一种基于频谱法的接地网缺陷检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于频谱法的接地网缺陷检测方法，通过Wenner四级法测量接地网附近土壤电阻率测量接地网网格间距，在接地网内侧选定位置呈“口”字形分布的相邻四个注流点作为检测电位，通过调整冲流源调波电阻的参数调整冲流源电流输出波前时间，在选定的某个注流点注入冲击电流，通过传统测量冲击阻抗的三极法记录注流点处的冲击电压时域波形与冲击电流时域波形；冲击电压时域波形与冲击电流时域波形分别傅里叶变换得到冲击电压和冲击电流频域信号，两者卷积得到冲击阻抗幅频特性曲线；在其余相邻注流点处重复上述步骤；本发明专利技术通过测量比较相邻注流点的冲击阻抗幅频特性曲线，解决了接地网缺陷位置定位的问题，具有极大的工程价值。极大的工程价值。极大的工程价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于频谱法的接地网缺陷检测方法


[0001]本专利技术涉及一种接地网缺陷检测方法，尤其是一种基于频谱法的接地网缺陷检测方法。

技术介绍

[0002]接地网在正常运行时，为换流站站内设备提供公共的参考地，当发生雷击或线路故障时，接地网起到泄放故障电流的作用，并且将因此产生的地点位抬升限制在安全水平。因此，接地网对于换流站设备正常运行和站内人员人身安全保障具有重要意义。当接地网出现腐蚀、断裂等缺陷情况时，随着雷电流或故障电流的注入，在接地网缺陷点附近的局部地点位抬升将过高，从而导致严重的事故。目前我国电力系统仍处于高速发展期，电力系统的容量和电压等级都在不断增加，随之而来的就是更高的短路故障电流和更高频率的暂态电流，与之相应的是，换流站内二次设备智能化也不断提高，对局部地点位抬升的耐受能力减弱，这使得换流站接地网缺陷的及时检测和维护更加重要。
[0003]换流站接地网的接地体材料有铜和钢两种，钢的价格低廉，国内一般采用钢材作为接地装置。钢和铜在土壤中的自然腐蚀速率不同，钢的腐蚀速率远大于铜，国内目前采用对钢进行热镀锌方式来降低其腐蚀速率，但如果发生镀层脱落的情况，腐蚀速率也会大大加快。因此，当换流站运行年限较长时，其接地装置可能已经发生严重的断裂情况。但是换流站接地网通常只有到标准规定的检查时间才会大面积开挖检查，这样做既耗费了大量人力物力，缺少针对性，又存在检查不及时的安全隐患，威胁到换流站二次设备正常运行及站内人员的人身安全。
[0004]传统的接地网缺陷检测方法主要是基于对于接地电阻的测量。土壤在不同深度下具有分层的现象，工频电流会流入土壤深处，如果不对土壤进行复杂的建模工作，工频接地电阻的测量难以起到发现接地网缺陷的作用，而且工频电流散流范围大，难以实现对于接地网缺陷的定位。而含有高频分量的冲击电流泄放入接地网后，其散流主要集中在注流点附近，对于接地网缺陷的定位更具有针对性。
[0005]工程上测量的冲击接地电阻为地点位升峰值与冲击电流峰值之比，没有物理意义，只是便于工程上进行接地网评估，当接地网存在局部缺陷时，局部电位梯度的改变对于地点位升峰值的影响不大，因此仅仅是时域下的冲击接地电阻指标难以评估接地网的安全情况，而且不同的土壤条件下，冲击电流波形的重复性差，波形调整困难，而且单个点的冲击阻抗测量无法具体定位相关缺陷的位置。
[0006]当接地网中存在缺陷时，对于冲击阻抗的幅频特性有较大影响，不同频率的冲击阻抗受缺陷影响不同，且幅频特性受输入电流时域波形影响较小，因此通过频谱法进行接地网缺陷检测是个更有效的方法，但目前还缺少相应的基于频谱法的接地网缺陷检测方法。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提出一种基于频谱法的接地网缺陷检测方法，该检测方法可以通过对接地网多点的冲击阻抗幅频特性分析判断接地网缺陷是否存在以及缺陷位置，达到接地网缺陷检测的目的。
[0008]为达到上述目的，本专利技术所述的一种基于频谱法的接地网缺陷检测方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]1、通过Wenner四级法测量接地网附近土壤电阻率；
[0010]2、测量接地网网格间距，在接地网内侧选定位置呈“口”字形分布的相邻四个注流点作为检测电位；
[0011]3、根据土壤电阻率、接地网网格间距、冲流源波前时间与接地网散流范围的关系通过调整冲击电流源调波电阻的参数调整冲流源电流输出波前时间；
[0012]4、在选定的某个注流点注入冲击电流，通过传统测量冲击阻抗的三极法记录注流点处的冲击电压时域波形与冲击电流时域波形；
[0013]5、冲击电压时域波形与冲击电流时域波形分别傅里叶变换得到冲击电压和冲击电流频域信号特性，两者卷积得到冲击阻抗幅频特性曲线；
[0014]6、在其余相邻注流点处重复4和5；
[0015]7、比较相邻点处的冲击阻抗频域特性曲线，同一高频下接地网缺陷离注流点越近，频域特性曲线偏离越大；
[0016]8、依据缺陷距离与注流点冲击阻抗频域特性曲线的对应关系通过三点定位法确定接地网缺陷的位置。
[0017]进一步地，所述步骤1中Wenner四级法测量接地网附近土壤电阻率，涉及器件包括ZC
‑
8型接地电阻表和四个圆柱形电极，电阻率的公式为
[0018]ρ＝2πRa
[0019]式中ρ为待测土壤电阻率，a为电极间距，R为测得的接地电阻。
[0020]进一步地，所述步骤2中按照连接关系近似一致的原则选定位置相近的注流点作为检测点位一般选取接地网靠近中间的成口字形分布的四个垂直接地体。
[0021]进一步地，所述步骤3中土壤电阻率、接地网网格间距、冲流源波前时间与接地网散流范围的关系具体为
[0022][0023][0024][0025]式中，ρ为土壤电阻率，T1为冲击电流波前时间，s为接地网网格边长。
[0026]进一步地，所述步骤4记录注流点处的冲击电压时域波形与冲击电流时域波形，涉及器件包括冲击电流发生器、高压探头、罗氏线圈、示波器。冲击电流发生器正极连接接地网注流点，冲击电流发生器负极由导线连入远端电流极。高压探头高压侧接在接地网注流点，高压探头低压侧接在远端电压极，罗氏线圈套在冲击电流发生器负端导线上，高压探头和罗氏线圈均连到示波器上。
[0027]本专利技术所述的一种基于频谱法的接地网缺陷检测方法，步骤包括1、通过Wenner四级法测量接地网附近土壤电阻率；2、测量接地网网格间距，在接地网内侧选定位置呈“口”字形分布的相邻四个注流点作为检测电位；3、根据土壤电阻率、接地网网格间距、冲流源波前时间与接地网散流范围的关系通过调整冲流源调波电阻的参数调整冲流源电流输出波前时间；4、在选定的某个注流点注入冲击电流，通过传统测量冲击阻抗的三极法记录注流点处的冲击电压时域波形与冲击电流时域波形；5、冲击电压时域波形与冲击电流时域波形分别傅里叶变换得到冲击电压和冲击电流频域信号，两者卷积得到冲击阻抗幅频特性曲线；6、在其余相邻注流点处重复4和5；7、比较相邻点处的冲击阻抗频域特性曲线，同一高频下接地网缺陷离注流点越近，频域特性曲线偏离越大；8、依据缺陷距离与注流点冲击阻抗频域特性曲线的对应关系通过三点定位法确定接地网缺陷的位置。跟现有技术相比，采用基于频谱法的接地网缺陷检测方法检测接地网缺陷，通过比较相邻注流点的冲击阻抗幅频特性曲线，解决了接地网缺陷位置定位的问题，具有极大的工程价值。
附图说明
[0028]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0029]图1示出了一种基于频谱法的接地网缺陷检测方法的流程图。
[0030]图2示出了土壤电阻率测量接线图。图2中：1—接地电阻表、2—圆柱形电极。
[0031]图3示出了冲击电流波形和冲击电压波形记录的接线图。图3中：3—冲击电流源、4—罗氏线圈、5—高压探头、6—示波器。
[0032]图4示出了接地网注流点以及接地网缺陷示意图。图4中：7—注流点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于频谱法的接地网缺陷检测方法，其特征在于：步骤包括：1)通过Wenner四级法测量接地网附近土壤电阻率；2)测量接地网网格间距，在接地网内侧选定位置呈“口”字形分布的相邻四个注流点作为检测电位；3)根据土壤电阻率、接地网网格间距、冲流源波前时间与接地网散流范围的关系通过调整冲流源调波电阻的参数调整冲流源电流输出波前时间；4)在选定的某个注流点注入冲击电流，通过传统测量冲击阻抗的三极法记录注流点处的冲击电压时域波形与冲击电流时域波形；5)冲击电压时域波形与冲击电流时域波形分别傅里叶变换得到冲击电压和冲击电流频域信号，两者卷积得到冲击阻抗幅频特性曲线；6)在其余相邻注流点处重复4和5；7)比较相邻点处的冲击阻抗频域特性曲线，同一高频下接地网缺陷离注流点越近，频域特性曲线偏离越大；8)依据缺陷距离与注流点冲击阻抗频域特性曲线的对应关系通过三点定位法确定接地网缺陷的位置。2.根据权利要求1所述的一种基于频谱法的接地网缺陷检测方法，其特征在于，比较相邻注流点的冲击阻抗幅频特性曲线差异，按高频段冲击阻抗幅频特性曲线高到低确定缺陷到注流点的近到远的位置关系，并进而确定缺陷的位置。3.根据权利要求1所述的一种基于频谱法的接地网缺陷检测方法，其特征在于，所述步骤1)中Wenner四级法测量接地网附近土...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐力，郑丰，江海，李江涛，郝良收，熊银武，郭树永，戴甲水，黄家豪，冉学彬，朱春松，梁家豪，雷朝煜，蒋益，陈彬，严泽鑫，苏琪，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司天生桥局，
类型：发明
国别省市：