專利名稱：一種大型變電站地網(wǎng)腐蝕診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及地網(wǎng)腐蝕診斷裝置，尤其是涉及一種可對占地面積較大的變電站地網(wǎng)進(jìn)行檢測的便攜式地網(wǎng)腐蝕診斷裝置。
背景技術(shù)：
在變電站內(nèi)集中了大量重要的電氣設(shè)備，需要良好的接地裝置，來滿足工作接地、保護(hù)接地和防雷接地的要求。工程實用的接地裝置為接地網(wǎng)，它主要為由扁鋼、圓鋼、或角鋼等焊接組成的網(wǎng)格。變電站接地網(wǎng)的性能好壞直接關(guān)系到站內(nèi)人員及設(shè)備安全。隨著我國電力系統(tǒng)的發(fā)展，接地短路電流也逐漸增大，對接地網(wǎng)性能的要求也越來越高。國外接地網(wǎng)導(dǎo)體大多采用銅材料，出現(xiàn)腐蝕故障的問題較少，而我國出于資源、經(jīng)濟(jì)考慮，接地網(wǎng)導(dǎo)體大多由普通碳鋼制成，埋在地下運行多年后會出現(xiàn)腐蝕故障，特別是在一些沿海土壤呈酸性的地區(qū)，腐蝕問題更為嚴(yán)重，易導(dǎo)致接地網(wǎng)出現(xiàn)電氣上的開路。同時，結(jié)合電力行標(biāo)DL596-1996中規(guī)定的接地網(wǎng)腐蝕性開挖檢查情況來看，在接地網(wǎng)施工過程中，也常出現(xiàn)偷工減料、缺失導(dǎo)體、虛焊漏焊等施工問題。地網(wǎng)導(dǎo)體腐蝕，以及施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)的疏漏，均易導(dǎo)致變電站內(nèi)接地參數(shù)發(fā)生改變，譬如站內(nèi)跨步電壓、接觸電勢的不合格，威脅站內(nèi)人員安全及設(shè)備穩(wěn)定運行。接地網(wǎng)作為隱蔽性工程，投運后基本上處于免維護(hù)狀態(tài)。電力行標(biāo)DL596-1996和南網(wǎng)企標(biāo)Q/CSG 10007-2004《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》強(qiáng)調(diào)了地網(wǎng)腐蝕判斷以定期(10年以上)選點開挖檢查為主，帶有較強(qiáng)的主觀性和盲目性，容易以偏概全，難以掌握地網(wǎng)整體的腐蝕狀況。目前也出現(xiàn)了一些新的診斷方法系統(tǒng)，依據(jù)地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過注入地網(wǎng)節(jié)點一定的激勵，對檢測到的響應(yīng)(電壓或磁場等)進(jìn)行數(shù)學(xué)工具分析得到地網(wǎng)故障情況。如申請?zhí)枮?00710185685. I的“變電站接地網(wǎng)缺陷診斷方法及裝置”專利，其通過注入激勵信號來測量磁感應(yīng)強(qiáng)度在地表的分布，然后將測量結(jié)果與仿真計算出的正常狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來判斷接地網(wǎng)腐蝕變細(xì)或斷裂缺陷的具體位置和程度。該專利主要的不足是由于變電站開關(guān)場內(nèi)的電磁環(huán)境極為復(fù)雜，檢測的磁感應(yīng)強(qiáng)度干擾較大，濾波設(shè)計極為復(fù)雜，準(zhǔn)確性難以提高。再如申請?zhí)枮?01010586932. 0的“一種診斷接地網(wǎng)連接狀態(tài)的測量裝置”專利，包括測量電路、中央處理控制電路和PC機(jī)等。該裝置以接地棒為載體，向其輸入激勵信號，通過對獲取輸出響應(yīng)信號的后續(xù)處理以獲得接地網(wǎng)的局部連接信息。該專利的主要的不足是大型變電站地網(wǎng)占地面積往往較大，現(xiàn)場診斷測量時需要極長的測量引線頻繁地來回拉動和更換測量點，一次布線只能測量一組端口，不僅工作量較大，而且在變電站的帶電區(qū)域開關(guān)場進(jìn)行長時間測量操作會存在嚴(yán)重的安全隱患。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種針對大型甚至超大型接地網(wǎng)的變電站地網(wǎng)腐蝕診斷裝置，其可移動攜帶實時聯(lián)網(wǎng)，且操作安全簡便、不需大規(guī)模開挖即可準(zhǔn)確檢測故障缺陷。[0005]本實用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種大型變電站地網(wǎng)腐蝕診斷裝置，其特征是包括分布式采集盒、信號采集裝置、移動計算PC和3G無線通信終端；所述的分布式采集盒由盒體、保護(hù)罩、接線柱和測量引線組成，保護(hù)罩可拆地蓋在盒體上，多個接線柱相互絕緣地豎立并穿過盒體的底板，測量引線為兩芯軟導(dǎo)線，其一端與接線柱下端電連接、另一端與所述的地網(wǎng)的網(wǎng)格節(jié)點的引上線焊接。所述的分布式米集盒盒體為圓盤殼，殼厚8mnTl8mm,高為80mnTl80mm,直徑為250mnT600mm，盒身材料采用ABS樹脂材料制成；所述的保護(hù)罩為一半球殼，直徑與所述的盒體一致，殼厚為8mnTl8mm。當(dāng)所述的分布式采集盒不使用時罩于所述的盒體上起保護(hù)作用，使用所述的分布式采集盒時將其取下。所述的接線柱為原件，面板腰孔為Φ7. OmnTl 1mm，耐受電流為1(Γ30Α，試驗?zāi)蛪簽?kV，鑲嵌安裝在所述的盒體的面板上。 所述的接線柱頂部位于所述的盒體外，尾部嵌入盒面板內(nèi)并連接測量引線上端中的一根芯，用標(biāo)號C表示與所述的電流線相連，用標(biāo)號P表示與電壓線相連，每對所述的接線柱(P、C柱)連接一根所述的測量引線上端，相應(yīng)的所述的測量引線的下端連接于所述的分布式采集盒所分配的地網(wǎng)分塊中的一個地網(wǎng)可及節(jié)點引上線上，依據(jù)所連可及節(jié)點編號對所述的接線柱進(jìn)行標(biāo)注。所述的信號采集裝置為的微歐儀，其由量程網(wǎng)絡(luò)、凱爾文電橋、A / D轉(zhuǎn)換模塊AD574D、開路保護(hù)模塊、串行通信接口、打印模塊組成；所述的串行通信接口是基于國際EIA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，其數(shù)據(jù)傳輸速率采用4800KB的波特率，對于數(shù)據(jù)(信息碼)邏輯“I”(傳號)的電平低于-3V，邏輯“O”(空號)的電平高于+3V ;對于控制信號；接通狀態(tài)(ON)即信號有效的電平高于+3V，斷開狀態(tài)(OFF)即信號無效的電平低于-3V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對值大于3V時，電路可以有效地檢查出來，介于_3 +3V之間的電壓無意義，低于-15V或高于+15V的電壓也認(rèn)為無意義。相應(yīng)的PC控制代碼S ( s )為單次發(fā)送命令即RS-232接口只發(fā)送一組數(shù)據(jù)，控制代碼C ( c )為連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)命令。所述的凱爾文電橋是由電阻原件由工藝成熟的錳銅絲線繞而成。所述的移動計算PC為筆記本電腦；所述的3G無線通信終端為上網(wǎng)卡；所述的筆記本電腦內(nèi)存大于或等于2GB，處理器高于或等于1.5GHz，采用Windows764位操作系統(tǒng)，硬盤大于500GB，顯卡采用集成顯卡64MB顯存或更多。所述的移動計算PC為筆記本電腦，計算機(jī)內(nèi)存采用2GB或更多，處理器為I. 5GHz或更高，采用Wind0ws764位操作系統(tǒng)，硬盤大于500GB，顯卡采用集成顯卡64MB顯存或更多。大容量的硬盤和高端的內(nèi)存，足以保證計算機(jī)勝任數(shù)據(jù)的存儲和分析工作。所有的操作控制都可以通過觸控板及鍵盤而實現(xiàn)，通過液晶顯示器可以對設(shè)備運行作實時監(jiān)視，并取得所需的各種息。所述的3G無線通信終端為上網(wǎng)卡，基于中國電信CDMA20001X網(wǎng)絡(luò)、中國移動TD-SCDMA / HSUPA網(wǎng)絡(luò)或者聯(lián)通HSDPA / UMTS / HSUPA網(wǎng)絡(luò)的3G上網(wǎng)卡。所述的3G無線通信終端傳送速度為下行大于3. 1Mbps，上行大于I. 8Mbps。接口類型為USB 2. O。采用上述診斷裝置的大型變電站地網(wǎng)腐蝕診斷方法，包括以下步驟SI對大型接地網(wǎng)進(jìn)行分塊，即分成不同的測量區(qū)域，每個測量區(qū)域包含若干節(jié)占.[0017]S2每個節(jié)點設(shè)一引上線，一根引上線焊接一測量引線，焊接處涂抹防腐漆進(jìn)行防腐保護(hù)，測量引線為兩芯軟導(dǎo)線，每芯軟導(dǎo)線標(biāo)稱截面I. 2mnT2. 8mm2，兩芯軟導(dǎo)線分別作為電流線和電壓線；(所有節(jié)點都有引上線，所有引上線都焊接有測量引線)S3測量引線引出后米用200mnT300mm埋深的水平布置,最后全部匯聚于一分布式采集盒的接線柱以供集中測量，所述的接線柱連接兩芯軟導(dǎo)線測量引線中的一根芯，用標(biāo)號C表示與所述的電流線相連，用標(biāo)號P表示與所述的電壓線相連，每對所述的接線柱(P、C柱)連接一根所述的測量引線，分布式采集盒安置于地網(wǎng)邊緣；S4用信號采集裝置對所述的采集盒上任意兩對接線柱進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，等效測量了所述的測量引線連接的相應(yīng)地網(wǎng)節(jié)點的端口，即替換了在大型變電站的開關(guān)場區(qū)域內(nèi)現(xiàn)場拉線測量的方式。所述的S4為被測電阻(地網(wǎng)端口)以四端鈕法接入所述的信號采集裝置的微歐儀的雙臂凱爾文電橋中，通過所述的電流線注入電流激勵，并由所述的電壓線測得電壓以便計算相應(yīng)的端口電阻。本實用新型的此種接線測量方式可把導(dǎo)線電阻與接觸電阻轉(zhuǎn)移到電源回路中去，由于凱爾文電橋的橋臂電阻比相應(yīng)的附加電阻大得多，從而可將附加電阻忽略不計，消除了導(dǎo)線電阻與接觸電阻對待測電阻的影響。所述的量程網(wǎng)絡(luò)用于轉(zhuǎn)換所述的凱爾文電橋不同的測量范圍，測量范圍滿足Im Ω IOOOm Ω，分辨率滿足I μ Ω。所述的信號采集裝置對任意一對地網(wǎng)引上線端口對進(jìn)行測量后，進(jìn)行電阻電壓變換，再經(jīng)過A / D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號通過RS232通信接口可直接與移動計算機(jī)通信。所述的分布式采集盒的作用為匯聚全部所分配的地網(wǎng)分塊中的所述的測量引線
以供集中測量。所述的分布式采集盒和所述的測量引線在均一次安裝固定好，以供日后多次測量。診斷原理實際變電站的接地網(wǎng)比較復(fù)雜，為方便數(shù)據(jù)的輸入和數(shù)學(xué)方程的建立，對接地網(wǎng)做以下處理和假設(shè)①不考慮接地網(wǎng)的自然接地體，如自來水管，配電裝置構(gòu)架基礎(chǔ)，引入到配電裝置構(gòu)架上的架空避雷線、電纜支架及電纜的金屬外皮等。②假設(shè)測量的接地引線與接地網(wǎng)的連接點都是在接地網(wǎng)水平支路的節(jié)點上；根據(jù)電路原理Yn = A*Yb*A (2.4)由關(guān)聯(lián)矩陣A表示的KCL和KVL方程為AIb = O (2.5)Ub = A，Un (2.6)從而得到端口電阻Rij Rij = Ub+1/I0 (2.8)由電路原理可知，對任意一 N端網(wǎng)絡(luò)，如果能已知網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和支路的電阻，以及激勵情況，那么，根據(jù)節(jié)點分析法，就可求出端口電阻。但對于故障診斷來說，是由Ru求接地網(wǎng)的支路的電阻Rk，可以看出它是電路計算的逆問題。②故障診斷方程的建立上面將腐蝕前的接地網(wǎng)模型圖視為一個具有b + I條支路，η + I個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)N。其中，第b + I條支路連接在接地網(wǎng)的i，j端。在該接地網(wǎng)上的第i，j端口加上一個電流源，其電流值為Ιο，可以根據(jù)電路原理求出Rij ；當(dāng)接地網(wǎng)發(fā)生腐蝕后的模型圖視為網(wǎng)絡(luò)N’，仍在其i，j端加電流源，電流值為I。。求出R’ ij ;可知網(wǎng)絡(luò)N和網(wǎng)絡(luò)N’拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)支路k發(fā)生腐蝕或斷裂時，其支路電阻Rk變?yōu)镽’ k，即
權(quán)利要求1.一種大型變電站地網(wǎng)腐蝕診斷裝置，其特征是包括分布式采集盒、信號采集裝置、移動計算PC和3G無線通信終端； 所述的分布式采集盒由盒體、保護(hù)罩、接線柱和測量引線組成，保護(hù)罩可拆地蓋在盒體上，多個接線柱相互絕緣地豎立并穿過盒體的底板，測量引線為兩芯軟導(dǎo)線，其一端與接線柱下端電連接、另一端與所述的地網(wǎng)的網(wǎng)格節(jié)點的引上線焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大型變電站地網(wǎng)腐蝕診斷裝置，其特征是所述的分布式采集盒盒體為圓盤殼，盒身材料采用ABS樹脂材料制成；所述的保護(hù)罩為一半球殼，直徑與所述的盒體一致；所述的接線柱為原件，面板腰孔為￠7. OmnTl 1mm，耐受電流為1(T30A，試驗?zāi)蛪簽?kV，所述的接線柱頂部位于所述的盒體外，尾部嵌入盒面板內(nèi)并連接測量引線上端中的一根芯，用標(biāo)號C表示與電流線相連，用標(biāo)號P表示與電壓線相連，每對所述的接線柱連接一根所述的測量引線，相應(yīng)的所述的測量引線下端連接于所述的分布式采集盒所分配的地網(wǎng)分塊中的一個地網(wǎng)可及節(jié)點引上線上，依據(jù)所連可及節(jié)點編號對所述的接線柱進(jìn)行標(biāo)注；所述的信號采集裝置為的微歐儀，其由量程網(wǎng)絡(luò)、凱爾文電橋、A/D轉(zhuǎn)換模塊AD574D、開路保護(hù)模塊、串行通信接口、打印模塊組成；所述的串行通信接口是基于國際EIA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，其數(shù)據(jù)傳輸速率采用4800KB的波特率，所述的凱爾文電橋是由電阻原件由工藝成熟的錳銅絲線繞而成；所述的移動計算PC為筆記本電腦；所述的3G無線通信終端為上網(wǎng)卡；所述的筆記本電腦內(nèi)存大于或等于2GB，處理器高于或等于I. 5GHz，采用Windows7 64位操作系統(tǒng)，硬盤大于500GB，顯卡采用集成顯卡64MB顯存或更多。
專利摘要一種大型變電站地網(wǎng)腐蝕診斷裝置，其特征是包括分布式采集盒、信號采集裝置、移動計算PC和3G無線通信終端；所述的分布式采集盒由盒體、保護(hù)罩、接線柱和測量引線組成，保護(hù)罩可拆地蓋在盒體上，多個接線柱相互絕緣地豎立并穿過盒體的底板，測量引線為兩芯軟導(dǎo)線，其一端與接線柱下端電連接、另一端與所述的地網(wǎng)的網(wǎng)格節(jié)點的引上線焊接。本實用新型可廣泛用于已經(jīng)投入運行的變電站的地網(wǎng)進(jìn)行腐蝕故障檢測，特別適用于占地面積較大，安全要求較高的大型變電站。此外，本實用新型還可應(yīng)用于鋼鐵、化工和電廠等其它有地網(wǎng)的系統(tǒng)，需求量極大，應(yīng)用前景極為廣闊。
文檔編號G01R31/08GK202794430SQ201220176280
公開日2013年3月13日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者肖磊石, 李謙, 劉渝根, 冷迪 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 重慶大學(xué)