一种用于接地网缺陷诊断的信号探测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于接地网缺陷诊断的信号探测系统，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，所述信号处理电路包括仪表放大器、工频陷波器、带通滤波器以及锁相放大器，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两侧的探测线圈屏蔽板以及探测线圈导波管。本实用新型专利技术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，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。

【技术实现步骤摘要】
一种用于接地网缺陷诊断的信号探测系统
本技术涉及接地网检测
，具体而言，涉及一种用于接地网缺陷诊断的信号探测系统。
技术介绍
输电铁塔接地网在电力输送的安全运行中起着十分重要的作用，其接地性能直接关系到输电线路的正常运行，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。当输电线路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输电线路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，根据输电线路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。
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、测量准确的用于接地网缺陷诊断的信号探测系统。本技术采用的技术方案是：提供一种用于接地网缺陷诊断的信号探测系统，包括用于探测地表磁感应强度的探测线圈、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，所述信号处理电路包括仪表放大器、工频陷波器、带通滤波器以及锁相放大器，所述仪表放大器的输入端接探测线圈，输出端依次经工频陷波器、带通滤波器和锁相放大器接采集分析系统，锁相放大器的参考信号输入端接激励参考信号输出端，带通滤波器的时钟信号输入端接时钟脉冲发生器输出端，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。在本技术所述的信号探测系统中，所述工频陷波器包括第一运算放大器和第二运算放大器、第一电阻和第二电阻、第一电容和第二电容以及电位器。在本技术所述的信号探测系统中，第一运算放大器和第二运算放大器均接成电压跟随器；第一电阻和第二电阻、第一电容和第二电容接成陷波网络，第一电阻、第二电阻串联连接后接于仪表放大器的输入端与第一运算放大器的正向输入端之间，它们的串接点经第三电容接第二运算放大器的输出端；第一电容、第二电容串联连接后也接于仪表放大器的输入端与第一运算放大器的正向输入端之间，它们的串接点经第三电阻接第二运算放大器的输出端；第一运算放大器的输出信号经电位器分压后接第二运算放大器的正向输入端，第一运算放大器的输出端接锁相放大器的信号输入端。在本技术所述的信号探测系统中，所述带通滤波器采用LTC1068/50，LTC1068/50接成8阶滤波器，其信号输入端INVA接工频陷波电路的输出端，其信号输出端LPD和HPD/HD接锁相放大器的输入端。在本技术所述的信号探测系统中，所述带通滤波器的时钟信号输入端接时钟脉冲发生器的输出端，锁相放大器的输出信号经一个耦合电阻接采集分析系统。本技术提供的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，在输电线路复杂电磁环境下，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器和负载的等效电路图；图3是本技术实施例中阻抗变换器磁芯几何参数图；图4是本技术实施例中阻抗变换器的电气原理图；图5是本技术实施例中的信号探测系统的电气原理图；图6是本技术实施例中的工频陷波器的电气原理图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术提供的信号探测系统用于接地网缺陷诊断中，在诊断时，通过激励源系统向接地网注入激励信号，以使接地网基于激励信号产生磁感信号，再通过该信号探测系统基于所述磁感信号对所述接地网进行缺陷诊断。如图1所示，本实施例中的激励源系统包括供电电源1、函数信号发生器2、功率放大电路3、阻抗变换器4和电流频率显示单元5；供电电源1分别与函数信号发生器2、功率放大电路3和电流频率显示单元5相连，函数信号发生器2、功率放大电路3、阻抗变换器4依次连接，阻抗变换器4还分别与电流频率显示单元5和接地网负载连接。具体的，函数信号发生器2包括控制调节电路21、信号发生电路22和放大输出级23，控制调节电路21包括正弦信号控制调节电路21和脉冲信号控制调节电路21，信号发生电路22包括正弦信号发生电路22和脉冲信号发生电路22，放大输出级23包括正弦信号放大输出级23和脉冲信号放大输出级23。其中，正弦信号控制调节电路21用于供工作人员进行信号频率调节，并将调节指令发送于正弦信号发生电路22；正弦信号发生电路22基于所述频率指令产生相应频率的初始正弦信号；正弦信号放大输出级23用于对初始正弦信号进行放大处理获得所述正弦波信号。可见，正弦信号控制调节电路21、正弦信号发生电路22和正弦信号放大输出级23用于产生正弦波信号和进行信号频率调节；在进行信号频率调节时，应注意正弦波形不能失真。同理，脉冲信号控制调节电路21用于供工作人员进行信号脉冲宽度调节，并将调节指令发送于脉冲信号发生电路22；脉冲信号发生电路22基于所述脉冲宽度指令产生相应脉冲宽度的初始脉冲信号；脉冲信号放大输出级23用于对初始脉冲信号进行放大处理获得所述脉冲信号。可见，脉冲信号控制调节电路21、脉冲信号发生电路22和脉冲信号放大输出级23用于产生脉冲信号和进行信号脉冲宽度调节。功率放大电路3包括输入级31、推动级32、输出级33和保护级34，保护级34分别与推动级32和输出级33连接。功率放大电路3主要用于信号的功率放大和输出驱动电流。在实施例中进行接地网缺陷诊断时，功率放大电路3的设计原则为：(1)工作频率在10Hz～50kHz的频带内；(2)输出信号频率和输出电流能方便地连续调节；(3)在保证输出信号具有足够驱动电流的条件下，自身能够连续工作。针对上述要求，本实施例中采用线性功率放大技术，功率放大电路3电路包括输入级31、推动级32、输出级33和保护级34，末级输出采用10对大功率晶体管组成互补推挽并联的输出形式，晶体管的型号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于接地网缺陷诊断的信号探测系统，其特征在于，包括用于探测地表磁感应强度的探测线圈、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，所述信号处理电路包括仪表放大器、工频陷波器、带通滤波器以及锁相放大器，所述仪表放大器的输入端接探测线圈，输出端依次经工频陷波器、带通滤波器和锁相放大器接采集分析系统，锁相放大器的参考信号输入端接激励参考信号输出端，带通滤波器的时钟信号输入端接时钟脉冲发生器输出端，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。

【技术特征摘要】
1.一种用于接地网缺陷诊断的信号探测系统，其特征在于，包括用于探测地表磁感应强度的探测线圈、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，所述信号处理电路包括仪表放大器、工频陷波器、带通滤波器以及锁相放大器，所述仪表放大器的输入端接探测线圈，输出端依次经工频陷波器、带通滤波器和锁相放大器接采集分析系统，锁相放大器的参考信号输入端接激励参考信号输出端，带通滤波器的时钟信号输入端接时钟脉冲发生器输出端，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。2.根据权利要求1所述的用于接地网缺陷诊断的信号探测系统，其特征在于，所述工频陷波器包括第一运算放大器和第二运算放大器、第一电阻和第二电阻、第一电容和第二电容以及电位器。3.根据权利要求2所述的用于接地网缺陷诊断的信号探测系统，其特征在于，第一运算放大器和第二运算放大器均接成...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗光鸿，李文杰，何顺全，朱丹，董学帆，李俊峰，李仲彬，谢尚东，许国龙，罗玉花，杨明锦，廖益发，李敏，陈朝毅，梁永强，赵琴，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司德宏供电局，
类型：新型
国别省市：云南,53