一种基于地表电位的变电站接地网腐蚀检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于地表电位的变电站接地网腐蚀检测系统，包括：一电流注入装置，其与接地网任一可及节点连接；一电位探针，其位于接地网导体地表正上方；一信号测试模块，其与电位探针连接；一分析显示终端，其与信号测试模块连接。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有保障变电站安全稳定运行等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种变电站接地网腐蚀检测系统，尤其是涉及一种基于地表电位的变电站接地网腐蚀检测系统。
技术介绍
接地网是变电站的重要组成部分，它为变电站内各类设备提供一个公共电位参考点，在电力系统发生短路故障或遭受雷击时提供电流泄放通道，其工作的可靠性对电力系统的安全稳定运行影响重大。变电站接地网长期埋于地下，受到土壤的电化学作用而常常发生腐蚀。接地网的腐蚀是一个渐变的过程，被腐蚀至一定程度则产生故障，更严重时发生断裂。我国现有接地网多采用镀锌扁钢材料，且大部分变电站接地网已运行5-10年，在不同程度上存在着腐蚀变细甚至断裂等缺陷。同时，在接地网的焊接施工过程中，也可能存在着连接点虚焊、漏焊的问题，在土壤的腐蚀作用下导致多根导体的连接点断开。以上各类缺陷均会造成接地网接地性能的降低，甚至会引起严重事故的发生。如何准确有效地发现变电站接地网中存在的故障，进而有针对性地采取防护措施已成为电力行业现有接地网运维工作中最为突出的冋题。当前在工程应用中，往往通过大面积挖开接地网对接地网的腐蚀状态进行检测，这种方法较为盲目，既费时费力，又会因长时间停电检修而带来一定的经济损失。此外，根据变电站接地网的散流特性，一些新的接地网故障检测方法也陆续出现，可以分为电网络分析法、电磁场分析法两大类。电网络分析法主要根据接地网拓扑结构与支路电阻数据建立故障诊断方程，结合相应优化算法求解该方程获取导体支路电阻变化情况，实现对故障诊断。但在实际应用中接地网并不是所有节点都有上引导体，因此难以获取每条支路电阻的精确值，从而限制了该方法的应用。电磁场分析法则通过接地引上线，向接地网注入激励电流，测量该电流激发的接地网地表的磁场感应强度，根据其分布特征对接地网存在的腐蚀故障进行诊断。但该方法受到变电站现场复杂电磁环境干扰，且难以对具体故障位置进行准确判断，对被腐蚀但尚未断裂的导体也难以做出精确诊断。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于地表电位的变电站接地网腐蚀检测系统，能够对变电站接地网地表电位分布进行测试和分析，从而实现对变电站接地网腐蚀故障的高效、准确的判断。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种基于地表电位的变电站接地网腐蚀检测系统，其特征在于，包括:一电流注入装置，其与接地网任一可及节点连接，向接地网注入异于工频的正弦交流电流，该交流电流通过接地网任一可及节点注入；一电位探针，其位于接地网导体地表正上方，用于测量导体地表正上方地表上的电位分布，检测地表的电位信号，并滤除工频干扰；一信号测试模块，其与电位探针连接，用于接收电位探针传输的电位信号，对其进行滤波与放大，并计算、存储对应于注入电流频率的电位分量；一分析显示终端，其与信号测试模块连接，用于接收信号测试模块传输的电位数据。所述的电流注入装置包括:一电流信号发生器，用于提供接地网的注入电流；一耦合变压器，其与电流信号发生器相连接，用于接收注入电流并输出与接地网阻抗相匹配的输入电流至接地网的可及节点。所述的信号测试模块包括:一电压信号滤波电路，其与电位探针相连接，用以接收电位探针输出的电位信号，并滤除该信号中的工频干扰分量；一电压信号调理芯片，其与电压信号滤波电路连接，用于对该电压信号进行抗混萱滤波和放大；一微处理器，其与电压信号调理芯片连接，用于计算、存储对应于注入电流频率的地表电位信号分量；一通信芯片，其分别与微处理器和分析显示终端连接，用于将微处理器计算所得电位数据传输至分析显示终端。所述的电压信号滤波电路为双T型工频陷波器。所述的信号测试模块与分析显示终端之间通过USB连接。与现有技术相比，本技术检测系统，可在变电站不开挖，不停电的前提下，克服变电站现场复杂的电磁环境干扰，利用较少的测点即可准确有效地判断导体的腐蚀故障，保障变电站安全稳定运行；具体具有以下优点:I)选择异于工频的电流注入到接地网，利用信号测试模块的前置滤波电路滤除测量所得电位信号中的工频干扰分量，可避免变电站内复杂电磁环境的干扰；所述的滤波电路采用双T型工频陷波器。2)测量地表电位时，对于每根测试导体，以节点为端点将其等分，并选取导体的六等分点为测点，无需测量整个接地网区域的地表电位，减小了测量工作量，对大型接地网尤为有效。【附图说明】图1为本技术基于地表电位的变电站接地网腐蚀检测系统整体结构示意框图；图2是本技术实施例中的接地网模型示意图；图3为本技术用于滤波的双T型工频陷波器的具体电路图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。实施例以某变电站接地网模型为试验对象，对本技术进行详细的描述。图1所示显示了本技术所述的基于地表电位的变电站接地网腐蚀检测系统的结构。如图1所示，电流注入装置I经接地网2任一可及节点向接地网注入异于工频的正弦交流电流。电位探针3用以测量接地网2导体正上方地表电位分布。信号测试模块4与电位探针3相连接，接收电位探针3传输的电位信号，对该信号分别进行滤除工频干扰、抗混叠滤波与放大，并计算、存储对应于注入电流频率的地表电位分量。分析显示终端5与信号测试模块4连接，以接收可调频率电压表传输的电位数据。其中，电流注入装置I包括电流信号发生器，以提供接地网的注入电流；耦合变压器，其与电流信号发生器连接，以接收注入电流并进行阻抗匹配。信号测试模块4包括电压信号滤波电路，其与电位探针3连接，以接收电位探针3传输的电压信号，并对该电位信号进行工频滤波；电压信号调理芯片，其与电压信号滤波电路连接，以接收电压信号滤波器传输的电压信号，并对该电压信号进行抗混叠滤波与放大；微处理器，其与电压信号调理芯片连接，计算、存储对应于注入电流频率的地表电位分量；通信芯片，其与分析显示终端5通过USB连接。上述基于地表电位的变电站接地网腐蚀检测系统按照下列步骤判断该接地网的工作状态:(I)利用电流注入装置I向接地网注入异于工频的正弦交流电流，通过放置在变电站接地网上方地表面的电位探针3测量变电站接地网导体上方的地表电位分布；选取测量点时，包含两个导体端点在内，选取导体的六等分点进行测量。(2)将采集到的电位信号传输至信号测试模块4，信号测试模块4分别对电位信号进行工频滤波、抗混叠滤波与放大后，计算并存储对应注入电流频率的电位分量，然后将地表电位数据通过USB传输至分析显示终端5。(3)分析显示终端5根据变电站接地网的拓扑结构与电流注入点，使用数值计算方法计算变电站接地网的地表电位；(4)分析显示终端5将接地网导体上方地表电位的理论计算结果与实测结果进行比较。对同一接地导体，分别绘制该段导体上方理论计算结果的地表电位分布曲线与实测结果的地表电位分布曲线，若某导体存在连续测点的地表电位同时增大或减小，则认为该导体的地表电位分布发生改变。进而筛选出所有地表电位分布发生改变的导体段，观察导体段所在位置。若其中某些导体段互相连接形成一定区域，则认为以这些导体段为矩形边的区域内存在故障点，判定该区域为故障区域。对于故障区域内的接地导体，分别计算该段导体上方地表电位理论计算曲线与实测曲线的灰色绝对关联度指标ε，若某段导体地表电位曲线的灰色绝对关联度指标小于0.9，则认定该段导体存在较为明显的腐蚀故本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于地表电位的变电站接地网腐蚀检测系统，其特征在于，包括：一电流注入装置，其与接地网任一可及节点连接；一电位探针，其位于接地网导体地表正上方；一信号测试模块，其与电位探针连接；一分析显示终端，其与信号测试模块连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅晨钊，苏磊，司文荣，陈璐，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，华东电力试验研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31