一种接地体检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种接地体检测系统和方法，用于解决风电场系数接地体的断点和腐蚀状态诊断问题。接地体相邻可触及节点间接入点频正弦电流发射源，直接注入点频正弦电流；同时利用测量接收机接收因注入电流而在导体上方地表面邻近空间区域发射的点频信号。根据能否接收到点频信号，诊断导体断点。通过对所有相邻可触及节点间依次发射和接收测量点频信号，得到相邻触点间导体的阻抗信息，诊断导体的腐蚀状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电站
，特别是指一种接地体检测系统及方法。
技术介绍
风电场塔体、塔架间及风电机组变电站都设置接地体体，这些接地装置在风电机组安全运行中起着十分重要的作用，它不仅为整个风电机组内的各种电气设备提供一个公共的参考地满足工作需要，在机组系统短路或遭受雷击时还能迅速排泄故障电流并降低被保护区域的地电位升，保护工作区域技术工作人员的人身安全和各种电气设备的安全和正常运行。风电机组的接地装置一般为环形或小型网格状的接地体，通常利用扁钢或圆钢等材料焊接组成环路或网格，接地体体一般埋入地下小于1米的深度，起到泄放故障电流、均压、和减小接地阻抗的作用。根据需要在接地体体不同位置处有接地导体与地面的电气设备相连。当风电机组发生短路或遭受雷击等故障时，瞬间的大电流经接地体体分散入地，从而起到对设备和工作人员安全保护的作用。但是钢质材料的接地体，在土壤中随投入运行年限的增加，易发生腐蚀，可能使接地导体截面积减小或断裂，破坏原有的设计结构，降低接地性能，丧失保护功能。多年来，查找接地体体的断点和腐蚀状态已成为电力部门一项重要的预防事故措施。电力部门诊断接地体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，根据接地体体分布土壤的大致结构和腐蚀率，凭经验估计接地体体的腐蚀状态。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装置的缺陷。<br>对于大型网格状接地体，研究人员也开展了大量研究工作，进行了一些新方法的尝试，例如，电化学方法、探地雷达方法、节点互阻抗法、地表电位方法、瞬变电磁方法等。上述方法为大型接地体体的检测提供了一些思路，在实际运用中还存在诸多局限性，其中，电化学方法可分析项目少，只能获得局部的信息，探地雷达用于接地体体的检测存在分辨率不足的问题，节点互阻抗法需要精准的接地体体图纸，需要跟踪对比，且易受天气、土壤条件等因素的影响，检测周期长、效率低。在实际工程中，当接地体导体局部腐蚀或出现小断口时，地表电位变化较小，用于接地体体的腐蚀状态和寻找断点也是困难的。电磁方法对于接地体体整体腐蚀变细的状态也难以检测。随着我国清洁能源的发展，风电场装机容量逐年增加，针对风电场接地体稀疏且多为环形的特点，简便、高效的检测风电场接地体体的断点和腐蚀，是保障风电机组安全稳定运行的一个重要措施之一。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述现有技术的状况，提供一种接地体检测系统，包括电流发射系统、信号接收系统及数据分析系统；所述电流发射系统包括电流输出单元、电流监测模块和电压监测模块，所述电流输出模块接于接地体相邻的两可触及节点之间；所述信号接收系统包括传感探头L、信号调理电路和示波模块A，所述传感探头的信号输出端接信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端连接示波模块的输入端。进一步地，所述的电流输出单元包括整流滤波、功率逆变模块、变压滤波后输出模块、测量反馈模块、有效值采集模块、SPWM合成模块、PID控制模块、电流控制模块、主控制模块和波形合成模块。进一步地，所述信号处理电路包括第一仪表运算放大器G1、机械选频滤波器F和第二仪表运算放大器G2，所述第一仪表运算放大器G1的输入端接感应探头L，输出端接机械选频滤波器F的输入端，机械选频滤波器F的输出端接第二仪表运算放大器G2的输入端，第二仪表运算放大器G2的输出端接示波模块A的输入端口。进一步地，所述电流输出单元与市电连接，输出的电流为点频正弦电流信号。一种接地体检测方法，步骤为：步骤1：通过电流发射系统、信号接收系统查找接地体断点缺陷：在环形接地体的任意两点的可触及节点间注入点频正弦交变电流，以接地体作为信号发射天线；利用信号接收系统系统，在接地体上方地表面邻近空间区域探测接收这一信号；步骤2：根据能否探测到点频信号，判断环形回路接地体有无断点及断点部位，能探测到点频信号的地表面下方接地体导体无断点，不能检测到该点频信号的地表面下方接地导体存在断点；步骤3：依次对环形接地体所有相邻的两上引导体触点轮换施加同频及相同电流强度的激励；步骤4：依次测量激励电流注入与抽出接地体触点间接地导体地表面上方的点频信号幅值，数据分析系统构建所有邻近触点间同频、同电流强度下的点频信号分布图，依据各段点频信号幅值得到各支路电流及阻抗，通过阻抗的对比，分析诊断各段导体的腐蚀状态。进一步地，所述数据分析系统分析数据的步骤为：步骤1：进行开始和初始化；步骤2：输入欲创建的数据存储文件名和接地体的环路可触及节点数；步骤3：依次测量所有邻近触点发射点频信号的触点间电位差和对应的点频接收信号；步骤4：全部测量结束后，创建方程组，根据求解信息分析各段导体的断点和腐蚀状态信息，绘制接地体结构图，并输出导体断点的信息和腐蚀状态信息，结束程序。进一步地，所述方程组为Z12Z23...Z(n-1)ni12i23...i(n-1)n=U12U23...U(n-1)n.]]>本专利技术具有以下特点：采用点频正弦电流发射源，通过接地体体与地表面的引线可触及节点，直接注入电流发射信号；基于法拉第电磁感应定律，机械滤波和放大技术，利用磁场探头接收接地体体在地表面发射的点频信号，经过信号调理后得以提取和分辨。基于电磁场和电路理论，依据测量结果，有计算机和软件系统进行数据的采集、存储、处理和分析，最终得到接地体、接地体的断点信息和腐蚀状态。采用本专利技术方法和检测系统在实际环形接地体和网格状接地体进行现场测试，其诊断结果与实际情况非常一致，误差在5％以内，能够快速有效地诊断接地体、接地体的断点、腐蚀信息，评估其安全性能。本专利技术是一个以发射源、接收机测量装置、计算机和仿真分析程序三者构成的一整套诊断测量系统。既可用于风电场环形接地体的断点和腐蚀状态诊断，也可用变电站接地体、输电铁塔、通讯塔及石化泵气站等接地体、接地体的检测和诊断。其方法简便、诊断效率高、工程实用性强。附图说明图1为环形接地体断点腐蚀检测原理示意图；图2为电流发射系统原理结构图；图3为信号接收系统结构图；图4为腐蚀状态诊断数学分析原理图；图5接地体断点腐蚀数据分析程序流程图；图6断点诊断原理示例接地体；图7断点诊断原理点频信号分布规律图；图8为现场测试某环形接地体的设计结构图；图9为在无断点导体段地表面邻近空间区域接收到的点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接地体检测系统，其特征在于，包括电流发射系统、信号接收系统及数据分析系统；所述电流发射系统包括电流输出单元、电流监测模块和电压监测模块，所述电流输出模块接于接地体相邻的两可触及节点之间；所述信号接收系统包括传感探头L、信号调理电路和示波模块A，所述传感探头的信号输出端接信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端连接示波系统的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种接地体检测系统，其特征在于，包括电流发射系统、信号接收系统
及数据分析系统；所述电流发射系统包括电流输出单元、电流监测模块和电压
监测模块，所述电流输出模块接于接地体相邻的两可触及节点之间；所述信号
接收系统包括传感探头L、信号调理电路和示波模块A，所述传感探头的信号
输出端接信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端连接示波系统的输入
端。
2.根据权利要求1所述的一种接地体检测系统，其特征在于，所述的电流
输出单元包括整流滤波、功率逆变模块、变压滤波后输出模块、测量反馈模块、
有效值采集模块、SPWM合成模块、PID控制模块、电流控制模块、主控制模块
和波形合成模块。
3.根据权利要求1所述的一种接地体检测系统，其特征在于，所述信号
处理电路包括第一仪表运算放大器G1、机械选频滤波器F和第二仪表运算放
大器G2，所述第一仪表运算放大器G1的输入端接感应探头L，输出端接机械
选频滤波器F的输入端，机械选频滤波器F的输出端接第二仪表运算放大器
G2的输入端，第二仪表运算放大器G2的输出端接示波模块A的输入端口。
4.根据权利要求2所述的一种接地体检测系统，其特征在于，所述电流
输出单元与市电连接，输出的电流为点频正弦电流。
5.一种接地体检测方法，其特征在于步骤为：
步骤1：通过电流发射系统、信号接收系统查找接地体断点缺陷：在环
形接地体的任意两点的可触及节点间注入点频正弦交变电流，以接地体作为
信号发射天线；利用信号接收系统系统，在接地体上方地表面邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海艳，屈波，郑龙，党理，王波，陈问平，任望峰，张杨，胡小龙，
申请(专利权)人：大唐哈密风电开发有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65