專利名稱：一種大型變電站地網(wǎng)腐蝕診斷裝置及其診斷方法
技術領域：
本發(fā)明涉及地網(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)進行檢測的便攜式地網(wǎng)腐蝕診斷裝置。本發(fā)明還涉及使用所述診斷裝置的診斷方法。
背景技術：
在變電站內(nèi)集中了大量重要的電氣設備，需要良好的接地裝置，來滿足工作接地、保護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)的性能好壞直接關系到站內(nèi)人員及設備安全。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)濟考慮，接地網(wǎng)導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)，腐蝕問題更為嚴重，易導致接地網(wǎng)出現(xiàn)電氣上的開路。同時，結合電力行標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、缺失導體、虛焊漏焊等施工問題。地網(wǎng)導體腐蝕，以及施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)的疏漏，均易導致變電站內(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狀態(tài)。電力行標DL596-1996和南網(wǎng)企標Q/CSG I 0007-2004《電力設備預防性試驗規(guī)程》強調(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)拓撲結構，通過注入地網(wǎng)節(jié)點一定的激勵，對檢測到的響應(電壓或磁場等)進行數(shù)學工具分析得到地網(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強度在地表的分布，然后將測量結果與仿真計算出的正常狀態(tài)數(shù)據(jù)進行比較來判斷接地網(wǎng)腐蝕變細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場內(nèi)的電磁環(huán)境極為復雜，檢測的磁感應強度干擾較大，濾波設計極為復雜，準確性難以提高。再如申請?zhí)枮?01010586932. O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)域開關場進行長時間測量操作會存在嚴重的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個技術問題，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)模開挖即可準確檢測故障缺陷。
本發(fā)明所要解決的第二個技術問題，就是提供一種是用上述裝置針對大型甚至超大型接地網(wǎng)的變電站地網(wǎng)進行腐蝕診斷的方法。本發(fā)明解決第一個技術問題所采用的技術方案是
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、保護罩、接線柱和測量引線組成，保護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。所述的分布式集線盒盒體為圓盤殼，殼厚8mnTl8mm,高為80mnTl80mm,直徑為250mnT600mm，盒身材料采用ABS樹脂材料制成；所述的保護罩為一半球殼，直徑與所述的盒體一致，殼厚為8mnTl8mm。當所述的分布式集線盒不使用時罩于所述的盒體上起保護作用，使用所述的分布式集線盒時將其取下。所述的接線柱為市購原件，面板腰孔為Φ 7. OmnTl 1mm，耐受電流為1(Γ30Α，試驗耐壓為3KV，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，用標號C表示與所述的電流線相連，用標號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上端，相應的所述的測量引線的下端連接于該所述的分布式集線盒所分配的地網(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)點編號對該所述的接線柱進行標注。所述的信號采集裝置為市購的微歐儀，其由量程網(wǎng)絡、凱爾文電橋、A/D轉換模塊(AD574D)、開路保護模塊、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標準的數(shù)據(jù)接口，其數(shù)據(jù)傳輸速率采用4800ΚΒ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的電壓也認為無意義。相應的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為市購筆記本電腦；所述的3G無線通信終端為市購上網(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。所述的移動計算PC為市購筆記本電腦，計算機內(nèi)存采用2GB或更多，處理器為
I.5GHz或更高，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。大容量的硬盤和高端的內(nèi)存，足以保證計算機勝任數(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備運行作實時監(jiān)視，并取得所需的各種信息。所述的3G無線通信終端為上網(wǎng)卡，基于中國電信CDMA2000 IX網(wǎng)絡、中國移動TD-SCDMA/HSUPA網(wǎng)絡或者聯(lián)通HSDPA/UMTS/HSUPA網(wǎng)絡的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。一種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)點；
S2每個節(jié)點設一引上線，一根引上線焊接一測量引線，焊接處涂抹防腐漆進行防腐保護，測量引線為市購兩芯軟導線，每芯軟導線標稱截面1.2 mnT2.8mm2，兩芯軟導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測量引線引出后采用200mnT300mm埋深的水平布置，最后全部匯聚于一分布式集線盒的接線柱以供集中測量，所述的接線柱連接兩芯軟導線測量引線中的一根芯，用標號C表示與所述的電流線相連，用標號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，分布式集線盒安置于地網(wǎng)邊緣；
S4用信號采集裝置對所述的集線盒上任意兩對接線柱進行數(shù)據(jù)測量，等效測量了所述的測量引線連接的相應地網(wǎng)節(jié)點的端口，即替換了在大型變電站的開關場區(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的端口電阻。本發(fā)明的此種接線測量方式可把導線電阻與接觸電阻轉移到電源回路中去，由于 凱爾文電橋的橋臂電阻比相應的附加電阻大得多，從而可將附加電阻忽略不計，消除了導線電阻與接觸電阻對待測電阻的影響。所述的量程網(wǎng)絡用于轉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)引上線端口對進行測量后，進行電阻電壓變換，再經(jīng)過A/D轉換成數(shù)字信號通過RS232通信接口可直接與移動計算機通信。所述的分布式集線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。所述的分布式集線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)比較復雜，為方便數(shù)據(jù)的輸入和數(shù)學方程的建立，對接地網(wǎng)做以下處理和假設
①不考慮接地網(wǎng)的自然接地體，如自來水管，配電裝置構架基礎，引入到配電裝置構架上的架空避雷線、電纜支架及電纜的金屬外皮等。②假設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
Y；i = A*Yi*A(2.4)
由關聯(lián)矩陣J表示的KCL和KVL方程為
Ali = O(2. 5)
Ih = A1Ult(2.6)
從而得到端口電阻A7:Rv=UiJh(2.8)
由電路原理可知，對任意一 N端網(wǎng)絡，如果能已知網(wǎng)絡的結構和支路的電阻，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，是由兄7求接地網(wǎng)的支路的電阻&，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6 + I條支路，/7 + I個節(jié)點的網(wǎng)絡N。其中，第6 + 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U，可以根據(jù)電路原理求出Rij ；
當接地網(wǎng)發(fā)生腐蝕后的模型圖視為網(wǎng)絡N、仍在其i，J端加電流源，電流值為10。求出Y";可知網(wǎng)絡N和網(wǎng)絡ΝΛ拓撲結構相同。當網(wǎng)絡支路々發(fā)生腐蝕或斷裂時，其支路電阻TPi變?yōu)閅,，即
減 * = -(I )
此時網(wǎng)絡的端口電阻A7變?yōu)閅"，即
Δ^· =(2)
根據(jù)特勒根定理
Σ取=0(3)
A-I
M
= O(4)
JUl
因為兩個網(wǎng)絡的在i，j·端的第6 + I條支路的電流都為Z0,即
— ".I = 了0( 5 )
￡4+1 = ~ ./0(6)
Hh(7)
代入式(3)和式(4)得 b
= 2 (8)
A-I
ρ^4 = Συιι,ο)
.1-1
式(8)減去式(9)，得
),ο == ΣIJk(10)
J^-I
式(I)和式(2)代入式(10)得
Δ%/02 =ZARlIih(11)
A-I、I □
- ^iARkItkIk dl(12)
t-iI
這樣就得到了端口電阻變化值和支路電阻變化值的關系，但還不能直接由端口電阻變化值得到支路電阻變化值，因為支路電阻的變量個數(shù)有6個，所以需測量一系列的端口電阻從而得出一組方程
LR紙I、~ Ι&Ρι!m、!km I^o
JtaI
恭/ 減購=/iO
Μ(13)
= ~y\ i^-Rk.Ijjm\ISdm、Il(i
Ife-i/
其中， 是測量的端口個數(shù)，厶可以由A得到。而由ITk決定，但TTi未知，所以此時方程仍不能解出。從式(13)中可以看出方程組屬于非線性方程，無法直接求解。為解決問題，引入迭代方法。首先，令Γ,(0)=石，方程組變成線性方程組，但《<辦方程組欠定，需用優(yōu)化方法求解，本文中用的是擬牛頓法。這樣就求出AA(O)和Yi(O),接著用Yi(O)計算出Ti(I);然后用Ti(I)計算Yi(I)。重復上面的計算，直到求出的電阻增量滿足要求，得到最后的計算結果。根據(jù)以上理論在通過軟件編程得到相應的診斷程序。但是對于大中型地網(wǎng)，變電站地網(wǎng)占地面積較大，連接地網(wǎng)的引下線也較多，無法進行全部測量，可采取地網(wǎng)分塊測量方案，經(jīng)試驗模擬通過選取小分塊內(nèi)的適當測量點測量數(shù)據(jù)進行計算分析，得到的結果具有較高的準確性。本發(fā)明的有益效果是
①通過在所述的測量線終端直接測量大型變電站地網(wǎng)節(jié)點端口電氣量進行測量，替代進入帶電的變電站開關場進行大跨距拉線測量，免去開工作票等繁雜操作手續(xù)，并且定期重復測量簡便、工作量低，不僅降低測量工作的安全風險。②大型變電站占地較大，設備布置復雜，準確定點難度較高。通過所述的分布式集線盒可以方便的對大型地網(wǎng)進行分塊，直接在所述的分布式集線盒進行測量可以提高測量數(shù)據(jù)的準確性、極大的提高測量效率。③本發(fā)明可以提前發(fā)現(xiàn)接地網(wǎng)的腐蝕故障及故障的發(fā)展情況，對接地網(wǎng)腐蝕故障做出定位和安全評估，實現(xiàn)了變電站無損檢測診斷，相對于傳統(tǒng)的大面積停電開挖查找接地網(wǎng)斷點和腐蝕段的方法，該系統(tǒng)提供的方法具有針對性高、速度快和設備簡單便攜，測量數(shù)據(jù)直接輸入所述的數(shù)據(jù)處理主機進行分析，得到的結果可以即時共享、輸出和儲存等優(yōu)點，而且不影響電力系統(tǒng)的正常運行，從而保證了電力系統(tǒng)的安全運行和供電可靠性，直樹立電力系統(tǒng)在各行業(yè)中的良好的形象，由此帶來的間接經(jīng)濟效益和社會效益也十分巨大。本發(fā)明可廣泛用于已經(jīng)投入運行的變電站的地網(wǎng)進行腐蝕故障檢測，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,本項研究成果還可應用于鋼鐵、化工和電廠等其它有地網(wǎng)的系統(tǒng)，需求量極大，應用前景極為廣闊。


圖I為本發(fā)明的診斷裝置組成結構原理示意 圖2為去掉保護罩的分布式集線盒的結構示意 圖3為帶保護罩的分布式集線盒的側面 圖4為分布式集線盒與待測地網(wǎng)的布置圖。圖中1接線柱，2盒體，3測量引線，4與信號采集裝置相連的電流線，5與信號采集裝置相連的電壓線，6保護罩，7分布式集線盒，8大型待測地網(wǎng)。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。如圖f圖4所示為本發(fā)明的大型變電站地網(wǎng)腐蝕診斷裝置實施例，它主要由分布式采集盒、信號采集裝置、移動計算PC以及3G無線通信終端組成。見圖2和圖3，分布式集線盒是由盒體、保護罩、接線柱和測量引線組成，保護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線，其一端與接線柱下端電連接、另一端與地網(wǎng)的網(wǎng)格節(jié)點的引上線焊接。分布式集線盒盒體為圓盤殼，殼厚8mnTl8mm,高為80mnTl80mm,直徑為250mnT600mm，盒身材料采用ABS樹脂材料制成，保護罩為一半球殼，直徑與盒體一致，殼厚為8mnTl8mm。當分布式集線盒不使用時罩于盒體上起保護作用，使用時將其取下，接線柱為市購原件，面板腰孔為Φ 7. OmnTl 1mm，耐受電流為1(Γ30Α，試驗耐壓為3KV，鑲嵌安裝在所述的盒體的面板上。接線柱頂部位于盒體外，尾部嵌入盒面板內(nèi)并連接測量引線上端中的一根芯，用標號C表示與電流線相連，用標號P表示與電壓線相連，每對接線柱(P、C柱)連接一根測量引線，相應的測量引線下端連接于該分布式集線盒所分配的地網(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)點編號對該所述的接線柱進行標注。對大型接地網(wǎng)進行分塊，即分成不同的測量區(qū)域，每個區(qū)域分配一個所述的分布式集線盒，分布式集線盒安置于地網(wǎng)邊緣。測量引線為市購兩芯軟導線，每芯軟導線標稱截面I. 2_2，每芯軟導線分別作為電流線和電壓線焊在與水平地網(wǎng)節(jié)點相連的引上線上，焊接處涂抹防腐漆進行防腐保護。一根測量引線只連接一根引上線，從焊接點引出后采用200_埋深的水平布置，最后全部匯聚于盒體。分布式集線盒的作用為匯聚全部所分配的地網(wǎng)分塊中的測量引線以供集中測量。通過對集線盒上任意兩對接線柱的數(shù)據(jù)測量，等效測量了測量引線連接的相應地網(wǎng)節(jié)點的端口，即替換了在大型變電站的開關場區(qū)域內(nèi)現(xiàn)場拉線測量的方式。分布式集線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。信號采集裝置為市購直流電阻儀如杭州高電公司的CT3010測試儀，其由凱爾文電橋、A/D轉換模塊(AD574D)、開路保護模塊、串行通信接口、量程網(wǎng)絡、打印模塊組成。串行通信接口是基于國際EIA-RS-232C標準的數(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的電壓也認為無意義。相應的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。凱爾文電橋是由電阻原件由工藝成熟的錳銅絲線繞而成。被測電阻(地網(wǎng)端口)以四端鈕法接入雙臂電橋中，通過電流線注入電流激勵，并由電壓線測得電壓以便計算相應的端口電阻。此種接線測量方式可把導線電阻與接觸電阻轉移到電源回路中去，由于橋臂電阻比相應的附加電阻大得多，從而將附加電阻忽略不計，消除 了導線電阻與接觸電阻對待測電阻的影響。量程網(wǎng)絡用于轉換凱爾文電橋不同的測量范圍，測量范圍滿足1πιΩ 2000πιΩ，分辨率滿足Iμ ω。信號采集裝置對任意一對地網(wǎng)引上線端口對進行測量后，進行電阻電壓變換，再經(jīng)過A/D轉換成數(shù)字信號通過RS232通信接口可直接與移動計算機通信。移動計算PC為市購筆記本電腦，計算機內(nèi)存采用2GB，處理器為i3_2330M
2.2GHz，采用Windows7 64位操作系統(tǒng)，硬盤500GB，顯示芯片AMD Radeon HD 6630M，其顯存容量為1GB。大容量的硬盤和高端的內(nèi)存，足以保證計算機勝任數(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備運行作實時監(jiān)視，并取得所需的各種信息。3G無線通信終端為華為(HUAWEI)EC122 3G無線上網(wǎng)卡，數(shù)據(jù)傳輸率下行
3.1Mbps，上行I. 8Mbps，基于中國電信CDMA2000 IX網(wǎng)絡，接口類型為USB 2.0。采用上述大型變電站地網(wǎng)腐蝕診斷裝置的診斷方法實施例步驟如下
Si把實際地網(wǎng)的拓撲結構數(shù)據(jù)輸入到移動計算PC中，根據(jù)地網(wǎng)的大小和形狀選定測量方案來測量需要的地網(wǎng)端口數(shù)據(jù)，對大型接地網(wǎng)進行分塊，即分成不同的測量區(qū)域，每個測量區(qū)域包含若干節(jié)點；
S2每個節(jié)點設一引上線，一根引上線焊接一測量引線，焊接處涂抹防腐漆進行防腐保護，測量引線為市購兩芯軟導線，每芯軟導線標稱截面I. 2 _2 2.8_2，兩芯軟導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測量引線引出后采用200mnT300mm埋深的水平布置，最后全部匯聚于一分布式集線盒的接線柱以供集中測量，所述的接線柱連接兩芯軟導線測量引線中的一根芯，用標號C表示與所述的電流線相連，用標號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，分布式集線盒安置于地網(wǎng)邊緣；
S4用信號采集裝置對所述的集線盒上任意兩對接線柱進行數(shù)據(jù)測量，等效測量了所述的測量引線連接的相應地網(wǎng)節(jié)點的端口，即替換了在大型變電站的開關場區(qū)域內(nèi)現(xiàn)場拉線測量的方式；具體為
被測電阻(地網(wǎng)端口)以四端鈕法接入信號采集裝置的微歐儀的雙臂凱爾文電橋中，將所述的信號采集裝置相連的電流線4和電壓線5接在分布式集線盒7上的一對接線柱I上，施加5A的直流電流激勵來測量相應地網(wǎng)節(jié)點對的端口電阻，測得的電阻參數(shù)信號通過在信號測量與采集裝置5中的RS-232通信接口傳輸?shù)揭苿佑嬎鉖C中。并依次在不同的分布式集線盒7上采集數(shù)據(jù)；
經(jīng)過測量軟件匯總數(shù)據(jù)后計算分析得出腐蝕故障情況，定位腐蝕故障支路，并且可以通過所述的3G無線通信終端與上級部門系統(tǒng)進行信息傳遞，或打印輸出相應的診斷結果。下面是整個計算過程步驟如下
D從設計圖得到接地網(wǎng)的拓撲結構和支路電阻;根據(jù)電路原理計算出,選取一些測量節(jié)點組求出理論節(jié)點間電阻- ;;I (s = I m)；
2)測量端口電阻，計算端口電阻變化值，廠％》；
3)令 = hii)；
4)用方程組(10)結合優(yōu)化方法計算出^^^⑷(t = 0，1，. . .，t是迭代次數(shù))；然后計算出=;
5)如果^丨而且，那么停止迭代計算，認為每”為最后結果，e為設定的常數(shù)；否則繼續(xù)下一步；
6)用每”計算/if ;重復第4步。因為方程組(10)中未知量的個數(shù)是b，要得到這些變量的精確值，方程數(shù)的個數(shù)應為b，但b的數(shù)值很大，因為一般變電站接地引線的數(shù)量小于接地網(wǎng)的支路數(shù)量，在工程上要完成這些多次的測量不可能。為了得到較好的精確值，需要用到最優(yōu)化技術
m對、處…地(14)s. t. O < ARf1 <ΔΛ| -1) + Rk (k =1, 2, , b)
經(jīng)過測量軟件計算分析得出腐蝕故障情況，定位腐蝕故障支路，并輸出和存儲分析結果以供進一步研究和維護。
權利要求
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、保護罩、接線柱和測量引線組成，保護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集線盒盒體為圓盤殼，盒身材料采用ABS樹脂材料制成；所述的保護罩為一半球殼，直徑與所述的盒體一致；所述的接線柱為市購原件，面板腰孔為￠7. OmnTl 1mm，耐受電流為1(T30A，試驗耐壓為3KV，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)并連接測量弓I線上端中的一根芯，用標號C表示與所述的電流線相連，用標號P表示與所述的電壓線相連，每對所述的接線柱連接一根所述的測量引線，相應的所述的測量引線下端連接于該所述的分布式集線盒所分配的地網(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)點編號對該所述的接線柱進行標注；所述的信號采集裝置為市購的微歐儀，其由量程網(wǎng)絡、凱爾文電橋、A/D轉換模塊(AD574D)、開路保護模塊、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標準的數(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為市購筆記本電腦；所述的3G無線通信終端為市購上網(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。
3.一種采用如權利要求I或2所述的地網(wǎng)腐蝕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)進行分塊，分成不同的測量區(qū)域，每個測量區(qū)域包含若干節(jié)點； S2每個節(jié)點設一引上線，一根引上線焊接一測量引線，焊接處涂抹防腐漆進行防腐保護，測量引線為市購兩芯軟導線，每芯軟導線標稱截面1.2 mnT2.8mm2，兩芯軟導線分別作為電流線和電壓線； S3測量引線引出后采用200mnT300mm埋深的水平布置，最后全部匯聚于一分布式集線盒的接線柱以供集中測量，所述的接線柱連接兩芯軟導線測量引線中的一根芯，用標號C表示與所述的電流線相連，用標號P表示與所述的電壓線相連，每對所述的接線柱連接一根所述的測量引線，分布式集線盒安置于地網(wǎng)邊緣； S4用信號采集裝置對所述的集線盒上任意兩對接線柱進行數(shù)據(jù)測量，等效測量了所述的測量引線連接的相應地網(wǎng)節(jié)點的端口，即替換了在大型變電站的開關場區(qū)域內(nèi)現(xiàn)場拉線測量的方式。
4.根據(jù)權利要求3所述的大型變電站地網(wǎng)腐蝕診斷方法，其特征是所述的步驟S4為被測電阻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的端口電阻。
全文摘要
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、保護罩、接線柱和測量引線組成，保護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。本發(fā)明可廣泛用于已經(jīng)投入運行的變電站的地網(wǎng)進行腐蝕故障檢測，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，本發(fā)明還可應用于鋼鐵、化工和電廠等其它有地網(wǎng)的系統(tǒng)，需求量極大，應用前景極為廣闊。
文檔編號G01R1/04GK102707191SQ20121012158
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權日2012年4月24日
發(fā)明者冷迪, 劉渝根, 李謙, 肖磊石 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院, 重慶大學