专利名称：一种大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于ー种大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统，具体涉及ー种快速安全地对占地面积较大的变电站地网进行检测，并定位其腐蚀故障的诊断系统，属检测技术领域。
技术背景 接地是指电气系统的某些节点或电气设施的某些导电部分与大地之间的电气连接，发电厂变电站接地是防雷接地、工作接地和保护接地三者的统一。通常我国接地网大多用低炭钢材料埋入土壤中，一般采用5mmX40mm的扁钢或Φ 16 20mm的圆钢水平敷设,排列成长孔型或方孔型，埋入地下O. 6m O. Sm深，表面用土壌和草坪覆盖，其面积大体与变电站的面积相同。随时间推移埋入土壌中的接地网会受到不同程度的腐蚀，其腐蚀速度与土壤的酸碱度有关，在腐蚀性较弱的土壤中，地网金属导体的年腐蚀度有I. Omm 2. Omm,在腐蚀性强的土壤中达3. Omm 4. 0_，在腐蚀性极强的土壤中可达5. Omm以上，导致接地网运行10年左右就会发生不同程度的腐蚀，甚至快的3 4年就已经出现严重腐蚀，降低了接地网的使用寿命和影响电网的安全运行。接地网发生严重腐蚀会使接地导体变细甚至断裂，破坏了接地网的原有结构，降低了接地性能，丧失了保护功能。当系统发生接地短路时，会使地网电位升高超出设计值或分布不均，不仅会造成一次设备的绝缘损坏，还可能因反击或电缆皮环流使二次设备的绝缘遭到破坏，甚至给操作人员安全带来严重威胁，造成带来巨大的经济损失和不良社会影响。然而接地网属于隐蔽工程，因其埋设在地下而不易检查、修复，使检测者和管理者往往很难了解地下地网的现状。以往的接地网检测都是在发现接地电阻不合格或者出现故障以后，通过开挖查找接地网的电气连接故障点或者腐蚀段，进而确定是否进行全站改造，此种方式极其落后不科学。目前也出现了ー些新的诊断方法系统，依据地网拓扑结构，通过注入地网节点一定的激励，对检测到的响应(电压或磁场等)进行数学工具分析得到地网故障情況。如专利申请号为201010586932. O的“一种诊断接地网连接状态的测量装置”，包括信号发生电路、信号预处理电路、信号注入开关阵列、信号检测开关阵列、中央处理控制电路和PC机等。该装置以接地棒为载体，向其输入激励信号，通过对获取输出响应信号的后续处理以获得接地网的局部连接信息。然而该装置的主要的不足是①往往大型变电站地网占地面积较大，现场诊断测量时不仅需要极长的測量引线来回拉动，还需要进入变电站的带电区域开关场进行测量操作，存在严重的安全隐患。②开关场内设备布局复杂，每次測量前需要依据地网拓扑结构花大量精力来确定对应地面測量点位置，使得操作费时费力，而且设备结构也比较复杂，使得实际工程实用性不高。
实用新型内容本实用新型目的在于针对现有技术存在的缺点与不足，提供一种针对大型甚至超大型接地网、操作安全、不需要大規�？诩纯勺既芳嗖夤收先毕莸拇笮捅涞缯镜赝醇岸系阏锒舷低�。本实用新型的目的通过下述技术方案来实现ー种大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统，包括測量线终端4、信号測量与采集装置5、数据处理器6 ;所述测量线终端4包括ー组以上的导线连接元件14，每组导线连接元件14包括两个导线连接元件14，每个导线连接元件14用于连接ー根测试导线3 ;与同一组导线连接元件连接的两根测试导线3 —根是测试电流线9，一根是测试电压线10，且与同一组导线连接元件连接的两根测试导线3连接在同一根接于地网节点的引上线2上；所述信号測量与采集装置输入端5与任意一组导线连接元件14连接，所述信号測量与采集装置输入端5输出端与数据处理器6连接。通过在所述的测量线终端对大型变电站地网节点測量，替代进入带电的变电站开关场进行大跨距拉线测量，免去了很多繁杂操作手续，并且定期重复测量简便、工作量低，不仅降低测量エ作的安全风险。上述測量线终端4还包括一个测试面板17及设置在測量面板17表面的地网缩微图13，所述导线连接元件14安装在測量面板17上，且每组导线连接元件14安装在測量面板17上的位置为地网缩微图13的一个节点对应的位置，且连接同一组导线连接元件14的地网节点和地网缩微图13的节点对应。这主要是由于大型变电站占地较大，设备布置复杂，准确定点难度较高，采用这种导线连接元件14在装測量面板17的布置方式，直接在所述的测量线终端进行测量可以提高測量数据的准确性、极大的提高测量效率。所述地网缩微图13粘贴、雕刻、焊接等方式设置在測量面板17表面。上述測量线终端4还包括集线盒12及设置在集线盒12的一个面上的地网缩微图13，所述集线盒(12)为长方体，盒身材料为工程塑料。所述集线盒12壳厚IOmm 20mm，高为10Omm 200mm,长为800mm 1200mm,宽为600mm 1000mm,便于承受一定的外力作用，并具有良好的机械性能、电性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良特性。所述地网缩微图13粘贴、雕刻、焊接等方式设置在集线盒12表面。上述地网缩微图13被分割成几部分，分别设置在与网缩微图13分割后每一部分大小对应测量面板17/集线盒12上，再将所述測量面板17/集线盒12拼接在一起。适用于被测地网面积比较大时的情况。上述地网缩微图中两相邻节点间的距离大于15mm。上测试电流线9焊接在接于地网节点的引上线2上的位置为距水平地面1110mm-15mm处，所述测试电压线10焊接在接于地网节点的引上线2上的位置为距水平地面115mm-10mm处，且焊接处涂抹防腐材料进行保护。所述测试电流线9、测试电压线10从焊接点引出后埋在100mm-200mm的地下。上述信号測量与采集装置5包括供电电源、双臂电桥、A/D转换�？椤⒖繁；つ？椤⑼ㄐ沤鹰� ；所述供电电源分别给双臂电桥、A/D转换�？�、通信接ロ提供电能；所述A/D转换�？榈氖淙攵朔直鹆铀鄣缜藕涂繁；つ？榈氖涑龆耍凰鏊鄣缜诺氖涑龆嘶沽涌繁；つ？榈氖淙攵耍鯝/D转换�？榈氖涑龆肆油ㄐ沤鹰�。基于双臂电桥的四端钮接入法，将信号測量与采集装置分别和ー组导线连接元件14连接，在所述的测量电流线注入直流电流作为激励来測量相应地网节点对的端ロ电阻，测得的电阻參数信号通过在信号測量与采集装置5中的通信接ロ传输到数据处理主机6中。上述数据处理器6包括数据处理主机和显示器，所述显示器用于显示所述大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统的运行情況。上述大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统还包括网络通信设备7，所述网络通信设备7可与其他网络设备的以太网连接。上述的大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统还包括打印输出设备7，用于实现各种信息及报表及时打�。瓿伤鍪荽砥�6的打印服务功能。本实用新型的工作原理及过程是基于双臂电桥的四端钮接入法，信号測量与采集装置连接集线盒上的一组导线连接 元件14上，在測量电流线9中施加直流电流激励，并通过测量电压线所测电压来计算相应地网节点的端ロ电阻，测得的电阻參数信号通过在信号測量与采集装置传输到数据处理主机。数据处理主机经过测量分析得出腐蚀故障情況，定位腐蚀故障支路，并且可以通过网络通信设备与上级部门进行信息传递，结合打印输出相应的诊断结果进行地网维护。本实用新型的有益效果是(I)通过在所述的测量线终端直接对大型变电站地网节点端ロ进行测量，替代进入带电的变电站开关场进行大跨距拉线測量，免去了很多繁杂操作手续，并且定期重复测量简便、工作量低，不仅降低測量工作的安全风险。(2)大型变电站占地较大，设备布置复杂，准确定点难度较高。然而本实用新型采用导线连接元件与所述的地网缩微图中节点位置一一对应布置方式方式，直接在所述的测量线终端进行测量可以提高測量数据的准确性、极大的提高测量效率。(3)本实用新型可以提前发现接地网的腐蚀故障及故障的发展情况，对接地网腐蚀故障做出定位和安全评估，实现了变电站无损检测诊断，相对于传统的大面积停电开挖查找接地网断点和腐蚀段的方法，而且不影响电カ系统的正常运行，从而保证了电カ系统的安全运行和供电可靠性，并树立电カ系统在各行业中的良好的形象，由此带来的间接经济效益和社会效益也十分巨大。(4)本发明可广泛用于已经投入运行的变电站的地网进行腐蚀故障检测，特别适用于占地面积较大，安全要求较高的大型变电站。此外，本项研究成果还可应用于钢铁、化エ和电厂等其它有地网的系统，需求量极大，应用前景极为广阔。
图I为本实用新型的结构图与被测地网。图2为本实用新型测试电流线和测试电压线布置图。图3为本实用新型的测量线终端结构图。图4为本实用新型的信号測量与采集装置图。图中1埋于地下的水平接地网，2接于地网节点的引上线，3测试导线，4測量线终端，5信号測量与采集装置，6数据处理主机，7网络通信设备，8打印输出设备，9测试电流线，10测试电压线，11水平地面，12集线盒，13地网缩微图，14导线连接元件，15与信号测量与采集装置相连的测试电流线，16与信号測量与采集装置相连的测试电压线，17測量面板。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例和附图对本实用新型进ー步说明，但本实用新型的实施方式不限于此。实施例I如图1-3所示，本实用新型的ー种大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统，包括测量线终端4、信号測量与采集装置5、数据处理器6 ;所述测量线终端4包括集线盒12和一组以上的导线连接元件14，所述导线连接元件14安装在集线盒12上；每组导线连接元件14包括两个导线连接元件14，每个导线连接元件14连接ー根测试导线3 ;与同一组导线连接元件连接的两根测试导线3 —根是测试电流 线9，一根是测试电压线10，且与同一组导线连接元件连接的两根测试导线3连接在同一根接于地网节点的引上线2上；所述信号測量与采集装置输入端5与任意一组导线连接元件14连接，所述信号測量与采集装置输入端5输出端与数据处理器(6)连接。在本实施例中，所述的测试导线3为铜芯丁睛聚こ烯绝缘S绞型连接的两芯软导线，每芯软导线标称截面I. 5_2，所述两芯软导线其中一芯作为测试电流线9，一芯作为测试电压线10焊在接于地网节点的引上线2上，所述的测试电压线10焊接高度为距地表5mm处，所述的测试电流线9焊接高度为距地表IOmm处，焊接处涂抹防腐漆进行防腐保护。所述的测试导线3的两芯测试导线(包括一芯测试电流线9和一芯作为测试电压线10)只连接一根所述的接于地网节点的引上线2，从焊接点引出后采用IOOmm埋深的水平布置，最后全部汇聚于ー个集线盒12中。所述的集线盒12壳厚IOmm,高为100mm,长为800mm,宽为600mm，盒身材料采用工程塑料制成。所述的集线盒面板17粘贴/雕刻ー张地网缩微图13，缩微图中的两相邻节点间距为20mm。所述导线连接元件14为接线柱，所述的接线柱的面板腰孔为Φ8.0，耐受电流为25A，试验耐压为3KV，并依据所述的地网缩微图13中的节点位置对应镶嵌安装在所述的集线盒面板17上。所述的接线柱顶部位于所述的集线盒外，尾部嵌入盒内并连接测试导线3中的一根芯，用标号C表示与所述的测试电流线9相连，用标号P表示与所述的测试电压线10相连，每根所述的测试导线3通过盒底部直径为5_孔洞穿出，所述的测量线终端4的作用为把全部所述的测试导线3汇聚为一处以供集中測量。所述的信号測量与采集装置5为直流电阻仪，如图4所示，其由供电电源、双臂电桥、A/D转换模块、开路保护�？�、RS232通信接ロ组成。所述的供电电源由AC 220V,50Hz市电供电。所述的RS-232通信接ロ的数据传输速率采用4800KB的波特率。所述的双臂电桥基于凯尔文接线原理，其电阻原件由エ艺成熟的锰铜丝线绕而成。被测电阻(地网节点端ロ)以四端钮法接入双臂电桥中，通过所述的测试电流线9注入5A电流激励，并由电压线测得电压以便计算相应的端ロ电阻。所述的信号測量与采集装置对任意一对所述的接线柱14进行测量后，进行电阻电压变换，再经过A/D转换成数字信号通过RS232通信接ロ可直接与计算机通信。所述的数据处理主机6为计算机，计算机的内存为4GB DDR3，处理器为英特尔酷睿处理器i72600K，采用Wind0ws7操作系统，硬盘为800GB，大容量的硬盘和高端的内存，可保证计算机胜任数据的存储和分析工作。所有的操作控制都可以通过鼠标器及键盘而实现，通过液晶显示器可以对设备运行作实时监视，并取得所需的各种信息。所述的网络通信设备7为交换机，提供5个千兆端ロ，每个端ロ支持10/100/1000M速率自适应、双エ模式自动协商，可直接与其他网络设备的以太网端ロ连接，网络介质主要为光纤电缆。所述的打印输出设备8为市购打印机，可以实现各种信息及报表即时打�。瓿杉扑慊锒舷低车拇蛴》窆δ�。本实施例的诊断系统实现对大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统诊断方法是把实际地网的拓扑结构数据输入到所述的数据处理主机6中，根据地网的大小选定测量方案来測量需要的地网端口数据。基于双臂电桥的四端钮接入法，将和信号測量与采集装置5相连的测试电流线15和电压线16接在集线盒12上的一对接线柱 14上，通过所述的测试电流线9注入电流激励来測量相应地网节点的端ロ电阻，测得的电阻參数信号通过在信号測量与采集装置5中的RS-232通信接ロ传输到数据处理主机6中。经过数据处理主机6分析得出腐蚀故障情况，定位腐蚀故障支路，并且可以通过网络通信设备7与上级部门进行信息传递，结合打印输出相应的诊断结果进行地网维护。实施例2本实用新型的ー种大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统，同实施例1，所不同的是每芯软导线标称截面2. 5mm2，测试电压线10焊接高度为距地表IOmm处，测试电流线9焊接高度为距地表15mm处，从焊接点引出后采用200mm埋深的水平布置，集线盒壳厚15mm，高为200mm，长为1200mm，宽为1000mm，接线柱14耐受电流为50A。测试电流线9注入20A电流激励,地网缩微图13中的两相邻节点最小间距为30mm。实施例3本实用新型的ー种大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统，同实施例1，但是由于实测地网面积较大，地网缩微图13中的两相邻节点最小间距为15mm，地网缩微图13分割成四片分布于四个集线盒上，并把所述四个集线盒拼接在一起。以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
权利要求1.一种大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统，其特征在于包括测量线终端(4)、信号测量与采集装置(5)、数据处理器￠);所述测量线终端(4)包括一组以上的导线连接元件(14)，每组导线连接元件(14)包括两个导线连接元件(14)，每个导线连接元件(14)用于连接一根测试导线(3);与同一组导线连接元件连接的两根测试导线(3) —根是测试电流线(9)，一根是测试电压线(10)，且与同一组导线连接元件连接的两根测试导线(3)连接在同一根接于地网节点的引上线(2)上；所述信号测量与采集装置输入端(5)与任意一组导线连接元件(14)连接，所述信号测量与采集装置输入端(5)输出端与数据处理器(6)连接。
2.根据权利要求I所述的大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统，其特征在于所述测量线终端(4)还包括测试面板(17)及设置在测量面板(17)表面的地网缩微图(13)，所述导线连接元件(14)安装在测量面板(17)上，且每组导线连接元件(14)安装在测量面板(17)上的位置为地网缩微图(13)的一个节点对应的位置，且连接同一组导线连接元件(14)的地网节点和地网缩微图(13)的节点对应。
3.根据权利要求I所述的大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统，其特征在于所述测量线终端(4)还包括集线盒(12)及设置在集线盒(12)的一个面上的地网缩微图(13)，所述集线盒(12)为长方体，盒身材料为工程塑料。
4.根据权利要求2或3所述的大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统，其特征在于所述地网缩微图(13)被分割成几部分，分别设置在与网缩微图(13)分割后每一部分大小对应测量面板(17)/集线盒(12)上，再将所述测量面板(17)/集线盒(12)拼接在一起。
5.根据权利要求4所述的大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统，其特征在于所述地网缩微图(13)中两相邻节点间的距离大于15mm。
6.根据权利要求4所述的大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统，其特征在于所述测试电流线(9)焊接在接于地网节点的引上线(2)上的位置为距水平地面(ll)10mm-15mm处，所述测试电压线(10)焊接在接于地网节点的引上线(2)上的位置为距水平地面(ll)5mm-10mm处,所述测试电流线(9)、测试电压线(10)从焊接点引出后埋在100mm-200mm的地下。
7.根据权利要求I所述的大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统，其特征在于所述信号测量与采集装置(5)包括供电电源、双臂电桥、A/D转换模块、开路保护�？�、通信接口 ；所述供电电源分别给双臂电桥、A/D转换�？�、通信接口提供电能；所述A/D转换�？榈氖淙攵朔直鹆铀鄣缜藕涂繁；つ？榈氖涑龆耍凰鏊鄣缜诺氖涑龆嘶沽涌繁；つ？榈氖淙攵耍鯝/D转换�？榈氖涑龆肆油ㄐ沤涌�。
8.根据权利要求I所述的大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统，其特征在于所述数据处理器(6)包括数据处理主机和显示器。
9.根据权利要求I所述的大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统，其特征在于还包括网络通信设备(7)。
10.根据权利要求I所述的大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统，其特征在于还包括打印输出设备(7)。
专利摘要本实用新型公开了一种大型变电站地网腐蚀及断点诊断系统，该系统包括测量线终端、信号测量与采集装置、数据处理器；所述测量线终端包括测量面板和一组以上的导线连接元件，所述导线连接元件安装在测量面板上；每组导线连接元件包括两个导线连接元件，每个导线连接元件连接一根测试导线；与同一组导线连接元件连接的两根测试导线一根是测试电流线，一根是测试电压线，且与同一组导线连接元件连接的两根测试导线连接在同一根接于地网节点的引上线上；所述信号测量与采集装置输入端与任意一组导线连接元件连接，所述信号测量与采集装置输入端输出端与数据处理器连接。本实用新型操作安全、不需要大规�？诩纯勺既芳嗖夤收先毕荨�
文档编号G01R31/08GK202443095SQ201120560969
公开日2012年9月19日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者冷迪, 刘渝根, 姚森敬, 彭向阳, 李谦, 肖磊石, 饶章权 申请人:广东电网公司电力科学研究院, 重庆大学
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