本發(fā)明涉及一種基于瞬變電磁法的接地網(wǎng)方法，特別涉及一種超淺層接地網(wǎng)成像方法。

背景技術(shù)：

接地網(wǎng)是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，接地網(wǎng)的完好與否對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性至關(guān)重要，由于接地網(wǎng)的導(dǎo)體埋于地下，接地網(wǎng)導(dǎo)體與土壤直接接觸，久而久之，會(huì)造成接地網(wǎng)的嚴(yán)重腐蝕。此外，施工過(guò)程中的漏焊、虛焊以及自然外力作用下，都會(huì)造成接地網(wǎng)的不完好與損壞，致使接地網(wǎng)的泄電流能力降低，影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，危害人身安全，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此提前發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)接地網(wǎng)損壞處，盡早解除安全隱患至關(guān)重要。

目前對(duì)于接地網(wǎng)的檢測(cè)，只能通過(guò)測(cè)量接地網(wǎng)電氣參數(shù)間接判斷接地網(wǎng)接地性能，測(cè)量大致的故障點(diǎn)，而無(wú)法獲得腐蝕程度等具體信息，只能通過(guò)大面積開(kāi)挖查找接地網(wǎng)導(dǎo)體斷點(diǎn)和腐蝕段。目前接地網(wǎng)故障診斷方法主要有電網(wǎng)絡(luò)分析法、電磁場(chǎng)分析法及電化學(xué)方法等。電網(wǎng)絡(luò)分析法是將接地網(wǎng)看做電阻網(wǎng)絡(luò)，建立接地網(wǎng)的腐蝕診斷方程，通過(guò)求解電阻值變化對(duì)接地網(wǎng)的腐蝕狀況進(jìn)行判別；電磁場(chǎng)分析法是通過(guò)向接地網(wǎng)注入電流，測(cè)量接地網(wǎng)地表磁場(chǎng)分布，來(lái)診斷接地網(wǎng)的腐蝕程度。

對(duì)于電網(wǎng)絡(luò)分析法，接地網(wǎng)局部腐蝕或斷裂時(shí)地表電位差變化很小，接地網(wǎng)節(jié)點(diǎn)間電阻值沒(méi)有明顯變化，很難通過(guò)外部接地電阻、電位分布、接觸電勢(shì)等參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。電磁場(chǎng)分析法易受外界干擾，影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響腐蝕程度的判斷。上述方法主要針對(duì)小規(guī)模簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的接地網(wǎng)，當(dāng)用于大規(guī)模復(fù)雜結(jié)構(gòu)的接地網(wǎng)時(shí)有較大難度，而且無(wú)法獲得電阻率圖像，難以實(shí)現(xiàn)故障的定量評(píng)估和精確定位。而傳統(tǒng)的電化學(xué)測(cè)量方法也難以準(zhǔn)確的測(cè)量地網(wǎng)金屬的腐蝕狀態(tài)。

在避免開(kāi)挖接地網(wǎng)且檢測(cè)過(guò)程中不影響電力系統(tǒng)正常安全運(yùn)行的情況下，能快速準(zhǔn)確的測(cè)試與接地網(wǎng)相關(guān)的電氣參數(shù)，得到接地網(wǎng)范圍地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)分布情況，并進(jìn)行高分辨率成像，可準(zhǔn)確得到接地網(wǎng)狀態(tài)分布情況十分重要。

目前關(guān)于接地網(wǎng)檢測(cè)成像方法及系統(tǒng)，重慶大學(xué)進(jìn)行了接地網(wǎng)電阻抗成像方法的研究，將電阻抗成像測(cè)量原理中的電流注入方式、循環(huán)測(cè)量方式用于接地網(wǎng)腐蝕診斷。該方法為接地網(wǎng)的故障診斷提供了一個(gè)全新的思路，即通過(guò)直接成像直觀的進(jìn)行判斷。但在其相關(guān)文獻(xiàn)中提到該方法目前能判斷出接地網(wǎng)導(dǎo)體腐蝕的大概區(qū)域，還不能準(zhǔn)確確定腐蝕的具體位置，也不能確定支路的腐蝕程度，還需進(jìn)一步改進(jìn)。

目前的文獻(xiàn)中，有學(xué)者探索將地球物理探測(cè)成像中的瞬變電磁法法用于接地網(wǎng)的探測(cè)，瞬變電磁法屬于時(shí)間域電磁法，研究一次磁場(chǎng)激勵(lì)下產(chǎn)生的二次磁場(chǎng)與時(shí)間的變化關(guān)系，從而確定地下導(dǎo)體的電性分布結(jié)構(gòu)及空間形態(tài)。瞬變電磁法的提出主要應(yīng)用于油氣勘探、礦產(chǎn)勘查、工程勘察、環(huán)境調(diào)查、考古探測(cè)、軍事探測(cè)等諸多方面。電力系統(tǒng)接地網(wǎng)一般埋深較淺，屬于超淺層探測(cè)，由于傳統(tǒng)的瞬變電磁法需研究瞬變電磁信號(hào)的早期特征，在進(jìn)行淺層探測(cè)時(shí)對(duì)發(fā)射信號(hào)關(guān)斷沿要求非常高，同時(shí)存在一次場(chǎng)與二次場(chǎng)難分離的問(wèn)題，實(shí)踐證明，傳統(tǒng)的瞬變電磁法并不勝任淺層探測(cè)，同時(shí)瞬變電磁法用于地球物理探測(cè)對(duì)分辨率的要求遠(yuǎn)比接地網(wǎng)成像要低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是彌補(bǔ)現(xiàn)有接地網(wǎng)診斷方法的不足，提出一種基于瞬變電磁法的接地網(wǎng)成像方法。本發(fā)明利用超聲信號(hào)超淺層高分辨率成像特點(diǎn)，可以在不開(kāi)挖、不停電的情況下對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的故障診斷，獲得接地網(wǎng)及周圍物質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息，實(shí)現(xiàn)超淺層接地網(wǎng)高分辨率的成像。

本發(fā)明方法采用瞬變激勵(lì)源激勵(lì)，瞬變激勵(lì)在發(fā)射線圈中產(chǎn)生一次磁場(chǎng)。采用發(fā)射線圈將一次磁場(chǎng)定向的發(fā)射到地下涵蓋接地網(wǎng)的區(qū)域。接地網(wǎng)在一次磁場(chǎng)的激勵(lì)下產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時(shí)感應(yīng)電流激發(fā)出二次磁場(chǎng)。除了利用一次磁場(chǎng)激勵(lì)下產(chǎn)生的二次磁場(chǎng)與時(shí)間的變化關(guān)系，確定地下導(dǎo)體的電性分布結(jié)構(gòu)及空間形態(tài)，接地網(wǎng)中的感應(yīng)電流在一次磁場(chǎng)和二次磁場(chǎng)的共同作用下產(chǎn)生電磁力，激發(fā)出超聲。采用超聲接收陣列對(duì)超聲信號(hào)進(jìn)行接收，通過(guò)超聲信號(hào)在接地網(wǎng)中傳播時(shí)聲阻抗的變化，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，重建接地網(wǎng)及周圍介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

經(jīng)由上述技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于瞬變電磁法的接地網(wǎng)成像方法，該方法在不開(kāi)挖，不停電的情況下實(shí)現(xiàn)地下超淺層接地網(wǎng)及周圍介質(zhì)結(jié)構(gòu)圖像重建。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明基于瞬變電磁法的接地網(wǎng)成像方法示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明基于瞬變電磁法的接地網(wǎng)成像方法示意圖如圖1所示，本發(fā)明采用瞬變激勵(lì)源激勵(lì)，采用發(fā)射線圈將一次磁場(chǎng)定向的發(fā)射到地下。電磁信號(hào)經(jīng)地下接地網(wǎng)產(chǎn)生渦流激發(fā)二次磁場(chǎng)，通過(guò)接收地面電磁信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理和圖像重建，重建地下接地網(wǎng)。除了利用一次磁場(chǎng)激勵(lì)下產(chǎn)生的二次磁場(chǎng)與時(shí)間的變化關(guān)系，確定地下導(dǎo)體的電性分布結(jié)構(gòu)及空間形態(tài)，電磁信號(hào)經(jīng)地下接地網(wǎng)同時(shí)產(chǎn)生超聲信號(hào)，超聲信號(hào)經(jīng)地下介質(zhì)傳播后，由超聲接收陣列對(duì)超聲信號(hào)進(jìn)行接收，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)超聲信號(hào)在接地網(wǎng)中傳播時(shí)聲阻抗的變化，重建接地網(wǎng)及周圍介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明方法的步驟如下：

(1)首先發(fā)射線圈連接瞬變激勵(lì)源，瞬變激勵(lì)源在發(fā)射線圈中產(chǎn)生瞬變電流并在發(fā)射線圈中激發(fā)一次磁場(chǎng)；

(2)在地上采用發(fā)射線圈將一次磁場(chǎng)定向的發(fā)送到地下涵蓋接地網(wǎng)的區(qū)域；一次磁場(chǎng)在地下傳播，接地網(wǎng)在一次磁場(chǎng)的激勵(lì)下產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時(shí)感應(yīng)電流激發(fā)出二次磁場(chǎng)，接收磁場(chǎng)信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；

(3)接地網(wǎng)中的感應(yīng)電流在一次磁場(chǎng)和二次磁場(chǎng)的共同作用下產(chǎn)生電磁力，接地網(wǎng)震動(dòng)激發(fā)出超聲；

(4)超聲經(jīng)地下介質(zhì)向接地網(wǎng)四周傳播，在接地網(wǎng)垂直的地表表面采用超聲接收陣列接收超聲信號(hào)；

(5)通過(guò)超聲信號(hào)在接地網(wǎng)中傳播時(shí)聲阻抗的變化，對(duì)接收到的超聲信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；通過(guò)超聲信號(hào)在接地網(wǎng)中傳播時(shí)聲阻抗的變化，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，重建接地網(wǎng)及周圍介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)超淺層接地網(wǎng)快速高分辨率的成像。