[發明專利]一種基于瞬變電磁法的接地網成像方法

有效

• 申請號: 201611059444.8
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106770665B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 張來福;楊虹;劉國強;李艷紅;安慧林;李士強;郭婷;吳明鋒;王志鵬;蘆竹茂
• 申請（專利權）人: 國網山西省電力公司電力科學研究院;中國科學院電工研究所
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

一種基于瞬變電磁法的接地網成像方法，采用瞬變電磁法探測的瞬變激勵源激勵發射線圈產生瞬變電流，瞬變電流激發出一次磁場，發射線圈將一次磁場定向發送到地下涵蓋接地網的區域，一次磁場在地下傳播，接地網在一次磁場的激勵下產生感應電流，同時，感應電流激發出二次磁場。除了利用一次磁場激勵下產生的二次磁場與時間的變化關系，確定地下導體的電性分布結構及空間形態，接地網的感應電流在一次磁場和二次磁場的共同作用下產生電磁力。本發明利用瞬變電磁法激勵源激發聲場，采用超聲接收陣列接收到超聲信號，分析接收到的超聲信號數據，通過超聲信號在接地網中傳播時聲阻抗的變化，重建接地網的結構。本發明可實現超淺層接地網高分辨率的檢測。

技術領域

本發明涉及一種基于瞬變電磁法的接地網方法，特別涉及一種超淺層接地網成像方法。

背景技術

接地網是電力系統中的重要組成部分，接地網的完好與否對電力系統的安全穩定性至關重要，由于接地網的導體埋于地下，接地網導體與土壤直接接觸，久而久之，會造成接地網的嚴重腐蝕。此外，施工過程中的漏焊、虛焊以及自然外力作用下，都會造成接地網的不完好與損壞，致使接地網的泄電流能力降低，影響電力系統的安全穩定性，危害人身安全，造成巨大的經濟損失，因此提前發現電力系統接地網損壞處，盡早解除安全隱患至關重要。

目前對于接地網的檢測，只能通過測量接地網電氣參數間接判斷接地網接地性能，測量大致的故障點，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導體斷點和腐蝕段。目前接地網故障診斷方法主要有電網絡分析法、電磁場分析法及電化學方法等。電網絡分析法是將接地網看做電阻網絡，建立接地網的腐蝕診斷方程，通過求解電阻值變化對接地網的腐蝕狀況進行判別；電磁場分析法是通過向接地網注入電流，測量接地網地表磁場分布，來診斷接地網的腐蝕程度。

對于電網絡分析法，接地網局部腐蝕或斷裂時地表電位差變化很小，接地網節點間電阻值沒有明顯變化，很難通過外部接地電阻、電位分布、接觸電勢等參數進行準確判斷。電磁場分析法易受外界干擾，影響測量的準確性，進而影響腐蝕程度的判斷。上述方法主要針對小規模簡單結構的接地網，當用于大規模復雜結構的接地網時有較大難度，而且無法獲得電阻率圖像，難以實現故障的定量評估和精確定位。而傳統的電化學測量方法也難以準確的測量地網金屬的腐蝕狀態。

在避免開挖接地網且檢測過程中不影響電力系統正常安全運行的情況下，能快速準確的測試與接地網相關的電氣參數，得到接地網范圍地下介質結構分布情況，并進行高分辨率成像，可準確得到接地網狀態分布情況十分重要。

目前關于接地網檢測成像方法及系統，重慶大學進行了接地網電阻抗成像方法的研究，將電阻抗成像測量原理中的電流注入方式、循環測量方式用于接地網腐蝕診斷。該方法為接地網的故障診斷提供了一個全新的思路，即通過直接成像直觀的進行判斷。但在其相關文獻中提到該方法目前能判斷出接地網導體腐蝕的大概區域，還不能準確確定腐蝕的具體位置，也不能確定支路的腐蝕程度，還需進一步改進。

目前的文獻中，有學者探索將地球物理探測成像中的瞬變電磁法法用于接地網的探測，瞬變電磁法屬于時間域電磁法，研究一次磁場激勵下產生的二次磁場與時間的變化關系，從而確定地下導體的電性分布結構及空間形態。瞬變電磁法的提出主要應用于油氣勘探、礦產勘查、工程勘察、環境調查、考古探測、軍事探測等諸多方面。電力系統接地網一般埋深較淺，屬于超淺層探測，由于傳統的瞬變電磁法需研究瞬變電磁信號的早期特征，在進行淺層探測時對發射信號關斷沿要求非常高，同時存在一次場與二次場難分離的問題，實踐證明，傳統的瞬變電磁法并不勝任淺層探測，同時瞬變電磁法用于地球物理探測對分辨率的要求遠比接地網成像要低。

發明內容

本發明的目的是彌補現有接地網診斷方法的不足，提出一種基于瞬變電磁法的接地網成像方法。本發明利用超聲信號超淺層高分辨率成像特點，可以在不開挖、不停電的情況下對接地網進行快速準確的故障診斷，獲得接地網及周圍物質結構的信息，實現超淺層接地網高分辨率的成像。