[發明專利]基于高頻電磁脈沖的變電站接地網腐蝕檢測系統及方法

有效

• 申請號: 201510316650.1
• 申請日: 2015-06-10
• 公開（公告）號: CN104965153B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 傅晨釗;司文榮;蘇磊;陳璐
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;華東電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 應小波

技術領域

本發明涉及電力系統故障檢測技術領域，尤其是涉及一種基于高頻電磁脈沖的變電站接地網腐蝕檢測系統及方法。

背景技術

接地網是變電站的重要組成部分，它為變電站內各類設備提供一個公共電位參考點，在電力系統發生短路故障或遭受雷擊時提供電流泄放通道，并降低變電站的電位升，其工作的可靠性對電力系統的安全穩定運行影響重大。

變電站接地網長期深埋于0.8m的地下，受到土壤的電化學作用而常常發生腐蝕，在酸堿性較強的土壤中接地網遭受的腐蝕作用更為嚴重。接地網的腐蝕是一個漸變的過程，被腐蝕至一定程度則產生故障，更嚴重時發生斷裂。我國現有接地網多采用鍍鋅扁鋼材料，且大部分變電站接地網已運行5-10年，在不同程度上存在著腐蝕變細甚至斷裂等缺陷。同時，在接地網的焊接施工過程中，也可能存在著連接點虛焊、漏焊的問題，在土壤的腐蝕作用下導致多根導體的連接點斷開。以上各類缺陷均會造成接地網接地性能的降低，危害設備與人身安全，甚至會引起嚴重事故的發生。如何準確有效地發現變電站接地網中存在的故障，進而有針對性地采取防護措施已成為電力行業現有接地網運維工作中最為突出的問題。

當前在工程應用中，往往通過大面積挖開接地網對接地網的腐蝕狀態進行檢測，這種方法較為盲目，既費時費力，又會因長時間停電檢修而帶來一定的經濟損失。根據變電站接地網的散流特性，一些新的接地網故障檢測方法也陸續出現，可以分為電網絡分析法、電磁場分析法兩大類。電網絡分析法主要根據接地網拓撲結構與支路電阻數據建立故障診斷方程，結合相應優化算法求解該方程獲取導體支路電阻變化情況，實現對故障診斷。但在實際應用中接地網并不是所有節點都有上引導體，因此難以獲取每條支路電阻的精確值，從而限制了該方法的應用。電磁場分析法則通過接地引上線，向接地網注入激勵電流，測量該電流激發的接地網地表的磁場感應強度，根據其分布特征對接地網存在的腐蝕故障進行診斷。但該方法受到變電站現場復雜電磁環境干擾，且僅能確定故障支路，難以對具體故障位置進行準確判斷，對被腐蝕但尚未斷裂的導體也難以做出精確診斷。

此外，超聲導波技術等無損檢測技術也在接地網的腐蝕診斷中得到了一定的應用。超聲導波技術利用電磁超聲換能器放置于接地網導體上，向接地網導體發射Lamb波、SH波等多種形式的超聲波，通過接收回波分析其旅行用時、波幅等參數來確定接地網導體的故障位置與類型。但應用該方法進行檢測時，需挖掘出部分導體以放置超聲換能器，且檢測結果會大大受到換能器布置方式的影響，限制了其在工程中的應用。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于高頻電磁脈沖的變電站接地網腐蝕檢測系統及方法，通過向接地網導體發射高頻電磁脈沖，接收處理接地網導體的反射電磁波，實現對變電站接地網腐蝕故障的高效、準確的判斷。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于高頻電磁脈沖的變電站接地網腐蝕檢測系統，其特征在于，包括：

一電源模塊，用于整個檢測系統供電；

一信號發射模塊，其與接地網連接，用于產生并向接地網發射高頻電磁脈沖信號；

一信號接收模塊，其與接地網連接，用于接收接地網導體反射回來的高頻電磁脈沖信號，對該信號進行濾波、放大；

一控制單元模塊，其分別與信號發射模塊、信號接收模塊連接，用于控制發射、接收高頻電磁脈沖信號，接收信號接收模塊傳輸的數據與信號；

一信號分析顯示終端，其與控制單元模塊連接，接收控制單元模塊傳輸的數據與信號；

一探測小車，用于承載所述的探測系統。

所述的電源模塊為蓄電池。

所述的信號發射模塊包括：

一發射機電路，其產生1MHz～1GHz的高頻電磁脈沖信號；

一發射天線，其分別與接地網和接收發射機電路連接，用于接收發射機電路產生的高頻電磁脈沖信號并將其發射至接地網地下導體。

所述的信號接收模塊包括：

一接收天線，其與接地網連接，用于接收接地網地下導體反射回的高頻電磁脈沖信號；

一接收機電路，其與接收天線連接，用于獲取接收天線傳輸的高頻電磁脈沖信號，并對該信號進行濾波、放大處理。

所述的控制單元模塊包括：

一微處理器芯片，其分別與信號發射模塊、信號接收模塊相連，用于控制信號的發射與接收，并暫存信號接收模塊傳輸的高頻電磁脈沖信號；

一通信芯片，其與微處理器芯片連接，接收微處理器傳輸的高頻電磁脈沖信號。