[实用新型]一种诊断大中型变电站地网腐蚀及断点的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种诊断大中型变电站地网腐蚀及断点的系统，具体涉及一种快速简便地对大中型变电站接地网进行测量，并定位腐蚀及断点故障的诊断系统。属于检测技术领域。 

背景技术

接地是指电气系统的某些节点或电气设施的某些导电部分与大地之间的电气连接，发电厂变电站接地是防雷接地、工作接地和保护接地三者的统一。我国变电站地网的接地导体使用的材质主要为普通碳钢，一般采用扁钢或圆钢水平敷设，排列成长孔型或方孔型埋入地下，其面积略大于变电站的面积。接地网投运后，随着时间推移埋入土壤中的接地网会受到不同程度的腐蚀，在腐蚀性较弱的土壤中，地网金属导体的年腐蚀度有1mm，在腐蚀性强的土壤中达3mm。接地网运行多年后因为不同程度的腐蚀会直接降低了接地网的使用寿命和影响电网的安全运行。碳钢的腐蚀通常为局部腐蚀，并在腐蚀后变脆、起层、腐蚀部位逐渐变细变薄、甚至断裂，造成接地性能不能满足热稳定性的要求。因而导致在发生接地故障时，接地短路电流可能造成局部电位超出规范。甚至因反击或电缆皮环流使二次设备的绝缘遭到破坏，扩大事故并危及设备和人身安全，从而带来巨大的经济损失和不良社会影响。 

由于地网常年埋于地下，以往的接地网监测都是在发现接地电阻不合格或者出现故障以后，通过开挖查找接地网的电气连接故障点或者腐蚀段，进而确定是否进行全站改造，此种方式极其落后，不科学，可见对于地网导体的腐蚀或断点常规手段难以使管理者方便准确地了解其现状。目前也出现了一些新的诊断系统，依据地网拓扑结构，通过注入地网节点一定的激励，利用数学工具对检测到的响应进行分析得到地网故障情况。如申请号为200710185685.1的“变电站接地网缺陷诊断方法及装置”专利，其通过注入激励信号来测量磁感应强度在地表的分布，然后将测量结果与仿真计算出的正常状态数据进行比较来判断接地网腐蚀变细或断裂缺陷的具体位置和程度。该专利的主要的不足是：由于变电站开关场内的电磁环境极为复杂，检测的磁感应强度干扰较大，滤波设计极为复杂，准确性难以提高。再如申请号为201010586932.0的“一种诊断接地网连接状态的测量装置”专利，包括测量电路、中央处理控制电路和PC机等。该装置以接地棒为载体，向其输入激励信号，通过对获取输出响应信号的后续处理以获得接地网的局部连接信息。该专利的主要的不足是：往往大型变电站地网占地面积较大，现场诊断测量时需要极长的测量引线频繁地来回拉动和更换测量点，一次布线只能测量一组端口，不仅工作量较大，而且在变电站的带电区域开关场进行长时间测量操作会存在严重的安全隐患。 

发明内容

本实用新型的目的是对现有腐蚀诊断存在的问题，提供一种针对大中型变电站接地网操作快速简便、不需停电和大规模开挖即可准确检测腐蚀或断点的诊断系统。 

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种诊断大中型变电站地网腐蚀及断点的系统，包括移动测量端口盒、端口测量装置、移动计算机主机和测试钳。 

其中，一端由钳口夹在地网节点的引上线上的的所述测试钳通过测量导线与移动测量端口盒上的测量接线柱连接，将若干待测点汇集于所述移动测量端口盒。 

所述端口测量装置包括测量模块、数据转换模块和通信模块；所述测量模块通过测量电流线和测量电压线连接在所述移动测量端口盒上的任意一对测量接线柱上，通过测量电流线注入电流激励，由测量电压线测得两测量接线柱之间的电压值，再通过测量模块的双臂电桥得到与该对测量接线柱对应的任意两个待测点间的电阻值；通过数据转换模块及通信模块输入移动计算机主机，移动计算机主机对该数据进行分析计算，根据该电阻值相对于理论值的变化量对地网腐蚀及断点进行诊断。 

在所述移动计算机主机中利用计算机中编制的诊断软件对接地网支路电阻测试数据的实际值与接地网支路的原始电阻值进行分析。分析原理如下： 

假设接地网有n+1个节点，b条支路，m条接地引线（即地网节点的引上线），忽略土壤因素的影响，可以将接地网看成一电阻网络。原网络端口电阻的求得：假设在该网络的第i，j端口加上一个I₀电流源。定义：A为选定一个参考节点后网络的关联矩阵；Y_b为支路导纳矩阵；Y_n为节点导纳矩阵；I_b为支路电流矩阵；U_n为节点电压列向量；I_n为节点的电流源列向量（非激励接点的电流值为0）。

根据电路原理： 

                               (1)

可以得到：