一种变电站接地网缺陷诊断系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种变电站接地网缺陷诊断系统，包括激励源系统和信号探测系统，所述激励源系统包括供电电源、函数信号发生器、功率放大电路、阻抗变换电路以及故障检测器，所所述故障检测器包括依次连接的信号接收器、信号放大器、滤波器、模数转换器、信号处理器、故障分析器、报警器和显示器，所述阻抗变换电路包括与所述函数信号发生器相连接的计时控制器和分别与所述供电电源、功率放大电路、计时控制器和接地网负载相连接的阻抗变换。本实用新型专利技术使用方便，用途广泛，可以满足变电站接地网接地性能检测和故障诊断的多种需要。

【技术实现步骤摘要】
一种变电站接地网缺陷诊断系统
本技术涉及电力
，具体而言，涉及一种变电站接地网缺陷诊断系统。
技术介绍
接地网在变电站的安全运行中起着非常重要的作用，它不仅为变电站内的各种电气设备提供一个公共的参考地，还能保护变电站内工作人员的人身安全和各种电气设备的安全和正常运行。我国的接地网大多采用钢材质制作，随着使用年限的增长，多雨和沿海地区，易发生接地网导体的锈蚀或断裂，影响接地网的接地性能。接地装置一般为网格状的接地体，常常利用扁钢、圆钢、角钢、钢管或铜质材料等焊接组成网格，该网格常常埋于地下0.6～1米的深度，以便实现均压、散流和减小接地电阻的作用，根据需要在不同的网格位置处有接地导体与地面的电气设备相连。当变电站发生短路或遭受雷击等故障时，瞬间的大电流经接地网分散入地，接地电阻越小，接地网的电位升就越低，这样地表的电位以及与接地网相连的电气设备的电位就低，从而保护电气设备和变电站内工作人员的人身安全。但是钢质材料的接地网，在多雨和沿海地区，随着使用年限的增加，易发生腐蚀，可能使接地导体变细甚至断裂，破坏了接地网的原有结构，降低了接地性能，丧失了保护功能。近年来，查找接地网断点和严重腐蚀段已成为电力部门一项重大的反事故措施。电力部门诊断接地网腐蚀或断裂缺陷的常用方法就是过一定年限后抽样挖开检查，根据变电站处土壤的大致结构和腐蚀率，凭经验估计接地网网格导体的腐蚀程度。这种方法具有盲目性，工作量大，需要消耗大量的人力、物力和财力，同时还受到现场运行条件的制约，很难准确的诊断接地网缺陷。此外，现有的接地网检测系统还具有电源输出电流小、输出信号频率范围窄、带负载能力差，激励信号模式单一，无法满足接地网复杂负载的工作条件的技术问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供一种诊断效率高、操作简便、测量准确的变电站接地网缺陷诊断系统。本技术采用的技术方案是：提供一种变电站接地网缺陷诊断系统，包括激励源系统和信号探测系统，所述激励源系统包括供电电源、函数信号发生器、功率放大电路、阻抗变换电路以及故障检测器，所述函数信号发生器、功率放大电路、阻抗变换电路和故障检测器依次连接，所述供电电源分别与所述函数信号发生器和阻抗变换电路相连接，所述故障检测器包括依次连接的信号接收器、信号放大器、滤波器、模数转换器、信号处理器、故障分析器、报警器和显示器，所述阻抗变换电路包括与所述函数信号发生器相连接的计时控制器和分别与所述供电电源、功率放大电路、计时控制器和接地网负载相连接的阻抗变换器。在本技术所述的变电站接地网缺陷诊断系统中，所述函数信号发生器包括控制调节电路、信号发生电路和放大输出级，所述功率放大电路包括输入级、推动级、输出级和保护级，所述保护级分别与所述推动级和所述输出级连接，所述阻抗变换器包括初级线圈、次级线圈和铁芯，所述铁芯为环形的纳米晶材质的铁芯，所述初级线圈和所述次级线圈缠绕在所述铁芯上。在本技术所述的变电站接地网缺陷诊断系统中，所述信号探测系统包括探测线圈、信号处理电路和采集分析系统，所述探测线圈的信号输出端接信号处理电路的输入端，信号处理电路的输出端接采集分析系统的输入端。在本技术所述的变电站接地网缺陷诊断系统中，所述探测线圈包括一体化结构的探测线圈框架、分别设置在所述探测线圈框架宽度两侧的探测线圈屏蔽板以及探测线圈导波管。在本技术所述的变电站接地网缺陷诊断系统中，所述控制调节电路包括正弦信号控制调节电路和脉冲信号控制调节电路，所述信号发生电路包括正弦信号发生电路和脉冲信号发生电路，所述放大输出级包括正弦信号放大输出级和脉冲信号放大输出级，所述计时控制器与所述脉冲信号放大输出级相连接。在本技术所述的变电站接地网缺陷诊断系统中，所述初级线圈与所述功率放大电路连接，所述次级线圈上设置有用于与所述接地网负载连接的N个抽头，所述N个抽头分别对应不同的初、次级线圈变比，其中，N为大于等于1的整数。在本技术所述的变电站接地网缺陷诊断系统中，所述初级线圈的绕组线径为2.0mm，匝数为160；所述次级线圈上共设有四个抽头，所述次级线圈的绕组线径在第一个抽头处为3.7mm、在第二个抽头处为2.0mm、在第三个抽头和第四个抽头处为1.4mm，四个抽头处的匝数均为80。在本技术所述的变电站接地网缺陷诊断系统中，所述铁芯的厚度为75mm、内径为180mm、外径为260mm。在本技术所述的变电站接地网缺陷诊断系统中，所述计时控制器包括N个信号输入端和一时钟输入端，其中，所述N个信号输入端一一对应与所述N个抽头连接；所述时钟输入端与所述函数信号发生器相连接。本技术通过设置能够产生正弦激励信号和脉冲激励信号的信号激励源，以及在信号激励源和接地网之间的激励信号传输线路上设置阻抗变换电路，对信号激励源的内阻抗与所述接地网的负载阻抗进行匹配，解决了现有技术中，接地网检测电源输出电流小、输出信号频率范围窄、带负载能力差，激励信号模式单一，无法满足接地网复杂负载的工作条件的技术问题，实现了接地网检测电源能够根据实际应用需求提供两种模式的激励信号，并且输出的激励信号的电流在适宜的电流范围内可调、信号频率在适宜的频率范围内可调，带负载能力强、能够满足接地网复杂负载的工作条件的技术效果；本申请中的激励源系统通过对现有线性功率放大器的改进和阻抗变换器的设计，在较宽频带内，保证足够电流输出能力的条件下，解决了功率放大器与接地网负载匹配的问题，能够适应不同的负载，实现了频率和电流的连续可调节，具备正弦波和占空比可调的脉冲信号两种工作方式，可根据测量需要，通过阻抗变换器变比的选择，获得较高的输出电压或激励电流信号，使用方便，用途广泛，可以满足变电站接地网接地性能检测和故障诊断的多种需要；阻抗变换电路中的计时控制器还设置有用于一一对应与所述多个抽头连接的多个信号输入端，计时控制器能够选择控制导通一对处于连接关系的所述抽头和所述信号输入端，实现了可根据接地网负载的不同选择合适初、次级线圈变比的抽头与所述接地网连接，从而使信号激励源的内阻抗与所述接地网的负载阻抗匹配；通过故障检测器可以使本系统更直接、更主动的检测电流变化，当电流值超过正常电流时可及时发出报警，便于及时处理；信号探测系统基于电磁感应原理和锁相放大技术，利用探测线圈将接地网网格导体在地表激发的磁感应强度转变为感应电压信号，在变电站复杂电磁环境下，对信号进行滤波、锁相放大和提取处理，进而得到注入电流在地表激发的磁感应强度分布，通过与激励信号频率的配合，能够有效抑制现场的电磁干扰，拨开主要干扰频点，使测量精度和分辨率能够满足缺陷诊断要求。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：图1是本技术实施例的框线结构示意图；图2是本技术实施例中阻抗变换电路内部模块结构框图；图3是本技术实施例中阻抗变换器和负载的等效电路图；图4是本技术实施例中阻抗变换器磁芯几何参数图；图5是本技术实施例中阻抗变换器的电气原理图；图6是本技术实施例中计时控制器的工作原理示意图；图7是本技术实施例中的信号探测系统的电气原理图；图8是本技术实施例中的故障检测器的框线结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变电站接地网缺陷诊断系统，包括激励源系统和信号探测系统，其特征在于，所述激励源系统包括供电电源、函数信号发生器、功率放大电路、阻抗变换电路以及故障检测器，所述函数信号发生器、功率放大电路、阻抗变换电路和故障检测器依次连接，所述供电电源分别与所述函数信号发生器和阻抗变换电路相连接，所述故障检测器包括依次连接的信号接收器、信号放大器、滤波器、模数转换器、信号处理器、故障分析器、报警器和显示器，所述阻抗变换电路包括与所述函数信号发生器相连接的计时控制器和分别与所述供电电源、功率放大电路、计时控制器和接地网负载相连接的阻抗变换器。

【技术特征摘要】
1.一种变电站接地网缺陷诊断系统，包括激励源系统和信号探测系统，其特征在于，所述激励源系统包括供电电源、函数信号发生器、功率放大电路、阻抗变换电路以及故障检测器，所述函数信号发生器、功率放大电路、阻抗变换电路和故障检测器依次连接，所述供电电源分别与所述函数信号发生器和阻抗变换电路相连接，所述故障检测器包括依次连接的信号接收器、信号放大器、滤波器、模数转换器、信号处理器、故障分析器、报警器和显示器，所述阻抗变换电路包括与所述函数信号发生器相连接的计时控制器和分别与所述供电电源、功率放大电路、计时控制器和接地网负载相连接的阻抗变换器。2.根据权利要求1所述的变电站接地网缺陷诊断系统，其特征在于，所述函数信号发生器包括控制调节电路、信号发生电路和放大输出级，所述功率放大电路包括输入级、推动级、输出级和保护级，所述保护级分别与所述推动级和所述输出级连接，所述阻抗变换器包括初级线圈、次级线圈和铁芯，所述铁芯为环形的纳米晶材质的铁芯，所述初级线圈和所述次级线圈缠绕在所述铁芯上。3.根据权利要求1所述的变电站接地网缺陷诊断系统，其特征在于，所述信号探测系统包括探测线圈、信号处理电路和采集分析系统，所述探测线圈的信号输出端接信号处理电路的输入端，信号处理电路的输出端接采集分析系统的输入端。4.根据权利要求3所述的变电站接地网缺陷诊断系统，其特征在于，所述探测线圈包括一体化结构的探测线圈框架、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德望，罗加沛，杨靖，龚威，陈正聪，郑宁，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司瑞丽供电局，
类型：新型
国别省市：云南,53