一種變電站接地網導體位置及網格結構探測系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種變電站接地網導體及網格結構探測系統，其由探測信號發生部分和信號探測部分組成，所述探測信號發生部分為電流恒流源，電流源采用正弦波工作方式，其信號輸出端接于接地網的兩下引導體之間；所述信號探測部分包括探測線圈L、測距脈沖發生電路、信號處理電路和采集分析系統C，所述探測線圈L的信號輸出端接信號處理電路的輸入端，信號處理電路的輸出端接采集分析系統的輸入端，測距脈沖的輸出端接數據采集卡的觸發輸入端。本實用新型專利技術結構簡單，可在變電站正常運行的情況下，快速、準確地對變電站接地網地下導體、位置及結構進行探測，可滿足實際現場的測量與探測要求。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬檢測
，具體涉及一種能在變電站正常運行的情況下，高效、簡便、準確地探測變電站接地網地下導體的位置及網格結構的探測系統。
技術介紹
接地網在變電站安全運行中起著十分重要的作用，它不僅為變電站內各種電氣設備提供一個公共的參考地，在系統故障或遭受雷擊時還能迅速排泄故障電流并降低變電站內的地電位升，保護變電站內工作人員的人身安全和各種電氣設備的安全和正常運行。接地裝置一般為網格狀的接地體，常常利用扁鋼、圓鋼、角鋼、鋼管或銅質材料等焊接組成網格，該網格常常埋于地下O. 6 I米的深度，以便實現均壓、散流和減小接地電阻的作用，根據需要在不同的網格位置處有接地導體與地面的電氣設備相連。當變電站發生短路或遭受雷擊等故障時，瞬間的大電流經接地網分散入地，接地電阻越小，接地網的電位升就越低， 這樣地表面的電位以及與接地網相連的電氣設備的電位就低，從而保護電氣設備和變電站內工作人員的人身安全。但是，由于腐蝕等原因，可能導致網格導體變細或者出現斷點，破壞了接地網的原有結構，降低了接地性能，喪失了保護功能。接地網的設計和鋪設圖紙是查找接地網斷點和嚴重腐蝕段，以及進行安全性能評估的前提，在實際工程中，有時會遇到接地網圖紙與實際鋪設存在偏差、圖紙丟失或缺損的情況，從而給接地網的狀態診斷和安全性能評估帶來極大的困難。此時，常常通過大面積挖開檢查，浪費大量的人力、物力和財力。
技術實現思路
本技術的目的就在于提供一種探測變電站接地網地下導體的位置及網格結構的探測系統，其克服了現有技術的不足，使用操作簡便，能夠實現準確測量變電站接地網導體位置及網格結構。實現上述技術目的本技術采用的技術方案為一種變電站接地網導體位置及網格結構探測系統，其包括探測信號發生裝置和對探測信號進行探測的信號探測裝置，所述探測信號發生裝置為采用正弦波工作方式的用于接在接地網地表面位置適當的兩條下引導體線處之間產生磁感應強度的電流源4 ;所述信號探測裝置包括一探測小車6和安裝在探測小車上的測距電路、探測線圈、信號調理電路和數據采集卡以及信號采集分析系統7 ;所述探測線圈的信號輸出端接信號調理電路的輸入端，信號調理電路的輸出端接數據采集卡的信號輸入端，測距電路輸出的測距脈沖接數據采集卡的觸發輸入端，數據采集卡的輸出端接終端的采集分析系統。本技術中所述測距電路由包括安裝在探測小車輪上的觸發開關K和設在探測小車內的電源E及電阻R，開關K、電源E及電阻R串聯，電路脈沖輸出端接數據采集卡的觸發輸入端。本技術中所述信號調理電路包括第一運算放大器U1、第一二運算放大器U2、濾波器MF及相應電阻元件，均接成電壓跟隨器；所述第一運算放大器Ul的輸入端接探測線圈，第一運算放大器Ul的輸出端通過電阻R2接濾波器MF的管腳1，濾波器MF的管腳2接地，濾波器MF的管腳3通過電阻R4接第二運算放大器U2的管腳3，濾波器MF的管腳3通過電阻R3接地，第二運算放大器U2的管腳3依次通過電阻R4、R3接地，運算放大器U1、U2的1、8管腳之間分別接調節電阻R1、R6接于運放的1、8管腳之間，電阻R2接于第一運算放大器Ul和濾波器MF之間，第二運算放大器U2的輸出端經電阻R7接采集分析系統的輸入端口。本技術變電站接地網導體及網格結構探測系統，所述電流源采用HAC-100A-50V正弦波交流源，帶通濾波器MF采用MF-300機械濾波器，所述運算放大器Ul、U2采用AD620，所述數據采集卡采用PCI2322。本技術中設置在采集分析系統中的軟件系統為基于數據采集卡和筆記本終端設計，利用Labview語言平臺實現磁感應強度信號和測距信息的同時采集、記錄與分析。本技術的有益效果為·本技術用正弦波電流源，直接向接地網注入電流，利用探測線圈和相應的軟件系統測量注入電流在地表面激發的磁感應強度分布，同時記錄探測小車的位置。根據地表面磁感應強度的分布特征和規律，判斷埋入地下的接地網導體位置及均壓導體網格結構。本專利操作簡便，在變電站復雜電磁環境下，可在變電站正常運行以及不挖開接地網的情況下，快速、準確地探測接地網地下導體位置，判斷接地網水平均壓導體網格結構，能夠滿足實際工程的檢測需要。本專利解決了現有技術的難題，為接地網的狀態檢測和安全性能評估奠定了基礎，節省了大量的人力、物力和財力。采用本技術在模擬接地網和多個變電站進行現場測試，其探測結果與實際情況非常一致，誤差在5 %以內，能夠快速有效地尋找接地網地下導體位置，進而判斷接地網網格結構。本技術在變電站復雜電磁環境下，基于儀表運放和機械濾波技術，通過與電流工作信號頻率的配合調節，能夠有效地抑制現場的電磁干擾，避開主要干擾頻點，使測量精度和分辨率能夠滿足探測要求。本技術的創新包括以下方面I)采用正弦波電流源，通過變電站接地網的兩下引導體，直接注入電流；2)基于電磁感應原理，利用探測小車(測距電路、探測線圈、信號調理電路、數據采集卡、軟件系統)，將接地網網格導體在地表激發的磁感應強度轉變為感應電壓信號，在變電站復雜電磁環境下，對信號進行濾波、放大和提取處理，進而得到注入電流在地表激發的磁感應強度分布；3)實現了地表面磁感應強度的測量和探測小車移動距離的同步測量。4)在變電站不停電，不挖開接地網的情況下，依據測量得到的地表磁感應強度分布特征和規律，快速、準確地探測地下接地網導體位置和網格結構。附圖說明圖I為采用本技術實施例所述探測系統實施探測方法時電流注入連接示意圖；圖2為采用本技術實施例所述探測系統實施探測方法磁場測量示意圖；圖3為本技術實施例中所述測距電路原理圖；圖4為為本技術實施例中所述信號調理電路原理圖；圖5為本技術實施例中所述軟件系統流程圖；圖6為本技術一具體實施例磁感應強度地表分布圖圖7為本技術一具體實施例220kV變電站主接地網探測結果。圖中各標號為1、接地網，2、下引導體線，3、地表面，4、電流源，5、地表回流線，6、 探測小車，7、終端監視器，U、儀表放大器，MF、機械濾波器，Rl R7、電阻。具體實施方式以下結合附圖對專利作進一步詳述。如圖1、2、3、4、5所示本技術實施例變電站接地網導體位置及網格結構探測系統，其包括探測信號發生裝置和信號探測裝置，所述探測信號發生裝置為采用正弦波工作方式的用于接在接地網地表面位置適當的兩條下引導體線處之間產生磁感應強度的電流源4 ;所述信號探測裝置包括一如圖2所示的探測小車6和安裝在探測小車上的測距電路、探測線圈、信號調理電路和數據采集卡以及信號采集分析系統；所述探測線圈的信號輸出端接信號調理電路的輸入端，信號調理電路的輸出端接數據采集卡的信號輸入端，測距電路輸出的測距脈沖接數據采集卡的觸發輸入端，數據采集卡的輸出端接終端的采集分析系統。本技術中所述測距電路由包括安裝在探測小車輪上的觸發開關K和設在探測小車6內的電源E及電阻R，開關K、電源E及電阻R串聯，測距電路的脈沖輸出端接數據采集卡的觸發輸入端。本技術中所述信號調理電路包括第一運算放大器U1、第一二運算放大器U2、濾波器MF及相應電阻元件，均接成電壓跟隨器；所述第一運算放大器Ul的輸入端接探測線圈，第一運算放大器Ul的輸出端通過電阻R2接濾波本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種變電站接地網導體位置及網格結構探測系統，其包括探測信號發生裝置和信號探測裝置，所述探測信號發生裝置為采用正弦波工作方式的用于接在接地網地表面位置適當的兩條下引導體線處之間產生磁感應強度的電流源4；所述信號探測裝置包括一探測小車6和安裝在探測小車上的測距電路、探測線圈、信號調理電路和數據采集卡以及信號采集分析系統7；所述探測線圈的信號輸出端接信號調理電路的輸入端，信號調理電路的輸出端接數據采集卡的信號輸入端，測距電路輸出的測距脈沖接采集卡的觸發輸入端，數據采集卡的輸出端接終端的采集分析系統。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：武建華，付偉平，隋少臣，趙京武，葛乃榕，張智，白劍忠，李增福，尹子會，邢建剛，霍春燕，段劍，常浩，
申請(專利權)人：國家電網公司，河北省電力公司檢修分公司，
類型：實用新型
國別省市：