特别涉及一种注入电流式多场耦合的接地网故障诊断方法及装置。

背景技术

接地网在电力系统安全可靠运行方面起着重要的作用，对保护站内工作人员的人身安全和各种电气设备的正常运行至关重要，其接地性能一直受到生产运行部门的重视。目前，镀锌钢是国内变电站地网较为常用的接地导体材料，经过长时间的运行，在多雨和沿海地区，随着使用年限的增加，易发生腐蚀，按照土壤腐蚀性的强弱不同，接地导体在土壤中的年腐蚀率在2.0mm-8.0mm间不等，严重时甚至会发生断裂，除此之外，在施工过程当中地网的不良焊接、虚焊、漏焊以及来自土壤的腐蚀、接地短路电流的电动力作用等，可引起地网各均压带之间或接地引下线与均压带之间存在电气连接不良的故障点，不可避免的导致地网的安全性能遭到严重破坏，原来经过精心设计的接地网由于结构被改变，不能为故障电流和雷电流提供有效的泄流通道，人身安全和设备安全受到严重威胁。

一旦发生由于接地网故障导致电力系统事故，后果是较为严重的。短路电流通过接地引下线流入地网，地网故障而不能快速泄流就会导致电力系统中性点发生偏移电位升高，同时地面电位升高，给变电运行人员的人身安全带来严重威胁。而反击过电压和电缆皮环流造成二次设备的绝缘能力遭到破坏，同时高压窜入控制室，因其监测和控制设备误动作或拒动从而扩大事故范围，造成巨大的经济损失和社会影响。在我国，因接地网腐蚀、发生断裂等缺陷引起的电力系统的事故时有发生，每次事故都会造成巨大的经济损失，每次造成的直接经济损失都在几百万元至几千万元。

对接地网进行缺陷诊断，既具有宏观性，即要整体评估接地网的状态，又具有微观性，即准确定位缺陷所在位置，需要通过宏观测量接地网的状态量对接地网微观下的局部腐蚀情况或断点位置进行诊断。而接地网一般面积很大，又深埋在土壤中，直接检测难度大、工作量大，局部的缺陷对于接地网整体特征参量的影响不大，即整体测量接地网的参数难以反映局部特征，目前对于接地网缺陷的各种诊断方法准确性不高，灵敏度较低。

目前电网故障诊断方法主要有电网络方法、电磁场方法以及电化学方法等。电网络方法在强屏蔽或者散流作用下，同时由于接地网间互电阻作用，接地网网格导体两个可触及节点间的电阻值往往没有明显的变化，接地网导体局部出现断口时地表电位差变化很小，故接地网局部发生腐蚀断裂时很难仅仅通过外部接地电阻、跨步电势、电位分布、接触电势等参数进行准确判断。现有电磁场方法直接应用接地网腐蚀前网络拓扑和各边界条件引入麦克斯韦方程，得到接地网的地表电位分布或磁场分布，然后通过测量与计算结果的比较，进行腐蚀程度的判断。在获得各点电位分布的同时，能够很好地了解电网的运行状况。但是电磁场具有矢量特性，很容易受到外界干扰，影响测量的准确性进而影响腐蚀程度的判断。而传统的电化学测量系统也难以准确的测量地网金属的腐蚀状态。

因此，在变电站接地系统建成后以及运行期间，需要通过现场试验、计算分析等手段对接地网的运行状态进行检测，并对接地网可能出现的故障及时做出诊断。为此，在避免开挖接地网且检测过程中不影响电力系统正常安全运行的情况下，能快速准确的测试与接地网相关的电气参数，得到接地网范围地下介质结构分布情况，并进行高分辨率成像，可准确得到接地网状态分布情况十分必要。