专利名称：一种变电站接地网腐蚀故障点诊断系统的制作方法
技术领域：
本实用新型主要涉及一种变电站接地网腐蚀故障点诊断系统。
背景技术：
随着现代大电网向超高压、大容量和远距离方向发展，对于电力系统安全、稳定及经济运行的要求越来越高，为了确保电网的安全稳定运行，提高供电的可靠性，必须有一个良好的变电站接地装置。究其原因，接地网是电力系统深埋在地下的隐蔽设施，现场暴露的主要技术问题是接地网腐蚀、接地引下线截面偏小和接地体之间连接不良，这些问题都给电力的故障埋下了隐患。接地网腐蚀是一个渐变的过程，腐蚀到一定程度即进入故障状态，可靠性降低甚至性能失效，不能满足电力系统安全运行的要求。我国由于资源、经济等原因，接地网所用的材质主要为普通碳钢，接地网腐蚀通常呈现局部腐蚀形态，发生腐蚀后接地网碳钢材料变脆、起层、松散、减薄，甚至发生断裂，所以电力接地网腐蚀严重是目前我国电力接地网最为突出的问题，而在国外发达国家主要是以铜材质作为接地网，其接地性能比钢铁要好，腐蚀程度要慢。发电厂、变电站内集中了许多重要的电气设备，如变压器、发电机、断路器、接地刀闸、互感器(电压互感器和电流互感器)、避雷器等，这些设备的A、B、C三相一般都是用扁钢相连，再通过接地引下线与接地网相连。变电站、发电厂除了敷设接地网，还在避雷针和避雷器下加设集中接地体。随着发电厂、变电站电压等级的升高，对敷设接地网所用的扁钢的要求也越来越高。接地网置于地下，一旦接地网由于腐蚀等其它原因造成故障，将会导致接地体截面减小、热稳定性不够、接地电阻增大。虽然在进行接地网设计时，尽量采用各种防护措施来降低接地网的腐蚀程度，但即使是最好的设计和防护措施也不能够预见到服役寿命内可能出现的所有情况，在实际使用过程中仍然会出现各种接地网故障，危及电力系统安全运行。接地网一旦腐蚀严重到使接地网的接地电阻不合格，甚至局部断裂时，对接地网的翻修改造是相当费劲和困难的，费用也是巨大的。因此必须经常地或定期地对接地网的状况进行检测，以分析接地网的变化趋势，并对接地网的状况加以评估，及早发现问题以采取相应的防护措施，防患于未然，对接地装置的维护显得十分迫切和重要。接地网的状态检测一直是一个很重要的工作过程，同时也是一个很繁重的工作，现有方法是在发现地网接地电阻不合格或发生地网引起的事故后，通过大面积开挖查找接地网导体断点和腐蚀段的方法带有盲目性、工作量极大，进行实际的检测时需要对变电所的环境有很大的改动，还不一定能准确的检测出好坏，影响电力系统的安全运行。因此变电站接地网智能诊断研究系统的实用新型，是电力系统安全经济生产所迫切需要的课题。

实用新型内容本实用新型旨在解决现有技术存在的缺陷，设计一种发变电站接地网腐蚀故障点智能诊断，用以采集接地网腐蚀检测数据，快速、精确而方便地对接地网腐蚀状况进行检测。为了实现上述设计目的，本实用新型的技术方案1，设计一种发变电站接地网腐蚀故障点智能诊断，通过采集接地网节点电压和电流值对接地网故障进行检测。为了实现上述设计目的，本实用新型的技术方案2，通过信号采集系统与信号源、传感器相配合的接地网腐蚀故障点智能诊断方法。既可以避免单单通过电势分布不能准确定位的问题，又可避免接地网过大而导致PC机无法计算，或计算结果不准确的问题。本实用新型的技术方案1:一种变电站接地网腐蚀故障点诊断系统，包括交流信号采集传感器，用于获取发变电站接地网的节点电流和电压信号；交直流信号采集器，用于接收所述节点电流和电压信号并进行数据处理和显示；数据处理终端，用于接收数据并进行故障点分析和处理；以及通信端，用于将处理后的数据发送给外部信息管理设备。进一步地，在本实用新型的优选实施例中，所述交直流信号采集器包括数据采集模块、USB通信模块、微控制器、液晶显示器和电源，其中所述数据采集模块输入端连接探测线圈的输出端以接收信号，输出端连接至微控制器；所述USB通信模块、电源以及液晶显示器连接至微控制器；所述交直流信号采集器与数据处理终端之间是通过USB通信模块加以连接。进一步地，在本实用新型的优选实施例中，所述交流信号采集传感器包括探测线圈，所述探测线圈的信号输出端接交直流信号采集器的输入端。进一步地，在本实用新型的优选实施例中，所述数据采集模块包括模数转换器和与之连接的高精度参考电位器，以及耦合于所述模数转换器的前置抗干扰电路。进一步地，在本实用新型的优选实施例中，所述前置抗干扰电路是接设于探测线圈与模数转换器之间，用于滤除接地网现场电磁干扰。本实用新型的技术方案2 :—种变电站接地网腐蚀故障点诊断系统，包括信号激励系统以及信号检测系统，其中的所述信号激励系统包括变电站接地网；变电站接地子网；正弦交流信号发生器，用于连接所述变电站接地网的下引导体间以注入交流正弦电信号；直流信号发生器，用于连接所述变电站接地子网的下引导体间以注入直流电信号;所述信号检测系统包括交流信号采集传感器，用于获取发变电站接地网的节点电流和电压信号；交直流信号采集器，用于接收所述节点电流和电压信号并进行数据处理和显示；数据处理终端，用于接收数据并进行故障点分析和处理；以及通信端，用于将处理后的数据发送给外部信息管理设备。进一步地，在本实用新型的优选实施例中，所述交直流信号采集器包括数据采集模块、USB通信模块、微控制器、液晶显示器和电源，其中所述数据采集模块输入端连接探测线圈的输出端以接收信号，输出端连接至微控制器；所述USB通信模块、电源以及液晶显示器连接至微控制器；所述交直流信号采集器与数据处理终端之间是通过USB通信模块加以连接。进一步地，在本实用新型的优选实施例中，所述交流信号采集传感器包括探测线圈，所述探测线圈的信号输出端接交直流信号采集器的输入端。进一步地，在本实用新型的优选实施例中，所述数据采集模块包括模数转换器和与之连接的高精度参考电位器，以及耦合于所述模数转换器的前置抗干扰电路。进一步地，在本实用新型的优选实施例中，所述前置抗干扰电路是接设于探测线圈与模数转换器之间，用于滤除接地网现场电磁干扰。本实用新型的有益效果是显而易见的，本实用新型可在不停电和不对地网开挖的情况下，可了解地网各段导体的腐蚀程度及是否断裂，保障电力系统的安全、可靠运行。且具有简单、准确、不受现场运行条件的限制等优点。

本实用新型的优选实施方式将在以下通过参照附图的方式加以详细体现，图中的相同功能组件/模块以相同符号加以标记，其中的图1为本实用新型的结构组成原理图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型变电站接地网腐蚀故障点诊断系统的第一优选实施例包括交流信号采集传感器1，用于获取发变电站接地网的节点电流和电压信号；交直流信号采集器2，用于接收所述节点电流和电压信号并进行数据处理和显示；数据处理终端3，用于接收数据并进行故障点分析和处理；以及通信端4，用于将处理后的数据发送给外部信息管理设备，例如电力系统终端管理系统或监控系统，可导出电力检测数据或打印报表。进一步地，在本实用新型的优选实施例中，所述交直流信号采集器2包括数据采集模块21、USB通信模块22、微控制器23、液晶显示器24和电源25，其中所述数据采集模块21输入端连接探测线圈的输出端以接收信号，输出端连接至微控制器23 ;所述USB通信模块22、电源25以及液晶显示器24连接至微控制器23 ;所述交直流信号采集器2与数据处理终端3之间是通过USB通信模块22加以连接。进一步地，在本实用新型的优选实施例中，所述交流信号采集传感器I包括探测线圈，所述探测线圈的信号输出端接交直流信号采集器2的输入端。进一步地，在本实用新型的优选实施例中，所述数据采集模块21包括模数转换器211和与之连接的高精度参考电位器212，以及耦合于所述模数转换器211的前置抗干扰电路。进一步地，在本实用新型的优选实施例中，所述前置抗干扰电路是接设于探测线圈与模数转换器211之间，用于滤除接地网现场电磁干扰。[0046]本实用新型变电站接地网腐蚀故障点诊断系统的第一优选实施例包括信号激励系统以及信号检测系统，其中的信号激励系统包括变电站接地网；变电站接地子网；正弦交流信号发生器，用于连接所述变电站接地网的下引导体间以注入交流正弦电信号；直流信号发生器，用于连接所述变电站接地子网的下引导体间以注入直流电信号;信号检测系统包括交流信号采集传感器1，用于获取发变电站接地网的节点电流和电压信号；交直流信号采集器2，用于接收所述节点电流和电压信号并进行数据处理和显示；数据处理终端3，用于接收数据并进行故障点分析和处理；以及通信端4，用于将处理后的数据发送给外部信息管理设备。进一步地，在本实用新型的优选实施例中，所述交直流信号采集器2包括数据采集模块21、USB通信模块22、微控制器23、液晶显示器24和电源25，其中所述数据采集模块21输入端连接探测线圈的输出端以接收信号，输出端连接至微控制器23 ;所述USB通信模块22、电源25以及液晶显示器24连接至微控制器23 ;所述交直流信号采集器2与数据处理终端3之间是通过USB通信模块22加以连接。进一步地，在本实用新型的优选实施例中，所述交流信号采集传感器I包括探测线圈，所述探测线圈的信号输出端接交直流信号采集器2的输入端。进一步地，在本实用新型的优选实施例中，所述数据采集模块21包括模数转换器211和与之连接的高精度参考电位器212，以及耦合于所述模数转换器211的前置抗干扰电路。进一步地，在本实用新型的优选实施例中，所述前置抗干扰电路是接设于探测线圈与模数转换器211之间，用于滤除接地网现场电磁干扰。在本实用新型的优选实施例中，首先是在分析变电站接地网结构的前提下，应用拓扑分解法对变电站接地网进行分解并选取最优点；在最优点的引上线之间将正弦交流信号输入接地网；利用预设好的交流信号采集传感器I将因注入电流而在地表激发的磁感应强度信号转变为感应电压信号，此时可测量出地表的磁感应强度的分布，用于稍后计算；通过交直流信号采集系统获取数据并传送给数据处理终端3 (优选为PC机或PDA设备)后，计算出变电站接地网正常情况下的地表磁感应强度分布，然后将测量结果与仿真计算结果进行比较，根据两者的差异，诊断出接地网腐蚀故障点出现的大概位置；在选出接地网腐蚀故障点出现的大概位置后，PC机3自动在此位置附近生成一个小型接地网区域模型，用直流大电流源外接于此小型接地网区域中随机选取的引上线，测量接地引线间的电压及回路的电流，得到两接地引线间的输入端电阻；将测量结果输入PC机3得到各段导体的电阻值；将此电阻值与正常情况时的电阻值进行比较，便可得到接地网扁铁腐蚀变细或断裂缺陷的具体位置和程度。进一步地，在本实用新型的优选实施例中，在采集信号端加入抗干扰电路，有效地抑制现场的电磁干扰，对测量所得的信号经工频陷波、滤波、相敏检波处理后，将工频及其它干扰滤去。以上仅为本实用新型的优选实施方式，旨在体现本实用新型的突出技术效果和优势，并非是对本实用新型的技术方案的限制。本领域技术人员应当了解的是，一切基于本实用新型技术内容所作出的修改、变化或者替代技术特征，皆应当涵盖于本实用新型所附权利要求主张的技术范畴内。
权利要求1.一种变电站接地网腐蚀故障点诊断系统，其特征在于包括 交流信号采集传感器，用于获取发变电站接地网的节点电流和电压信号； 交直流信号采集器，用于接收所述节点电流和电压信号并进行数据处理和显示； 数据处理终端，用于接收数据并进行故障点分析和处理；以及 通信端，用于将处理后的数据发送给外部信息管理设备。
2.根据权利要求1所述的变电站接地网腐蚀故障点诊断系统，其特征在于所述交直流信号采集器包括数据采集模块、USB通信模块、微控制器、液晶显示器和电源，其中所述数据采集模块输入端连接探测线圈的输出端以接收信号，输出端连接至微控制器；所述USB通信模块、电源以及液晶显示器连接至微控制器；所述交直流信号采集器与数据处理终端之间是通过USB通信模块加以连接。
3.根据权利要求1所述的变电站接地网腐蚀故障点诊断系统，其特征在于所述交流信号采集传感器包括探测线圈，所述探测线圈的信号输出端接交直流信号采集器的输入端。
4.根据权利要求2所述的变电站接地网腐蚀故障点诊断系统，其特征在于所述数据采集模块包括模数转换器和与之连接的高精度参考电位器，以及耦合于所述模数转换器的前置抗干扰电路。
5.根据权利要求4所述的变电站接地网腐蚀故障点诊断系统，其特征在于所述前置抗干扰电路是接设于探测线圈与模数转换器之间，用于滤除接地网现场电磁干扰。
6.一种变电站接地网腐蚀故障点诊断系统，其特征在于包括信号激励系统以及信号检测系统，其中 所述信号激励系统包括 变电站接地网； 变电站接地子网； 正弦交流信号发生器，用于连接所述变电站接地网的下引导体间以注入交流正弦电信号; 直流信号发生器，用于连接所述变电站接地子网的下引导体间以注入直流电信号； 所述信号检测系统包括 交流信号采集传感器，用于获取发变电站接地网的节点电流和电压信号； 交直流信号采集器，用于接收所述节点电流和电压信号并进行数据处理和显示； 数据处理终端，用于接收数据并进行故障点分析和处理；以及 通信端，用于将处理后的数据发送给外部信息管理设备。
7.根据权利要求6所述的变电站接地网腐蚀故障点诊断系统，其特征在于所述交直流信号采集器包括数据采集模块、USB通信模块、微控制器、液晶显示器和电源，其中所述数据采集模块输入端连接探测线圈的输出端以接收信号，输出端连接至微控制器；所述USB通信模块、电源以及液晶显示器连接至微控制器；所述交直流信号采集器与数据处理终端之间是通过USB通信模块加以连接。
8.根据权利要求6所述的变电站接地网腐蚀故障点诊断系统，其特征在于所述交流信号采集传感器包括探测线圈，所述探测线圈的信号输出端接交直流信号采集器的输入端。
9.根据权利要求7所述的变电站接地网腐蚀故障点诊断系统，其特征在于所述数据采集模块包括模数转换器和与之连接的高精度参考电位器，以及耦合于所述模数转换器的前置抗干扰电路。
10.根据权利要求9所述的变电站接地网腐蚀故障点诊断系统，其特征在于所述前置抗干扰电路是接设于探测线圈与模数转换器之间，用于滤除接地网现场电磁干扰。
专利摘要本实用新型提出了一种变电站接地网腐蚀故障点诊断系统，其包括交流信号采集传感器，用于获取发变电站接地网的节点电流和电压信号；交直流信号采集器，用于接收所述节点电流和电压信号并进行数据处理和显示；数据处理终端，用于接收数据并进行故障点分析和处理；以及通信端，用于将处理后的数据发送给外部信息管理设备。本实用新型可在不停电和不对地网开挖的情况下，可了解地网各段导体的腐蚀程度及是否断裂，保障电力系统的安全、可靠运行。且具有简单、准确、不受现场运行条件的限制等优点。
文档编号G01R31/00GK202903922SQ20122055618
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者朱雪松, 邬欣, 杨莉萍, 陈美荣, 吴国强, 王炜 申请人:湖州电力局, 国家电网公司