[發(fā)明專利]一種基于瞬變電磁法的接地網(wǎng)成像裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611059391.X
• 申請(qǐng)日: 2016-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN106525977B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張來福;楊虹;劉國(guó)強(qiáng);李艷紅;安慧林;李士強(qiáng);郭婷;吳明鋒;王志鵬;蘆竹茂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院;中國(guó)科學(xué)院電工研究所
• 主分類號(hào): G01N29/06
• 分類號(hào): G01N29/06
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

一種基于瞬變電磁法的接地網(wǎng)成像裝置。所述的成像裝置置于接地網(wǎng)上方地面。瞬變激勵(lì)產(chǎn)生電路的輸出端連接發(fā)射線圈，發(fā)射線圈將電磁波定向的發(fā)送到地下涵蓋接地網(wǎng)的區(qū)域，多個(gè)超聲波傳感器布置在接地網(wǎng)上方地面組成超聲接收陣列，超聲陣列接收到接地網(wǎng)產(chǎn)生的超聲信號(hào)。超聲接收陣列的輸出端與超聲信號(hào)采集電路的輸入端相連，超聲信號(hào)采集電路對(duì)超聲信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理。超聲信號(hào)采集電路的輸出端與反演成像單元相連，反演成像單元對(duì)接收到的超聲信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，通過超聲信號(hào)在接地網(wǎng)中傳播時(shí)聲阻抗的變化，重建接地網(wǎng)及周圍物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行精確的結(jié)構(gòu)重建。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)超淺層接地網(wǎng)高分辨率的檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種接地網(wǎng)成像裝置，特別涉及一種超淺層接地網(wǎng)成像裝置。

背景技術(shù)

接地網(wǎng)是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，接地網(wǎng)的完好與否對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性至關(guān)重要。由于接地網(wǎng)的導(dǎo)體埋于地下，接地網(wǎng)導(dǎo)體與土壤直接接觸，久而久之，會(huì)造成接地網(wǎng)的嚴(yán)重腐蝕。此外，施工過程中的漏焊、虛焊以及自然外力作用下，都會(huì)造成接地網(wǎng)的不完好與損壞，致使接地網(wǎng)的泄電流能力降低，影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，危害人身安全，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此提前發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)接地網(wǎng)損壞處，盡早解除安全隱患至關(guān)重要。

目前對(duì)于接地網(wǎng)的檢測(cè)，只能通過測(cè)量接地網(wǎng)電氣參數(shù)間接判斷接地網(wǎng)接地性能，測(cè)量大致的故障點(diǎn)，而無法獲得腐蝕程度等具體信息，只能通過大面積開挖查找接地網(wǎng)導(dǎo)體斷點(diǎn)和腐蝕段。目前接地網(wǎng)故障診斷方法主要有電網(wǎng)絡(luò)分析法、電磁場(chǎng)分析法及電化學(xué)方法等。電網(wǎng)絡(luò)分析法是將接地網(wǎng)看做電阻網(wǎng)絡(luò)，建立接地網(wǎng)的腐蝕診斷方程，通過求解電阻值變化對(duì)接地網(wǎng)的腐蝕狀況進(jìn)行判別；電磁場(chǎng)分析法是通過向接地網(wǎng)注入電流，測(cè)量接地網(wǎng)地表磁場(chǎng)分布，來診斷接地網(wǎng)的腐蝕程度。

對(duì)于電網(wǎng)絡(luò)分析法，接地網(wǎng)局部腐蝕或斷裂時(shí)地表電位差變化很小，接地網(wǎng)節(jié)點(diǎn)間電阻值沒有明顯變化，很難通過外部接地電阻、電位分布、接觸電勢(shì)等參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。電磁場(chǎng)分析法易受外界干擾，影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響腐蝕程度的判斷。上述方法主要針對(duì)小規(guī)模簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的接地網(wǎng)，當(dāng)用于大規(guī)模復(fù)雜結(jié)構(gòu)的接地網(wǎng)時(shí)有較大難度，而且無法獲得電阻率圖像，難以實(shí)現(xiàn)故障的定量評(píng)估和精確定位。而傳統(tǒng)的電化學(xué)測(cè)量方法也難以準(zhǔn)確的測(cè)量地網(wǎng)金屬的腐蝕狀態(tài)。

在避免開挖接地網(wǎng)且檢測(cè)過程中不影響電力系統(tǒng)正常安全運(yùn)行的情況下，能快速準(zhǔn)確的測(cè)試與接地網(wǎng)相關(guān)的電氣參數(shù)，得到接地網(wǎng)范圍地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)分布情況，并進(jìn)行高分辨率成像，可準(zhǔn)確得到接地網(wǎng)狀態(tài)分布情況十分重要。

目前關(guān)于接地網(wǎng)檢測(cè)成像方法及系統(tǒng)，重慶大學(xué)進(jìn)行了接地網(wǎng)電阻抗成像方法的研究，將電阻抗成像測(cè)量原理中的電流注入方式、循環(huán)測(cè)量方式用于接地網(wǎng)腐蝕診斷。該方法為接地網(wǎng)的故障診斷提供了一個(gè)全新的思路，即通過直接成像直觀的進(jìn)行判斷。但在其相關(guān)文獻(xiàn)中提到該方法目前能判斷出接地網(wǎng)導(dǎo)體腐蝕的大概區(qū)域，還不能準(zhǔn)確確定腐蝕的具體位置，也不能確定支路的腐蝕程度，還需進(jìn)一步改進(jìn)。

目前的文獻(xiàn)中，有學(xué)者探索將地球物理探測(cè)成像中的瞬變電磁法法用于接地網(wǎng)的探測(cè)，瞬變電磁法屬于時(shí)間域電磁法，研究一次磁場(chǎng)激勵(lì)下產(chǎn)生的二次磁場(chǎng)與時(shí)間的變化關(guān)系，從而確定地下導(dǎo)體的電性分布結(jié)構(gòu)及空間形態(tài)。瞬變電磁法的提出主要應(yīng)用于油氣勘探、礦產(chǎn)勘查、工程勘察、環(huán)境調(diào)查、考古探測(cè)、軍事探測(cè)等諸多方面。電力系統(tǒng)接地網(wǎng)一般埋深較淺，屬于超淺層探測(cè)，由于傳統(tǒng)的瞬變電磁法需研究瞬變電磁信號(hào)的早期特征，在進(jìn)行淺層探測(cè)時(shí)對(duì)發(fā)射信號(hào)關(guān)斷沿要求非常高，同時(shí)存在一次場(chǎng)與二次場(chǎng)難分離的問題，實(shí)踐證明，傳統(tǒng)的瞬變電磁法并不勝任淺層探測(cè)，同時(shí)瞬變電磁法用于地球物理探測(cè)對(duì)分辨率的要求遠(yuǎn)比接地網(wǎng)成像要低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是彌補(bǔ)現(xiàn)有接地網(wǎng)診斷裝置的不足，提出一種基于瞬變電磁法的接地網(wǎng)成像裝置。本發(fā)明利用超聲信號(hào)超淺層高分辨率成像特點(diǎn)，可以在不開挖不停電的情況下對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的故障診斷，獲得接地網(wǎng)及周圍物質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息，實(shí)現(xiàn)超淺層接地網(wǎng)高分辨率的成像。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：