一種配電網絡接地網腐蝕狀態檢測系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種配電網絡接地網腐蝕狀態檢測系統，系統的接地點腐蝕采集模塊將磁感應強度信號轉變為感應電壓信號，經信號調制模塊、信號放大模塊和信號濾波模塊處理后，監測輸出單元提取信號，由雙T網絡實現陷波電路，檢測時，信號放大模塊調節頻率，以避開干擾頻點；接地點厚度計算模塊能夠檢測到接地點的厚度余量，供用戶參考使用。
【專利說明】
一種配電網絡接地網腐蝕狀態檢測系統
技術領域
[0001] 本發明涉及配電網絡領域，尤其涉及一種配電網絡接地網腐蝕狀態檢測系統。
【背景技術】
[0002] 現有技術中，對于接地網故障點的測量手段比較原始，常根據地區的土壤腐蝕率， 經驗地估計接地網導體腐蝕程度，然后抽樣挖開檢查。這種方法帶有盲目性、工作量大、速 度慢，并且還受到現場運行條件的限制，不能準確地判斷腐蝕程度和斷點。
【發明內容】
[0003] 為了克服上述現有技術中的不足，本發明的目的在于，提供一種配電網絡接地網 腐蝕狀態檢測系統，包括:激勵電流源、接地點腐蝕采集模塊、信號調制模塊、信號濾波模 塊、信號放大模塊、監測輸出單元、接地點厚度計算模塊； 所述激勵電流源向接地網的接地節點注入電流； 所述接地點腐蝕采集模塊用于對接地節點的電位進行采集； 所述信號調制模塊用于接收接地點腐蝕采集模塊采集的接地點電位，并將接地點電位 信號進行調制； 所述信號濾波模塊用于接收所述信號調制模塊調制后的信號，并進行濾波； 所述信號放大模塊用于對濾波后的采樣信號進行放大； 所述監測輸出單元用于對放大后的采樣信號進行輸出； 所述接地點腐蝕采集模塊采用矩形探測線圈，矩形探測線圈的尺寸為長25-30cm，寬 8-10cm，6500-7000 匝； 所述接地點腐蝕采集模塊將磁感應強度信號轉變為感應電壓信號，經信號調制模塊、 信號放大模塊和信號濾波模塊處理后，監測輸出單元提取信號，由雙T網絡實現陷波電路， 檢測時，信號放大模塊調節頻率，以避開干擾頻點； 所述接地點厚度計算模塊用于根據接地網的設計尺寸、形狀數據獲取接地網導體材料 參數;檢測該接地網在運行時間段i=l，2,3，i)內的平均腐蝕速率Vl;根據熱穩定性 及接地故障保護確定接地網的設計最小允許厚度d min;利用平均腐蝕速率Vl對未來時間段 的平均腐蝕速率v1+1進行預測，并根據平均腐蝕速率v 1+1計算導體的剩余厚度ds;判斷ds是否 小于dmin，d s大于dmin，則滿足條件接地網繼續使用;若4小于dmin，接地網停止使用； 所述接地點厚度計算模塊7還用于接地網導體的累積腐蝕深度計算方式為:; 接地網導體剩余厚度的計算方式為:ds=d-dy;d為接地網導體的設計厚度。
[0004] 優選地，所述信號放大模塊包括:放大電阻Rfdi、放大電阻Rf d2、放大電阻Rfd3、放大 電阻Rfd4、放大電阻Rfd5、放大電容Cfdl、放大電容Cfd2、放大電容Cfd3、放大電容Cfd4、放大二極 管Df di、放大二極管Df d2、放大三極管Qf di、放大電感Lf d; 信號濾波模塊將采集的信號進行濾波后輸入至所述信號放大模塊，R1起到隔離作用， 放大電感Lfd;和放大電容Cfdi組成了并聯諧振回路，有效的吸收衰減，還以中心頻率為基準 對采集信號進行擴頻，放大電容CfdlS2nF至3nF，放大電感Lfd，L為1.5mH至2mH，在這個范圍 內具有良好的選頻回路，提高載波的靈敏度;放大二極管D fdl、放大二極管Dfddtl位在IV至 1.5V之間，經放大電容Cfd2引到放大三極管知潑射極上，進行信號的放大，在經過放大后， 經由放大電容Cfd4輸出進行后續處理。
[0005] 優選地，所述監測輸出單元包括液晶顯示模塊、數據存儲模塊和人機交互模塊； 所述液晶顯示模塊和人機交互模塊實現整個系統的良好的人機交互，所述數據存儲模 塊實現采集數據的海量存儲和備份。
[0006] 優選地，還包括:設置在信號放大模塊與監測輸出模塊之間的濾波電路； 所述濾波電路包括：電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R15、電阻R16、電阻R17、調節電位 器R14、調節電位器R18、電容C1、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6以及四個運算放大 器。
[0007] 優選地，所述監測輸出單元包括:通信模塊;所述通信模塊與服務器通信連接，用 于將采集后的數據上傳至服務器。
[0008] 從以上技術方案可以看出，本發明具有以下優點： 檢測系統監測接地網故障腐蝕情況，具有一定的可靠性和準確性，并能按照測量選點 原則和選點規律，減少選點的誤差和精度。通過對接地網的監測提高了接地網運行的安全 和穩定性，有利于電力系統的安全生產。對接地網存在的安全隱患能夠及時發現，保證供電 系統的正常運行。
【附圖說明】
[0009] 為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將對描述中所需要使用的附圖作簡單 地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術 人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0010] 圖1為接地網拓撲結構簡化前的電路圖； 圖2為接地網拓撲結構簡化后的電路圖； 圖3為接地網拓撲結構另一個實施例的簡化前的電路圖。
【具體實施方式】
[0011] 為使得本發明的發明目的、特征、優點能夠更加的明顯和易懂，下面將運用具體的 實施例及附圖，對本發明保護的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施 例僅僅是本發明一部分實施例，而非全部的實施例。基于本專利中的實施例，本領域普通技 術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本專利保護的范 圍。
[0012] 本實施例提供一種配電網絡接地網腐蝕狀態檢測系統，如圖1所示，包括:激勵電 流源1、接地點腐蝕采集模塊2、信號調制模塊3、信號濾波模塊4、信號放大模塊5、監測輸出 單元6、接地點厚度計算模塊7; 激勵電流源1向接地網的接地節點注入電流;接地點腐蝕采集模塊2用于對接地節點的 電位進行采集;信號調制模塊3用于接收接地點腐蝕采集模塊采集的接地點電位，并將接地 點電位信號進行調制；信號濾波模塊4用于接收信號調制模塊調制后的信號，并進行濾波； 信號放大模塊5用于對濾波后的采樣信號進行放大;監測輸出單元6用于對放大后的采樣信 號進行輸出； 接地點腐蝕采集模塊2采用矩形探測線圈，矩形探測線圈的尺寸為長25-30cm，寬8- 10cm，6500-7000匝;接地點腐蝕采集模塊2將磁感應強度信號轉變為感應電壓信號，經信 號調制模塊、信號放大模塊和信號濾波模塊處理后，監測輸出單元提取信號，由雙T網絡實 現陷波電路，檢測時，信號放大模塊調節頻率，以避開干擾頻點； 接地點厚度計算模塊7用于根據接地網的設計尺寸、形狀數據獲取接地網導體材料參 數;檢測該接地網在運行時間段i=l，2,3，i)內的平均腐蝕速率Vl;根據熱穩定性及 接地故障保護確定接地網的設計最小允許厚度d min;利用平均腐蝕速率^對未來時間段的 平均腐蝕速率v1+1進行預測，并根據平均腐蝕速率v 1+1計算導體的剩余厚度ds;判斷ds是否小 于dmin，d s大于dmin，則滿足條件接地網繼續使用;若ds小于dmin，接地網停止使用;接地點厚度 .S'.' 計算模塊7還用于接地網導體的累積腐蝕深度計算方式為：政g 海：.' 接地網導體剩余厚度的計算方式為:ds=d-dy;d為接地網導體的設計厚度。
[0013]激勵電流源在發出激勵電流前，先計算激勵電流在地表面激發的磁感應強度，分 析土壤結構性質對磁感應強度的影響;研究對變電站接地網直接施加激勵電流，通過測量 地表面磁感應強度分布，激發出對應的激勵電流。這樣可以針對復雜電磁環境，進行接地點 腐蝕檢測。而且利用選頻放大技術能夠有效抑制電磁干擾。
[0014]由于配電系統的接地為金屬導體焊接而成，大多為網格形狀。在交變電流作用下， 相對于導體本身的電阻來說，其電感很小，另外接地網導體段的對地電容及泄漏電導要比 導體段本身的電阻大得多，因此可將接地網看作一個純電阻性的網絡，通過接地點腐蝕采 集模塊2的采集，在電磁作用下，提高了對接地點腐蝕監測的效果，保證檢測的精準。
[0015]本實施例中，如圖2所不，信號放大模塊5包括:放大電阻Rfdi、放大電阻Rfd2、放大電 阻Rfd3、放大電阻Rfd4、放大電阻Rfd5、放大電容Cfdl、放大電容Cfd2、放大電容Cfd3、放大電容 Cf d4、放大二極管Df di、放大二極管Df d2、放大三極管Qf di、放大電感Lf d; 信號濾波模塊將采集的信號進行濾波后輸入至信號放大模塊，R1起到隔離作用，放大 電感Lfd;和放大電容Cfdl組成了并聯諧振回路，有效的吸收衰減，還以中心頻率為基準對采 集信號進行擴頻，放大電容C fdlS2nF至3nF，放大電感Lfd，L為1.5mH至2mH，在這個范圍內具 有良好的選頻回路，提高載波的靈敏度;放大二極管D fdl、放大二極管Dfd2鉗位在IV至1.5V之 間，經放大電容Cfd2引到放大三極管Qfdi發射極上，進行信號的放大，在經過放大后，經由放 大電容Cfd4輸出進行后續處理。
[0016] 本實施例中，如圖3所示，還包括:設置在信號放大模塊與監測輸出模塊之間的濾 波電路;濾波電路包括：電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R15、電阻R16、電阻R17、調節電位 器R14、調節電位器R18、電容C1、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6以及四個運算放大 器。
[0017] 濾波電路具有濾波、放大、反饋、調節、反饋功能的運算放大器和具有調節功能的 調節電位器R14、調節電位器R18。其中，調節電位器R14、調節電位器R18用于調節電路的品 質因數作用，品質因數越大，阻帶寬度越窄，選頻特性越好，濾除工頻干擾效果越好。而且針 對工頻二次諧波有很好的抑制作用，濾波電路包含了兩個窄帶阻帶中心頻率，兩個都可以 實現獨立可調值。這樣實現了二次濾波作用，保證采樣信號的精準性。
[0018] 本實施例中，監測輸出單元包括:通信模塊;通信模塊與服務器通信連接，用于將 采集后的數據上傳至服務器。監測輸出單元包括液晶顯示模塊、數據存儲模塊和人機交互 模塊;液晶顯示模塊和人機交互模塊實現整個系統的良好的人機交互，數據存儲模塊實現 采集數據的海量存儲和備份。
[0019] 本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他 實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參考即可。
[0020] 對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明 將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
【主權項】
1. 一種配電網絡接地網腐蝕狀態檢測系統，其特征在于，包括:激勵電流源、接地點腐 蝕采集模塊、信號調制模塊、信號濾波模塊、信號放大模塊、監測輸出單元、接地點厚度計算 模塊； 所述激勵電流源向接地網的接地節點注入電流； 所述接地點腐蝕采集模塊用于對接地節點的電位進行采集； 所述信號調制模塊用于接收接地點腐蝕采集模塊采集的接地點電位，并將接地點電位 信號進行調制； 所述信號濾波模塊用于接收所述信號調制模塊調制后的信號，并進行濾波； 所述信號放大模塊用于對濾波后的采樣信號進行放大； 所述監測輸出單元用于對放大后的采樣信號進行輸出； 所述接地點腐蝕采集模塊采用矩形探測線圈，矩形探測線圈的尺寸為長25-30cm，寬 8-IOcm, 6500-7000 應； 所述接地點腐蝕采集模塊將磁感應強度信號轉變為感應電壓信號，經信號調制模塊、 信號放大模塊和信號濾波模塊處理后，監測輸出單元提取信號，由雙T網絡實現陷波電路， 檢測時，信號放大模塊調節頻率，W避開干擾頻點； 所述接地點厚度計算模塊用于根據接地網的設計尺寸、形狀數據獲取接地網導體材料 參數;檢測該接地網在運行時間段ti( i=l，2,3，i)內的平均腐蝕速率Vi;根據熱穩定性 及接地故障保護確定接地網的設計最小允許厚度dmin;利用平均腐蝕速率Vi對未來時間段 的平均腐蝕速率VW進行預測，并根據平均腐蝕速率VW計算導體的剩余厚度CU ;判斷CU是否 小于dmin，ds大于dmin，則滿足條件接地網繼續使用;若ds小于dmin，接地網停止使用； 所述接地點厚度計算模塊7還用于接地網導體的累積腐蝕深度計算方式為接地網導體剩余厚度的計算方式為:ds=d-dy;d為接地網導體的設計厚度。2. 根據權利要求1所述的配電網絡接地網腐蝕狀態檢測系統，其特征在于， 所述信號放大模塊包括:放大電阻Rf di、放大電阻Rf d2、放大電阻Rf d3、放大電阻Rf d4、放大 電阻RfdS、放大電容Cfdl、放大電容Cfd2、放大電容Cfd3、放大電容Cfd4、放大二極管化dl、放大二 極管化d2、放大S極管Qf di、放大電感Lf d; 信號濾波模塊將采集的信號進行濾波后輸入至所述信號放大模塊，Rl起到隔離作用， 放大電感Lfd;和放大電容Cfdi組成了并聯諧振回路，有效的吸收衰減，還W中屯、頻率為基準 對采集信號進行擴頻，放大電容Cfdi為化F至化F，放大電感Lfd，L為1.5mH至2mH，在運個范圍 內具有良好的選頻回路，提高載波的靈敏度;放大二極管Dfdi、放大二極管Dfd2錯位在IV至 1.5V之間，經放大電容Cfd2引到放大立極管Qfdi發射極上，進行信號的放大，在經過放大后， 經由放大電容Cf d4輸出進行后續處理。3. 根據權利要求1所述的配電網絡接地網腐蝕狀態檢測系統，其特征在于， 所述監測輸出單元包括液晶顯示模塊、數據存儲模塊和人機交互模塊； 所述液晶顯示模塊和人機交互模塊實現整個系統的良好的人機交互，所述數據存儲模 塊實現采集數據的海量存儲和備份。4. 根據權利要求1所述的配電網絡接地網腐蝕狀態檢測系統，其特征在于， 還包括:設置在信號放大模塊與監測輸出模塊之間的濾波電路； 所述濾波電路包括:電阻Rl 1、電阻Rl 2、電阻Rl 3、電阻Rl 5、電阻Rl 6、電阻Rl 7、調節電位 器R14、調節電位器R18、電容CU電容C2、電容C3、電容C4、電容巧、電容C6W及四個運算放大 器。5.根據權利要求1所述的配電網絡接地網腐蝕狀態檢測系統，其特征在于， 所述監測輸出單元包括:通信模塊;所述通信模塊與服務器通信連接，用于將采集后的 數據上傳至服務器。
【文檔編號】G01N17/00GK105911430SQ201610295621
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月6日
【發明人】剛憲棟, 鄭方明, 趙國華, 張巖, 李驛, 趙鑫磊
【申請人】國網山東省電力公司濱州市濱城區供電公司