[发明专利]一种高频脉冲逆散射成像的接地网状态检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于高频脉冲逆散射成像技术的接地网状态检测系统。

背景技术

接地网在电力系统安全可靠运行方面起着重要的作用，对保护站内工作人员的人身安全和各种电气设备的正常运行至关重要，其接地性能一直受到生产运行部门的重视。目前，镀锌钢是国内变电站地网较为常用的接地导体材料，经过长时间的运行，在多雨和沿海地区，随着使用年限的增加，易发生腐蚀，按照土壤腐蚀性的强弱不同，接地导体在土壤中的年腐蚀率在2.0mm-8.0mm间不等，除此之外，在施工过程当中地网的不良焊接、虚焊、漏焊以及来自土壤的腐蚀、接地短路电流的电动力作用等，可引起地网各均压带之间或接地引下线与均压带之间存在电气连接不良的故障点，不可避免的导致地网的安全性能遭到严重破坏，原来经过精心设计的接地网由于结构被改变，不能为故障电流和雷电电流提供有效的泄流通道，人身安全和设备安全受到严重威胁。

一旦发生由于接地网故障导致电力系统事故，后果是较为严重的。短路电流通过接地引下线流入地网，地网故障而不能快速泄流就会导致电力系统中性点发生偏移电位升高，同时地面电位升高，给变电运行人员的人身安全带来严重威胁。而反击过电压和电缆皮环流造成二次设备的绝缘能力遭到破坏，同时高压窜入控制室，因其监测和控制设备误动作或拒动从而扩大事故范围，造成巨大的经济损失和社会影响。在我国，因接地网腐蚀、发生断裂等缺陷引起的电力系统的事故时有发生，每次事故都会造成巨大的经济损失，每次造成的直接经济损失都在几百万元至几千万元。

目前我国在五六十年代期间埋设的接地网，普遍存在接地装置的导体和接地引线腐蚀现象。一直以来，工程上了解接地网腐蚀及断点的常用方法一般都是凭借经验，根据地网所处的土壤环境的酸碱程度以及地网的运行年限，凭借着在诸多工程中的实际经验大概估计判断地网的腐蚀情况，然后对可能会存在的严重腐蚀危及安全的地网进行停电并抽样开挖。这样的做法没有针对性，耗费大量的人力物力财力，不能从根本上避免电力系统事故的发生。

进入新世纪以来，随着我国经济快速发展，电力系统电压等级不断提高、系统容量不断扩大，接地故障电流也大幅度增加。另外，变电站的智能化程度越来越高，但是先进的监控设备抗干扰能力还比较弱，因此对接地装置的性能提出了更高的要求。为了保证接地网性能可靠正常就必须定期检查。

对接地网进行缺陷诊断，既具有宏观性，即要整体评估接地网的状态，又具有微观性，即准确定位缺陷所在位置，需要通过宏观测量接地网的状态量对接地网微观下的局部腐蚀情况或断点位置进行诊断。而接地网一般面积很大，被深埋在土壤中，直接检测难度大、工作量大，局部的缺陷对于接地网整体特征参量的影响不大，即整体测量接地网的参数难以反映局部特征，目前对于接地网缺陷的各种诊断方法准确性不高，灵敏度较低。

为了实现在不停电和不开挖的情况下对接地网的故障进行诊断，国内学者已经开展了很多工作。近年来，故障诊断技术有很多新方法和相应的测量系统，研究理论也不断完善，基本形成了大电流分析技术、接地网节点分析技术、电磁场分析技术、在线腐蚀监测技术等等。目前对于接地网的检测，只能通过测量接地网电气参数间接判断接地网接地性能，测量大致的故障点，而不能具体得出腐蚀程度等，通过大面积开挖查找接地网导体断点和腐蚀段。电网络方法在强屏蔽或者散流作用下，同时由于接地网间互电阻作用，接地网网格导体两个可触及节点间的电阻值往往没有明显的变化，接地网导体局部出现断口时地表电位差变化很小，故接地网局部发生腐蚀断裂时很难仅仅通过外部接地电阻、跨步电势、电位分布、接触电势等参数进行准确判断。现有电磁场方法直接应用接地网腐蚀前网络拓扑和各边界条件引入麦克斯韦方程，得到接地网的地表电位分布或磁场分布，然后通过测量与计算结果的比较，进行腐蚀程度的判断。在获得各点电位分布的同时，能够很好地了解电网的运行状况。但是电磁场具有矢量特性，很容易受到外界干扰，影响测量的准确性进而影响腐蚀程度的判断。而传统的电化学测量系统也难以准确的测量地网金属的腐蚀状态。

科学合理地测试接地网的特性参量、准确评估接地网的状态是确保电力系统安全稳定运行的关键。由于接地网埋设在地下，很难判断运行中接地网的确切状态。对于接地网，一般以安全性为出发点，测量变电站接地网的接地阻抗、导通电阻、跨步电位差和接触电位差等特征参量，将单项的测量结果同规定阈值进行逐一比较，判断接地网是否安全。但对于接地网的局部或整体状态的研究很少。