[发明专利]一种变电站接地网三维数字化监控装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及变电站接地网检测技术领域，尤其涉及一种变电站接地网三维数字化监控装置及方法。

背景技术

变电站接地网是变电站的重要保障，当电气设备遭受雷击或电力系统发生短路故障时，接地网能够迅速排泄故障电流，保证电力系统正常运行及人员生命安全。然而由于接地网常年埋在土壤中，会发生腐蚀及断裂等情况，影响接地网接地性能。

接地网腐蚀断裂威胁着电力系统的安全运行，目前接地网故障检测方法主要是电阻法和磁场法，而这些检测方法存在许多不足，如人工测量工作量大，且对接地网的检测没有电子版档案，从而没有对接地网的状态形成一个持续的跟踪、检测，有效避免腐蚀导致的故障状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种变电站接地网三维数字化监控装置及方法，对接地网的阻抗进行三维成像与诊断，还能为每个被检测的接地网建立数字化检测档案，实现对接地网状态的长期跟踪。

本发明采用的技术方案为：

一种变电站接地网三维数字化监控装置，包括数据采集系统、接地网状态评估系统、三维成像系统、数字信息存储系统、状态信息输出系统和故障报警系统，所述的数据采集系统的信号输出端连接接地网状态评估系统的信号采集端，接地网状态评估系统采用基于逆问题的接地支路导体阻抗计算方法对接地网各支路状态进行求解；接地网状态评估系统的第一信号输出端连接三维成像系统，三维成像系统采用有限元法，对接地网导体受腐蚀情况及周围土壤进行三维成像；接地网状态评估系统的第二信号输出端连接数字信息存储系统，数字信息存储系统基于成像结果和接地支路导体阻抗计算结果的基础上，得出接地网各支路腐蚀程度评估结果，形成变电站接地网三维成像与状态评估的数字化系统；接地网状态评估系统的第三信号输出端通过状态信息输出系统进行显示；状态信息输出系统的信号输出端连接故障报警系统的信号输入端。

一种变电站接地网三维数字化监控方法，包括以下步骤：

步骤A：首先，利用数据采集系统测取接地网电压值，数据采集系统采用四电极法测取接地网部分节点的电压值；

步骤B：数据采集系统将测取的接地网部分节点的电压值发送给接地网状态评估系统，接地网状态评估系统采用基于逆问题的接地支路导体阻抗计算方法对接地网各支路状态进行求解，求解过程如下步骤：

步骤B1：将接地网等效为纯电阻网络，假设接地网具有N个节点和B条支路，则根据电网络理论列方程有：

YnUn=InYn=AYbATUb=ATUnIb=YbUb---(1)]]>

式中A为网络的关联矩阵；Y_b为支路导纳矩阵，Y_n为节点导纳矩阵；U_b为支路电压向量；U_n为节点电压向量；I_n为节点电流向量；I_b为支路电流向量；