[发明专利]一种基于瞬变电磁法的接地网成像方法

说明书

一种基于瞬变电磁法的接地网成像方法，采用瞬变电磁法探测的瞬变激励源激励发射线圈产生瞬变电流，瞬变电流激发出一次磁场，发射线圈将一次磁场定向发送到地下涵盖接地网的区域，一次磁场在地下传播，接地网在一次磁场的激励下产生感应电流，同时，感应电流激发出二次磁场。除了利用一次磁场激励下产生的二次磁场与时间的变化关系，确定地下导体的电性分布结构及空间形态，接地网的感应电流在一次磁场和二次磁场的共同作用下产生电磁力。本发明利用瞬变电磁法激励源激发声场，采用超声接收阵列接收到超声信号，分析接收到的超声信号数据，通过超声信号在接地网中传播时声阻抗的变化，重建接地网的结构。本发明可实现超浅层接地网高分辨率的检测。

技术领域

本发明涉及一种基于瞬变电磁法的接地网方法，特别涉及一种超浅层接地网成像方法。

背景技术

接地网是电力系统中的重要组成部分，接地网的完好与否对电力系统的安全稳定性至关重要，由于接地网的导体埋于地下，接地网导体与土壤直接接触，久而久之，会造成接地网的严重腐蚀。此外，施工过程中的漏焊、虚焊以及自然外力作用下，都会造成接地网的不完好与损坏，致使接地网的泄电流能力降低，影响电力系统的安全稳定性，危害人身安全，造成巨大的经济损失，因此提前发现电力系统接地网损坏处，尽早解除安全隐患至关重要。

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，而无法获得腐蚀程度等具体信息，只能通过大面积开挖查找接地网导体断点和腐蚀段。目前接地网故障诊断方法主要有电网络分析法、电磁场分析法及电化学方法等。电网络分析法是将接地网看做电阻网络，建立接地网的腐蚀诊断方程，通过求解电阻值变化对接地网的腐蚀状况进行判别；电磁场分析法是通过向接地网注入电流，测量接地网地表磁场分布，来诊断接地网的腐蚀程度。

对于电网络分析法，接地网局部腐蚀或断裂时地表电位差变化很小，接地网节点间电阻值没有明显变化，很难通过外部接地电阻、电位分布、接触电势等参数进行准确判断。电磁场分析法易受外界干扰，影响测量的准确性，进而影响腐蚀程度的判断。上述方法主要针对小规模简单结构的接地网，当用于大规模复杂结构的接地网时有较大难度，而且无法获得电阻率图像，难以实现故障的定量评估和精确定位。而传统的电化学测量方法也难以准确的测量地网金属的腐蚀状态。

在避免开挖接地网且检测过程中不影响电力系统正常安全运行的情况下，能快速准确的测试与接地网相关的电气参数，得到接地网范围地下介质结构分布情况，并进行高分辨率成像，可准确得到接地网状态分布情况十分重要。

目前关于接地网检测成像方法及系统，重庆大学进行了接地网电阻抗成像方法的研究，将电阻抗成像测量原理中的电流注入方式、循环测量方式用于接地网腐蚀诊断。该方法为接地网的故障诊断提供了一个全新的思路，即通过直接成像直观的进行判断。但在其相关文献中提到该方法目前能判断出接地网导体腐蚀的大概区域，还不能准确确定腐蚀的具体位置，也不能确定支路的腐蚀程度，还需进一步改进。

目前的文献中，有学者探索将地球物理探测成像中的瞬变电磁法法用于接地网的探测，瞬变电磁法属于时间域电磁法，研究一次磁场激励下产生的二次磁场与时间的变化关系，从而确定地下导体的电性分布结构及空间形态。瞬变电磁法的提出主要应用于油气勘探、矿产勘查、工程勘察、环境调查、考古探测、军事探测等诸多方面。电力系统接地网一般埋深较浅，属于超浅层探测，由于传统的瞬变电磁法需研究瞬变电磁信号的早期特征，在进行浅层探测时对发射信号关断沿要求非常高，同时存在一次场与二次场难分离的问题，实践证明，传统的瞬变电磁法并不胜任浅层探测，同时瞬变电磁法用于地球物理探测对分辨率的要求远比接地网成像要低。

发明内容

本发明的目的是弥补现有接地网诊断方法的不足，提出一种基于瞬变电磁法的接地网成像方法。本发明利用超声信号超浅层高分辨率成像特点，可以在不开挖、不停电的情况下对接地网进行快速准确的故障诊断，获得接地网及周围物质结构的信息，实现超浅层接地网高分辨率的成像。