变电站接地网结构探测与缺陷检测系统成果鉴定报告完成人：刘洋、崔翔、赵志斌、李琳、周象贤完成单位：华北电力大学报告内容1、课题来源及背景2、主要工作3.1技术方案提出了基于异频磁场分布的接地网探测与缺陷检测方法。在变电站不停电、复杂电磁环境、不依赖接地网图纸和不挖开条件下，可以实现接地网导体定位、结构探测和缺陷检测。通过变电站接地网的两根上引导体，直接向接地网注入异频的正弦波电流，测量电流在地表面激发的磁感应强度分布，依据分布特征进行接地网结构探测与缺陷检测。3.2技术方案论证通过仿真计算对注入接地网异频电流的幅值、频率以及土壤电阻率、接地导体断点和腐蚀等因素对地表面异频磁场分布的影响规律进行仿真研究，获得用于诊断的异频磁场特征以及异频电源和异频磁场检测系统的设计指标。图3-1某220kV变电站接地网从上引导体M(0m,59m)处注入电流强度为10A的正弦波信号；从上引导体N(191m,64m)处抽出；以点(100m,62m)处地表y方向的磁感应强度By为例进行测量和分析。图3-2信号频率对磁感应强度的影响图3-3地表面磁感应强度分布情况图3-4By的局部分布情况图3-5仿真计算模型正常情况下相邻的几根导体地表Bx接近，约为240nT；当F点出现一个1mm的断点时，该处地表Bx明显下降，左、右两侧邻近导体地表Bx升高。MN段导体直径由20mm腐蚀变细为10和5mm时，该段导体地表面Bx分别下降了约20%和45%，邻近支路导体相应地表面的Bx略有升高。3.2.5导体缺陷状态对地表面磁感应强度的影响4、异频恒流源系统的研制4、异频恒流源系统的研制图4-2功率放大器的末级输出电路图4.3功率放大器内部结构图4.4阻抗变换器原理及实物图4、异频恒流源系统的研制4、异频恒流源系统的研制22图4.7基于SPWM和IGBT技术研制的恒流源5、移动式异频微弱磁感应强度地面分布测量系统的研制5、移动式异频微弱磁感应强度地面分布测量系统的研制图5.2信号获取与采集系统图5.3移动定位及数据分析系统接地网探测与缺陷诊断软件，基于采集测量的异频微弱磁感应强度信号和位置信息，获得磁感应强度地面分布；依据分布特征和规律，能够探测接地网导体分布、腐蚀和断点的状态和部位，可以对接地网进行安全性能评估与预测。基于Labview平台，利用NI-USB6210数据采集卡，自动采集、处理和分析测距脉冲信号和磁场传感器传送的正弦波信号。6、接地网探测与缺陷诊断软件的开发6.2接地网导体缺陷位置和状态的判据和方法6、接地网探测与缺陷诊断软件的开发7实验测试与应用7.1.1结构探测图7.3地表面y方向磁感应强度分量分布情况图7.4探测出的接地网结构7.1.2缺陷检测实验图7.6测试结果的比较7.2河北华电石家庄热电有限公司应用情况7.2.1接地网结构的测量与拓扑结构确定7.2.1接地网结构的测量与拓扑结构确定7.2.1接地网结构的测量与拓扑结构确定7.2.2接地网缺陷状态的检测7.2.2接地网缺陷状态的检测7.2.3检测结果分析图7-12苏家洼变电站接地网结构图从P（59,21）注入，Q（57,80）抽出8A、388Hz的正弦波激励电流。通过一条长300m、截面积16mm2的多股铜芯电缆经站外引回。图7-13接地网地表面磁感应强度测量结果对比接地网图纸，可判断图6-16中点M（57,38）和N（57,53）之间严重腐蚀或存在断点。经检查发现该接地网均压导体多处腐蚀变细，对应的MN段和ST段导体腐蚀严重，MN段导体上长约12cm的一截几乎完全腐蚀断开。图7-14腐蚀变细的接地网均压导体该项成果发表论文12篇其中EI检索8篇，ISTP检索2篇，获发明专利和实用新型各1项：基于阻抗变换技术变电站接地网腐蚀诊断激励源的设计与应用研究，中国电机工程学报，2008，28（28）：18－23。（EI）基于电磁感应原理变电站接地网腐蚀诊断的方法研究，中国电机工程学报，2009，29（4）：97-103。（EI）变电站接地网结构判断与缺陷诊断方法，中国电机工程学报，2010，30（24）：113-118。（EI）变电站接地网腐蚀诊断磁场检测系统的设计与应用，电工技术学报2009，24（1）：176－182。（EI）基于磁感应强度测量的变电站接地网导体断点诊断方法，高电压技术，200834（7）：1389－1394。（EI）MeasurementandAnalysisofConductionEMIinSubstationandDesignofPowerFilter，Microwave,Antenna,PropagationandEMCTechnologiesForWirelessCommunications(MAPE2007)，1307