[发明专利]一种基于磁场微分法的变电站接地网拓扑结构绘制方法

说明书

本发明公开了一种基于磁场微分法的变电站接地网拓扑结构绘制方法，本发明选取一对接地网引下线，以其中一个接地引下线作为电流注入点，另一个接地引下线作为电流流出点，向接地网中注入的恒定电流I，首先绘制出与接地网引下线电流流出点相交的导体支路，再建立空间直角坐标系，沿已经绘制出的导体支路沿线确定支路节点，从而初步绘制出接地网的网络模型：再沿已经绘制出的导体支路确认其它规则导体支路的位置，修改已绘制的导体支路的长度完成所有平行于x轴或y轴的导体支路的测量与绘制和导体支路的长度修改；最后利用支路节点周围的圆弧磁场确定斜搭支路。本发明为沿线搜索，大大减少了采样点数量，支路绘制过程简单高效。

技术领域

本发明涉及变电站接地网拓扑结构检测技术领域，尤其涉及一种基于磁场微分法的变电站接地网拓扑结构绘制方法。

背景技术

接地网作为电力接地系统中一个重要的组成部分，主要存在于发电厂和变电站中，用于雷电流等大电流的快速泄放，降低地电位升，防止产生危险电压。由于资源、经济、技术等条件限制，我国变电站普遍采用碳钢或镀锌扁钢等金属作为接地材料。经过长时间的运行，这些金属会在土壤中发生电化学腐蚀，直接降低了接地网的安全性能。

现有的接地网状态监测及诊断方法均要求已知接地网的拓扑结构，且这些方法中与电磁理论相关的方法对导体网络结构的依赖程度很高。然而，运行中的变电站接地网图纸丢失以及与实际埋设为不对应的现象，导致导体网络结构不够清楚或不够准确，这就限制了接地网状态的精确诊断。针对这一问题，国内高校和科研院所开展了非开挖式的变电站接地网拓扑结构检测方法的研究，其中磁场微分法根据导体上方的峰值特征，能够实现接地体支路埋设位置的精确计算。但是，该方法需要测量变电站内所有可能存在接地网区域内的地表磁场，并且为了能够获得有效微分计算，测量点间距要求小于5～10cm，现场测量的采样点数量巨多，因此测量工作量巨大，接地网结构重构效率低下。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于磁场微分法的变电站接地网拓扑结构绘制方法，能够减少现场测量的采样点数量，从而减少微分计算量，提高接地网结构重构效率。

本发明采用的技术方案为：

一种基于磁场微分法的变电站接地网拓扑结构绘制方法，包括以下步骤：

A：选取一对接地网引下线，以其中一个接地引下线作为电流注入点，另一个接地引下线作为电流流出点，向接地网中注入的恒定电流I；

B：确定与接地网引下线电流流出点相交的导体支路的方向：以接地网引下线电流流出点所在的垂直接地极为极点O，以极点O为起点的任意方向的一条射线为极轴，选择一个半径为r的圆弧C作为磁通密度测量区域，圆弧C的圆心与极点O重合，1.5m≤r≤2m；

测量圆弧C竖直方向上的磁通密度分量磁通密度分量沿圆弧C方向求微分，利用磁场微分法的峰值特性求得与极点O相交的所有导体支路的方向，即与接地网引下线电流流出点所在的垂直接地极相交的所有导体支路的方向；C：建立空间直角坐标系，初步绘制出接地网的网络模型：以接地网引下线电流流出点所在的垂直接地极为零点O，接地网引下线方向为z轴，依据步骤B中确定的导体支路的方向建立空间直角坐标系；

直角坐标系中x轴和y轴的选择过程如下：

c1:若步骤B中确定的导体支路仅有一条，则该导体支路所在的方向为x轴，与该导体支路垂直的方向为y轴；

c2:若步骤B中确定的导体支路有多条，多条导体支路中存在方向相互垂直的两条导体支路，则方向相互垂直的两条导体支路分别为x轴和y轴；

c3:若步骤B中确定的导体支路有多条，多条导体支路中不存在方向相互垂直的两条导体支路，则根据变电站布局方向，选取与变电站布局方向接近的导体支路为x轴，与该导体支路垂直的方向为y轴；