本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于磁效應(yīng)的接地網(wǎng)安全狀態(tài)評(píng)估裝置及方法。

背景技術(shù)：

變電站的安全運(yùn)行直接影響著電力系統(tǒng)的安全可靠性，而接地網(wǎng)的完整可靠性又是變電站的安全保障。構(gòu)成接地網(wǎng)的均壓導(dǎo)體埋設(shè)在地下，大多采用扁鋼，圓鋼等鋼制材料，由于施工時(shí)的焊接不良、漏焊、接地短路電流電動(dòng)力的作用，特別是土壤多年的嚴(yán)重腐蝕，使得均壓導(dǎo)體之間存在電氣連接不良的情況，致使接地網(wǎng)接地性能變壞。當(dāng)發(fā)生雷擊或者接地短路時(shí)，可能造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。因此，找到一種能快速方便地對(duì)接地網(wǎng)安全狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的裝置及方法、進(jìn)而采取相應(yīng)的防護(hù)措施已成為電力行業(yè)現(xiàn)有接地網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)工作中亟待解決的問(wèn)題。

目前，針對(duì)接地網(wǎng)安全性狀態(tài)的檢測(cè)方法主要有三種：一是基于電路理論，通過(guò)建立故障診斷方程并結(jié)合相應(yīng)優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)接地網(wǎng)的故障診斷，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)了數(shù)值模型的計(jì)算機(jī)求解，但該方法運(yùn)算較為復(fù)雜，診斷方程病態(tài)程度較高影響診斷精度，且當(dāng)接地網(wǎng)僅局部存在輕微故障時(shí)難以通過(guò)該方法得到識(shí)別診斷。二是基于電場(chǎng)理論，通過(guò)向接地網(wǎng)注入激勵(lì)電流探測(cè)地表電位分布，從而對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行故障診斷，但該方法所需測(cè)點(diǎn)較多工作量大，且有可能出現(xiàn)由于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)不準(zhǔn)確而導(dǎo)致故障點(diǎn)的誤判或漏判的情形。三是基于電磁場(chǎng)理論，通過(guò)向接地網(wǎng)注入激勵(lì)電流探測(cè)地表的磁感應(yīng)強(qiáng)度，根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布特征對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行故障診斷，但現(xiàn)有對(duì)地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)試點(diǎn)布置需覆蓋整個(gè)接地網(wǎng)，而實(shí)際應(yīng)用中受制于變電站現(xiàn)場(chǎng)情況，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有測(cè)點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，且對(duì)大型接地網(wǎng)來(lái)說(shuō)存在工作量較大的問(wèn)題。針對(duì)以上的問(wèn)題，本發(fā)明針對(duì)接地網(wǎng)的安全狀態(tài)評(píng)估提出了一種基于磁效應(yīng)的接地網(wǎng)安全狀態(tài)評(píng)估裝置及方法，對(duì)接地網(wǎng)的故障判斷提供了一種新的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明針對(duì)克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于磁效應(yīng)的接地網(wǎng)安全狀態(tài)評(píng)估裝置及方法，該裝置集發(fā)生、采集、分析于一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便且安全可靠，通過(guò)設(shè)計(jì)的測(cè)試及分析方法得到接地網(wǎng)的地表磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)變電站接地網(wǎng)安全狀態(tài)的高效、準(zhǔn)確判斷。

其技術(shù)方案如下：

一種基于磁效應(yīng)的接地網(wǎng)安全狀態(tài)評(píng)估裝置，其特征在于，用于產(chǎn)生激勵(lì)電流的多頻激勵(lì)電源100的輸出端通過(guò)銅棒電極130和變電站內(nèi)接地網(wǎng)與大地構(gòu)成回路，所述銅棒電極離電流注入點(diǎn)較遠(yuǎn)處插入接地網(wǎng)邊緣，所述多頻激勵(lì)電源為發(fā)生裝置；信號(hào)控制平臺(tái)210提供對(duì)多頻激勵(lì)電源100的控制并通過(guò)與數(shù)據(jù)處理模塊240與圖形處理模塊230構(gòu)成信號(hào)連接；記錄電壓幅值的信號(hào)采集模塊270置于待采集路徑上，其采集的信號(hào)通過(guò)信號(hào)處理模塊260和無(wú)線通信模塊250后無(wú)線傳輸至信號(hào)控制平臺(tái)210；

所述信號(hào)采集裝置270放在接地網(wǎng)上方的地表或地下；信號(hào)采集裝置270由固定單元與測(cè)量單元兩部分構(gòu)成，固定單元由兩組方形絕緣板構(gòu)成，每組絕緣板由絕緣桿呈直角支撐；測(cè)量單元由鐵芯和繞制在鐵芯外的探測(cè)線圈構(gòu)成，鐵芯固定在絕緣板上，鐵芯上探測(cè)線圈的端頭與信號(hào)處理模塊260連接；

由上所有裝置和模塊組成一個(gè)完整檢測(cè)評(píng)估系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述多頻激勵(lì)電源輸出幅值在2-50a的電流，頻率在100hz-1000hz可調(diào)，由信號(hào)控制平臺(tái)控制；與接地網(wǎng)、電纜、銅棒電極和大地構(gòu)成回路。

進(jìn)一步地，所述控制平臺(tái)有通訊接口，通過(guò)信號(hào)線與多頻激勵(lì)電源連接，向多頻激勵(lì)電源發(fā)出電流幅值與頻率指令；所述信號(hào)控制平臺(tái)通過(guò)無(wú)線通信模塊與信號(hào)采集模塊通信，用于控制和接收信號(hào)采集模塊的感應(yīng)電壓信號(hào)以及無(wú)線通信模塊發(fā)出的處理過(guò)的數(shù)據(jù)信息。

進(jìn)一步地，所述信號(hào)處理模塊由陷波器、放大器、帶通濾波器、示波器組成；探測(cè)線圈將磁感應(yīng)強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電壓信號(hào)，后經(jīng)工頻陷波、信號(hào)放大和帶通濾波處理后，用示波器采集并提取信號(hào)。

本發(fā)明的目的還在于為上述裝置提供一種應(yīng)用的方法，信號(hào)采集裝置270放在接地網(wǎng)上方的地表或地下，所采集的電流信號(hào)通過(guò)無(wú)線通信模塊與信號(hào)控制平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過(guò)分析對(duì)比由cdegs計(jì)算得到的地表標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)強(qiáng)度分布得到正常與故障情況下的地表磁場(chǎng)強(qiáng)度分布，顯示在上位機(jī)圖形窗口中，對(duì)接地網(wǎng)安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。

其具體步驟包括：

步驟1：使用數(shù)值仿真軟件計(jì)算正常工況下變電站接地網(wǎng)的理論地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度；

步驟2：針對(duì)某一具體的變電站接地網(wǎng)，按要求布置電流注入點(diǎn)和用于回流的銅棒電極；

步驟3：根據(jù)變電站接地網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)情況，分批次同時(shí)檢測(cè)位于x方向上的所有接地導(dǎo)體，設(shè)計(jì)探測(cè)線圈的檢測(cè)路徑；

步驟4：應(yīng)用信號(hào)控制平臺(tái)，控制多頻激勵(lì)電源通過(guò)電纜向變電站接地網(wǎng)注入幅值在2-50a，頻率在100hz-1000hz的可調(diào)激勵(lì)電流，根據(jù)檢測(cè)路徑用探測(cè)線圈檢測(cè)接地網(wǎng)上方感應(yīng)的地表磁場(chǎng)強(qiáng)度，通過(guò)信號(hào)處理模塊、無(wú)線通信模塊將電壓信號(hào)傳回信號(hào)控制平臺(tái)；

步驟5：應(yīng)用信號(hào)控制平臺(tái)，控制數(shù)據(jù)處理模塊提取步驟4中多點(diǎn)檢測(cè)的接地網(wǎng)的地表磁場(chǎng)強(qiáng)度最大值，并給出x方向隨坐標(biāo)分布的磁場(chǎng)強(qiáng)度值；

步驟6：調(diào)用數(shù)值仿真軟件cdegs正常工況下變電站接地網(wǎng)的理論地表磁場(chǎng)強(qiáng)度分布，在圖形處理模塊中對(duì)比兩者的差異，并給出每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的偏差度，若偏差度超過(guò)40％，則說(shuō)明接地網(wǎng)為不安全的狀態(tài)，可能存在腐蝕或斷點(diǎn)的故障，提示需要檢修。

上述基于磁效應(yīng)的接地網(wǎng)安全狀態(tài)評(píng)估裝置及方法通過(guò)所述多頻激勵(lì)電源調(diào)整頻率及供應(yīng)電流大小經(jīng)電纜注入接地網(wǎng)，利用所述信號(hào)采集模塊測(cè)量感應(yīng)電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)工頻陷波、信號(hào)放大和帶通濾波處理后，用示波器采集并提取信號(hào)，最后顯示在上位機(jī)上并對(duì)接地網(wǎng)安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。該裝置及方法有利于工作人員開(kāi)展相應(yīng)的防護(hù)措施，保護(hù)技術(shù)人員與設(shè)備的安全。同時(shí)上述基于磁效應(yīng)的接地網(wǎng)安全狀態(tài)評(píng)估裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，安全可靠性高，制造及使用成本低。

下面對(duì)技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明：

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多頻激勵(lì)電源可輸出幅值在2-50a的電流，頻率在100hz-1000hz可調(diào)，由信號(hào)控制平臺(tái)控制；與接地網(wǎng)、電纜、銅棒電極和大地構(gòu)成回路；經(jīng)過(guò)理論分析地表磁感應(yīng)強(qiáng)度與輸入信號(hào)頻率特性，得到了上述電流幅值與頻率范圍，既能很好的屏蔽變電站內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生的空間電磁場(chǎng)的影響又能使輸入激勵(lì)電流后產(chǎn)生的地表磁感應(yīng)強(qiáng)度較大。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述控制平臺(tái)有通訊接口，通過(guò)數(shù)據(jù)線與多頻激勵(lì)電源連接，向多頻激勵(lì)電源發(fā)出電流幅值與頻率指令；所述信號(hào)控制平臺(tái)通過(guò)無(wú)線通信模塊與信號(hào)采集模塊通信，用于控制和接收信號(hào)采集模塊的感應(yīng)電壓信號(hào)以及無(wú)線通信模塊發(fā)出的處理過(guò)的數(shù)據(jù)信息；

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述信號(hào)采集裝置由固定單元與測(cè)量單元兩部分構(gòu)成。所述固定單元由兩組方形絕緣板構(gòu)成，每組絕緣板由絕緣桿呈直角支撐；所述測(cè)量單元由鐵芯和探測(cè)線圈構(gòu)成，每片絕緣板上用四顆螺母固定鐵芯，鐵芯上繞有探測(cè)線圈；所述信號(hào)采集裝置放在地表或其以下，但必須在接地網(wǎng)上方。鐵芯用來(lái)匯聚待測(cè)點(diǎn)處的軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度，繞制在鐵芯上的探測(cè)線圈感應(yīng)出電壓信號(hào)。絕緣桿呈直角的作用是固定x和y方向，增加檢測(cè)的準(zhǔn)確度。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述信號(hào)處理模塊由陷波器、放大器、帶通濾波器、示波器組成。探測(cè)線圈將磁感應(yīng)強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電壓信號(hào)，后經(jīng)工頻陷波、信號(hào)放大和帶通濾波處理后，用示波器采集并提取信號(hào)。所述陷波器的工作原理基于雙t網(wǎng)絡(luò)的陷波電路。所述放大器采用儀表運(yùn)算放大器ad620進(jìn)行信號(hào)放大。所述帶通濾波器利用數(shù)字電容濾波芯片ltc1068設(shè)計(jì)，其特點(diǎn)是帶通中心頻率fc可由時(shí)鐘脈沖頻率fclk控制，可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。檢測(cè)開(kāi)始階段，根據(jù)需求通過(guò)信號(hào)控制平臺(tái)調(diào)整帶通中心頻率，以避開(kāi)主要的干擾頻點(diǎn)。上述電路采用通用的電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)。所述示波器對(duì)運(yùn)算放大器ad620放大后的信號(hào)進(jìn)行顯示與傳輸數(shù)據(jù)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述的數(shù)據(jù)處理模塊有通訊接口，通過(guò)通信接口與所述的信號(hào)控制平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過(guò)分析對(duì)比由cdegs計(jì)算得到的地表標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)強(qiáng)度分布，對(duì)接地網(wǎng)安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。所述圖形處理模塊是利用labview編制的軟件，通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊得到正常與故障情況下的地表磁場(chǎng)強(qiáng)度分布，顯示在上位機(jī)圖形窗口中。通過(guò)圖形的比較，能很容易發(fā)現(xiàn)接地網(wǎng)故障導(dǎo)體的位置，有效指導(dǎo)工作人員進(jìn)行檢修。

一種基于磁效應(yīng)的接地網(wǎng)安全狀態(tài)評(píng)估裝置及方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：使用數(shù)值仿真軟件計(jì)算正常工況下變電站接地網(wǎng)的理論地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度。

步驟2：針對(duì)某一具體的變電站接地網(wǎng)，按要求布置電流注入點(diǎn)和用于回流的銅棒電極。

步驟3：根據(jù)變電站接地網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)情況，分批次同時(shí)檢測(cè)位于x方向上的所有接地導(dǎo)體，設(shè)計(jì)探測(cè)線圈的檢測(cè)路徑。

步驟4：應(yīng)用信號(hào)控制平臺(tái)，控制多頻激勵(lì)電源通過(guò)電纜向變電站接地網(wǎng)注入幅值在2-50a，頻率在100hz-1000hz的可調(diào)激勵(lì)電流，根據(jù)檢測(cè)路徑用探測(cè)線圈檢測(cè)接地網(wǎng)上方感應(yīng)的地表磁場(chǎng)強(qiáng)度，通過(guò)信號(hào)處理模塊、無(wú)線通信模塊將電壓信號(hào)傳回信號(hào)控制平臺(tái)。

步驟5：應(yīng)用信號(hào)控制平臺(tái)，控制數(shù)據(jù)處理模塊提取步驟4中多點(diǎn)檢測(cè)的接地網(wǎng)的地表磁場(chǎng)強(qiáng)度最大值，并給出x方向隨坐標(biāo)分布的磁場(chǎng)強(qiáng)度值。

步驟6：調(diào)用數(shù)值仿真軟件cdegs正常工況下變電站接地網(wǎng)的理論地表磁場(chǎng)強(qiáng)度分布，在圖形處理模塊中對(duì)比兩者的差異，并給出每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的偏差度，若偏差度超過(guò)40％，則說(shuō)明接地網(wǎng)為不安全的狀態(tài)，可能存在腐蝕或斷點(diǎn)的故障，提示需要檢修。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以在不改變接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)的前提下，對(duì)接地網(wǎng)的安全狀態(tài)進(jìn)行較為準(zhǔn)確的判斷；同時(shí)，分批次同時(shí)檢測(cè)位于x方向上的所有接地導(dǎo)體，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作量大幅減少。因此本發(fā)明能在大幅減少現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作量的前提下，有效地、準(zhǔn)確地檢測(cè)出變電站接地網(wǎng)的故障位置，從而可及時(shí)采取有效措施，提高變電站接地網(wǎng)的運(yùn)行可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的雙線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度采集裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的雙線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度采集裝置的正視圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)處理模塊的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的接地網(wǎng)布置及坐標(biāo)圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例圖形處理模塊結(jié)果；其中，圖6(a)所示為接地網(wǎng)所有的接地導(dǎo)體是正常時(shí)；圖6(b)所示為接地網(wǎng)某根接地導(dǎo)體發(fā)生故障時(shí)。

圖7為本發(fā)明基于磁效應(yīng)的接地網(wǎng)安全狀態(tài)評(píng)估方法的主要流程圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

100、多頻激勵(lì)電源，110、電纜，120、接地網(wǎng)，130、銅棒電極，210、信號(hào)控制平臺(tái)，220、數(shù)據(jù)線，230、圖形處理模塊，240、數(shù)據(jù)處理模塊，250、無(wú)線通信模塊，260、信號(hào)處理模塊，261、陷波器，262、放大器，263、帶通濾波器，264、示波器，270、信號(hào)采集模塊(雙線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度采集裝置)，271、絕緣板，272、六角螺栓，273、鐵芯，274、探測(cè)線圈，275、絕緣桿。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1：

如圖1至圖3所示，一種基于磁效應(yīng)的接地網(wǎng)安全狀態(tài)評(píng)估裝置及方法，包括：多頻激勵(lì)電源100；所述多頻激勵(lì)電源100為產(chǎn)生激勵(lì)電流的發(fā)生裝置；電纜110；所述電纜110用作注入電流的導(dǎo)線以及各模塊信號(hào)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)線220；接地網(wǎng)120；所述接地網(wǎng)120為某變電站內(nèi)接地網(wǎng)；銅棒電極130；所述銅棒電極130插入接地網(wǎng)120邊緣，離電流注入點(diǎn)較遠(yuǎn)處；信號(hào)控制平臺(tái)210、數(shù)據(jù)處理模塊240、圖形處理模塊230；無(wú)線通信模塊250、信號(hào)處理模塊260；所述無(wú)線通信模塊250、信號(hào)處理模塊260用電力電子器件設(shè)計(jì)于開(kāi)發(fā)板上；及信號(hào)采集模塊270；所述信號(hào)采集模塊270置于待采集路徑上，每隔一定距離記錄一次測(cè)量信號(hào)電壓幅值；上述所有模塊組成一個(gè)完整檢測(cè)評(píng)估系統(tǒng)。

上述基于磁效應(yīng)的接地網(wǎng)安全狀態(tài)評(píng)估裝置及方法通過(guò)所述多頻激勵(lì)電源100調(diào)整頻率及供應(yīng)電流大小經(jīng)電纜110注入接地網(wǎng)120，利用所述信號(hào)采集模塊270測(cè)量感應(yīng)電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)工頻陷波、信號(hào)放大和帶通濾波處理后，用示波器264采集并提取信號(hào)，最后顯示在圖形處理模塊230的上位機(jī)上并對(duì)接地網(wǎng)120安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。該裝置及方法有利于工作人員開(kāi)展相應(yīng)的防護(hù)措施，保護(hù)技術(shù)人員與設(shè)備的安全。同時(shí)上述基于磁效應(yīng)的接地網(wǎng)安全狀態(tài)評(píng)估裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，安全可靠性高，制造及使用成本低。

實(shí)施例1中，考慮到站內(nèi)設(shè)備以及空氣中電磁場(chǎng)的干擾，信號(hào)控制平臺(tái)210放置在屏蔽室內(nèi)，同時(shí)所有數(shù)據(jù)線220傳輸數(shù)據(jù)以及激勵(lì)電流注入均采用強(qiáng)度高且屏蔽性能佳的電纜110。上述多頻激勵(lì)電源100可以是高頻脈沖電源等，產(chǎn)生幅值在2-50a，頻率在100hz-1000hz的可調(diào)激勵(lì)電流。此外，為了使設(shè)備方便攜帶，無(wú)線通信模塊250、信號(hào)處理模塊260均利用電力電子器件設(shè)計(jì)在開(kāi)發(fā)板上；同時(shí)為了該裝置以及檢測(cè)方法的普及，數(shù)據(jù)處理模塊240、圖形處理模塊230是基于labview軟件編制上位機(jī)，后臺(tái)連接matlab完成數(shù)據(jù)處理，上位機(jī)軟件窗口進(jìn)行圖形可視化。

實(shí)施例1中，所述信號(hào)采集裝置270由固定單元與測(cè)量單元兩部分構(gòu)成，如圖2、3所示。所述固定單元由兩組方形絕緣板271以及夾持桿件構(gòu)成，夾持桿件為絕緣桿275，每組絕緣板271由絕緣桿275呈直角支撐；絕緣桿275呈直角的作用是固定x和y方向，增加檢測(cè)的準(zhǔn)確度，同時(shí)淺埋在地表下也能保證其位置不發(fā)生改變。所述測(cè)量單元由鐵芯273和探測(cè)線圈274構(gòu)成，每片絕緣板275上用四顆螺母272固定鐵芯273，鐵芯273上繞有探測(cè)線圈274，每個(gè)探測(cè)線圈274都順時(shí)針繞制或者逆時(shí)針繞制，保證采集的電流方向一致。所述信號(hào)采集裝置270放在地表或其以下，但必須在接地網(wǎng)120上方。鐵芯273用來(lái)匯聚待測(cè)點(diǎn)處的軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度，繞制在鐵芯273上的探測(cè)線圈274感應(yīng)出電壓信號(hào)。該信號(hào)采集裝置270結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作，但須注意埋設(shè)時(shí)的位置。

實(shí)施例1中，所述信號(hào)處理模塊260由陷波器261、放大器262、帶通濾波器263、示波器264組成，如圖4所示。探測(cè)線圈274將磁感應(yīng)強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電壓信號(hào)，后經(jīng)工頻陷波、信號(hào)放大和帶通濾波處理后，用示波器264采集并提取信號(hào)。所述陷波器261的工作原理基于雙t網(wǎng)絡(luò)的陷波電路，由于變電站里的主要磁信號(hào)是工頻的，陷波電路可最大限度消除其干擾。所述放大器262采用儀表運(yùn)算放大器ad620進(jìn)行信號(hào)放大。所述帶通濾波器263利用數(shù)字電容濾波芯片ltc1068設(shè)計(jì)，其特點(diǎn)是帶通中心頻率fc可由時(shí)鐘脈沖頻率fclk控制，可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。檢測(cè)開(kāi)始階段，根據(jù)需求通過(guò)信號(hào)控制平臺(tái)調(diào)整帶通中心頻率，以避開(kāi)主要的干擾頻點(diǎn)。上述電路采用通用的電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)。所述示波器264對(duì)運(yùn)算放大器ad620放大后的信號(hào)進(jìn)行顯示與傳輸數(shù)據(jù)。

實(shí)施例1中，具體實(shí)施步驟為，先使用數(shù)值仿真軟件cdegs構(gòu)建實(shí)際接地網(wǎng)120的模型，設(shè)置好土壤等環(huán)境參數(shù)、導(dǎo)體的材料、導(dǎo)磁系數(shù)等，計(jì)算正常工況下變電站接地網(wǎng)120的理論地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度。然后根據(jù)圖5按要求布置電流注入點(diǎn)和用于回流的銅棒電極130。根據(jù)變電站接地網(wǎng)120現(xiàn)場(chǎng)情況，分批次同時(shí)檢測(cè)位于x方向上的所有接地導(dǎo)體，設(shè)計(jì)探測(cè)線圈274的檢測(cè)路徑。應(yīng)用信號(hào)控制平臺(tái)210，控制多頻激勵(lì)電源100通過(guò)電纜110向變電站接地網(wǎng)120注入幅值在2-50a，頻率在100hz-1000hz的可調(diào)激勵(lì)電流，根據(jù)檢測(cè)路徑用探測(cè)線圈274檢測(cè)接地網(wǎng)120上方感應(yīng)的地表磁場(chǎng)強(qiáng)度，通過(guò)信號(hào)處理模塊260、無(wú)線通信模塊250將電壓信號(hào)傳回信號(hào)控制平臺(tái)210。應(yīng)用信號(hào)控制平臺(tái)210，控制數(shù)據(jù)處理模塊240提取多點(diǎn)檢測(cè)的接地網(wǎng)120的地表磁場(chǎng)強(qiáng)度最大值，并給出x方向隨坐標(biāo)分布的磁場(chǎng)強(qiáng)度值。調(diào)用數(shù)值仿真軟件cdegs正常工況下變電站接地網(wǎng)120的理論地表磁場(chǎng)強(qiáng)度分布，在圖形處理模塊230中對(duì)比兩者的差異，并給出每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的偏差度，若偏差度超過(guò)40％，則說(shuō)明接地網(wǎng)120為不安全的狀態(tài)，可能存在腐蝕或斷點(diǎn)的故障，提示需要檢修。

為充分說(shuō)明實(shí)施例1的可行性和測(cè)量系統(tǒng)的可靠性，針對(duì)變電站接地網(wǎng)120進(jìn)行安全狀態(tài)評(píng)估，該接地網(wǎng)120的有效性已經(jīng)得到了相關(guān)驗(yàn)證。該接地網(wǎng)120由12根接地導(dǎo)體組成均勻網(wǎng)格，每根導(dǎo)體長(zhǎng)30m，均為55mm×5mm的鍍鋅扁鋼，其電阻率為1.78×10^-7ω·m，相對(duì)磁導(dǎo)率為200，接地體埋深0.6m，其結(jié)構(gòu)如圖5所示，m(24,0)為電流注入點(diǎn)，n(24,30)接有銅棒電極130，實(shí)驗(yàn)時(shí)在m點(diǎn)注入5a、510hz的正弦激勵(lì)電流信號(hào)，銅棒電極130用一根多股銅芯電纜110經(jīng)網(wǎng)外地表面接至多頻激勵(lì)電源100的負(fù)極，作為回流導(dǎo)線。

優(yōu)選的實(shí)施例1中，在圖5中，例如需要檢測(cè)x方向一系列接地導(dǎo)體a、b、c、d、e、f的安全狀態(tài)，m點(diǎn)為電流注入點(diǎn)，x、y為坐標(biāo)方向，坐標(biāo)原點(diǎn)為o點(diǎn)，注入激勵(lì)電流后，在地表y＝10m處，從x＝0開(kāi)始每隔1m檢測(cè)一次信號(hào)磁場(chǎng)強(qiáng)度，顯示在示波器264上，同時(shí)將測(cè)量結(jié)果傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊240。實(shí)驗(yàn)時(shí)在510hz的頻點(diǎn)處，放大、濾波電路的總增益調(diào)為34，可由測(cè)量的電壓幅值uom計(jì)算地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度幅值bom，計(jì)算過(guò)程如下：

設(shè)地表x方向磁感應(yīng)強(qiáng)度分量為：

bx＝bxmsin(2πfct)

式中：bxm為x方向磁感應(yīng)強(qiáng)度分量的幅值；fc為帶通濾波器263的中心頻率。假設(shè)探測(cè)線圈274平面與x方向垂直，依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可以得到測(cè)量系統(tǒng)輸出端的電壓：

u0＝2πfcnsgbxmcos(2πfct)

式中：s為探測(cè)線圈274的橫截面積；n為探測(cè)線圈274的匝數(shù)；g為接收系統(tǒng)的總增益。則：

bxm＝uom/2πfcnsg

式中uom為示波器264檢測(cè)到的電壓信號(hào)幅值。依據(jù)上式，可通過(guò)輸出電壓信號(hào)幅值，計(jì)算地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度值。

實(shí)施例1中，進(jìn)一步需要說(shuō)明的是，當(dāng)接地網(wǎng)120所有的接地導(dǎo)體是正常時(shí)，圖形處理模塊230輸出的結(jié)果為圖6(a)所示，當(dāng)接地網(wǎng)120的某根接地導(dǎo)體發(fā)生故障，例如因腐蝕而變細(xì)時(shí)，輸出的結(jié)果為圖6(b)所示。可見(jiàn)當(dāng)接地導(dǎo)體c發(fā)生腐蝕時(shí)，其地表磁感應(yīng)強(qiáng)度明顯低于正常時(shí)的值，該檢測(cè)點(diǎn)的偏差度超過(guò)40％，提示該位置接地導(dǎo)體為不安全狀態(tài)。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。