[发明专利]一种基于微分法的接地网拓扑结构检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种接地网拓扑结构检测方法，特别涉及了一种基于微分法的检测接地网载流导体位置的方法。

背景技术

接地网是变电站安全运行的重要保证，其接地性能一直受到设计和生产运行部门的重视。接地网在变电站安全运行中，不仅为变电站内各种电气设备提供一个公共的电位参考地，在接地网遭受雷击或电力系统发生短路故障时，还能迅速排泄故障电流，并降低变电站的地电位升。接地网接地性能的优劣直接关系到变电站内工作人员的人身安全和各种电气设备的安全及正常运行。我国接地网一般采用扁钢制成,相互连接成网格形状，水平埋在地下深约0.3～2米，网格的间距通常3～7米，两侧的网格的比例通常为1:1～1:3。由于接地网长期运行容易发生腐蚀, 需要及时检测接地网的缺陷并采取修复措施。

目前接地网腐蚀诊断的主要方法有基于电路理论的分析方法和基于电磁场理论的分析方法。前者是将接地网看成纯电阻网络，利用电路理论的基本原理，通过一定的测量手段和计算方法建立接地网的腐蚀诊断方程，并通过求解诊断方程得到各支路导体的实际阻值或电阻值变化率，进而对接地网的腐蚀状况进行判别，这种方法需要事先了解接地网的全部或部分设计图纸；后者主要是通过向接地网注入一定频率的电流，并测量接地网地表磁场强度，最后根据磁场的分布对接地网腐蚀程度进行诊断。有学者采用求解磁场逆问题的方法来确定接地网的拓扑结构，但求解磁场逆问题的过程中会出现病态解，求解过程复杂。

由于当时文档管理不善，仍在役的投运多年的变电站设计图纸缺失造成无法了解接地网拓扑结构和各支路的腐蚀情况，因此无法直接使用现有的计算机辅助诊断技术，需要通过其他的技术手段探明变电站内接地网的地下金属的拓扑结构后才可以使用。

发明内容

本发明针对检测接地网的拓扑结构，提供了一种基于微分法的检测接地网载流导体位置的方法，进而确定接地网的拓扑结构。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：

一种基于微分法的接地网拓扑结构检测方法，包括以下步骤：

步骤一，在接地网地表面确定一个测量区域S，获取所述测量区域S的磁感应强度，包括垂直于地表面方向的磁感应强度                                                和/或平行于地表面方向的磁感应强度。

步骤二，分别获取垂直于地表面方向的磁感应强度的1阶导数的模、3阶导数的模、5阶导数的模，和/或平行于地表面方向的磁感应强度的2阶导数的模、4阶导数的模。

步骤三，根据步骤二中所述各阶导数的模确定测量区域S内的接地网支路所在位置，并绘制出测量区域S内的接地网拓扑结构。

上述步骤一中获取所述测量区域的磁感应强度的步骤具体为：

A利用接地网的上引接地体，从任一个上引接地体注入电流，并从除去注入电流的上引接地体之外的另一个上引接地体抽出电流；该注入电流为频率为20~2000Hz、幅值为0~10A的稳定正弦信号。

B在接地网地表面，确定一个矩形的测量区域S，所述测量区域S位于步骤A所述的注入电流和抽出电流两个上引接地体之间，以垂直于测量区域S向上为z轴正方向，建立右手直角坐标系xyz，零点在测量区域S的一个端点上，其中坐标轴x轴和y轴与测量区域S的边平行或垂直。

C将测量区域S划分为M×N网格，网格的边与x轴平行或垂直，选定网格的节点为测量点，测量点对应的位置坐标为，测量出在测量点上垂直于地表面的磁感应强度和沿x轴正方向的磁感应强度，其中M为网格的行数，N为网格的列数，，。

M×N网格在x轴方向具有相等的间距，在y轴方向具有相等的间距。网格在x轴方向的间距与网格在y轴方向的间距可以相等。

步骤三中所述确定测量区域内S的接地网支路所在位置，是通过获取步骤二中所述各阶导数的模的主瓣峰值的坐标位置来确定的。具体步骤包括：针对步骤二中所述各阶导数的模，分别获取各阶导数的模的主瓣峰值的坐标位置；该主瓣峰值的坐标位置即为测量区域S内接地网支路所在位置；根据接地网支路所在位置绘制出接地网拓扑结构。各阶导数的模的主瓣是指各阶导数的模中包含幅值强度最大值方向在内的波瓣，各阶导数的模的主瓣峰值的坐标位置是指各阶导数的模的主瓣的幅值强度最大值所对应的坐标位置。

本发明的方法进行检测时，在步骤一之后和进行步骤二的计算之前，可以先对垂直于地表面方向的磁感应强度和/或平行于地表面方向的磁感应强度进行数字滤波处理。

获取步骤二中各阶导数的模的具体步骤如下：