CN111781537A - 变电站接地网安全状态在线监测*** - Google Patents

变电站接地网安全状态在线监测*** Download PDF

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CN111781537A CN202010776534.9A CN202010776534A CN111781537A CN 111781537 A CN111781537 A CN 111781537A CN 202010776534 A CN202010776534 A CN 202010776534A CN 111781537 A CN111781537 A CN 111781537A
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Abstract

本发明公开了变电站接地网安全状态在线监测***，属于变电站技术领域，包括后台主站、无线汇聚单元、信号发射模块、磁场在线监测模块和磁场移动检测模块，所述后台主站的输出端与无线汇聚单元的输入端之间通过网络连接，所述无线汇聚单元的输出端与信号发射模块的输入端电性连接，所述信号发射模块的输出端分别与磁场在线监测模块及磁场移动检测模块的输入端之间通过网络连接；本发明中，变电站接地网安全状态在线监测，***可实现一键操作，一键操作完成现场设备的自动上电、设备唤醒、接入点的自动切换、数据采集、数据传输、数据分析和结果输出，在线监测可实时、便捷完成变电站接地网安全状态监测。

Description

变电站接地网安全状态在线监测***
技术领域
本发明属于变电站技术领域，尤其涉及变电站接地网安全状态在线监测***。
背景技术
接地网是变电站安全运行的重要保证，其接地性能一直受到设计和生产运行部门的重视，接地网在变电站安全运行中，不仅为变电站内各种电气设备提供一个公共的电位参考地，在接地网遭受雷击或电力***发生短路故障时，还能迅速***故障电流，并降低变电站的地电位升，接地网接地性能的优劣直接关系到变电站内工作人员的人身安全和各种电气设备的安全及正常运行，接地网的导体埋在地下，由于施工时焊接不良及漏焊、土壤腐蚀、接地短路电流电动力作用等原因，可能导致接地网导体及接地引线的腐蚀，甚至断裂，使接地网的电气连接性能变坏、接地电阻增高，一旦电力***出现接地短路故障，可能引起接地网本身局部电位差或接地网电位异常增加的现象，这不仅给运维人员安全带来危险，也可能因为反击或电缆外皮环流破坏二次设备的绝缘能力，致使设备误动作，造成巨大的经济损失和社会影响。
目前变电站判断接地网的安全性能，常用产品是地网接地阻抗测试仪，采用传统的地网接地阻抗测试仪来检测变电站接地网安全状态，当接地网局部存在断点、断裂缺陷时，由于两部分接地网间的互电阻的作用，接地网网格导体两个可触及节点间的电阻值往往没有明显变化，再者，这种诊断方法会受到可触及下引导体具***置和数量的限制，其测量的精度、检测效率和实用性是有限的，且现有的各类接地网安全状态检测产品都是针对离线式的检测，即固定周期或接地网例行检修时，进行一次变电站接地网安全状态检测，这种方式检测周期长，检测数据准确度低，数据积累周期长，不能对变电站接地网安全状态进行实时检测，需要进行一定改进。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决目前变电站判断接地网的安全性能，常用产品是地网接地阻抗测试仪，采用传统的地网接地阻抗测试仪来检测变电站接地网安全状态。当接地网局部存在断点、断裂缺陷时，由于两部分接地网间的互电阻的作用，接地网网格导体两个可触及节点间的电阻值往往没有明显变化的问题，而提出的变电站接地网安全状态在线监测***。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：变电站接地网安全状态在线监测***，包括后台主站、无线汇聚单元、信号发射模块、磁场在线监测模块和磁场移动检测模块，所述后台主站的输出端与无线汇聚单元的输入端之间通过网络连接，所述无线汇聚单元的输出端与信号发射模块的输入端电性连接，所述信号发射模块的输出端分别与磁场在线监测模块及磁场移动检测模块的输入端之间通过网络连接。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述磁场在线监测模块包括太阳能电池板、低功耗CPU与磁场强度检测模块，所述太阳能电池板的输出端与电源管理模块的输入端电性连接，所述电源管理模块的输出端与锂电池的输入端电性连接，所述电源管理模块与低功耗CPU双向电性连接，所述磁场强度检测模块的输出端与低功耗CPU的输入端电性连接。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述磁场移动检测模块包括TF卡、低功耗CPU、磁场强度检测模块与9轴传感器，所述磁场强度检测模块、9轴传感器及锂电池的输出端均与低功耗CPU的输入端电性连接，所述低功耗CPU的输出端与TF卡的输入端电性连接。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述无线汇聚单元包括太阳能电池板、磁场在线监测装置、蓄电池、信号发射装置与低功耗CPU，所述太阳能电池板的输出端与电源管理模块的输入端电性连接，所述电源管理模块的输出端与蓄电池的输入端电性连接，所述电源管理模块与低功耗CPU双向电性连接，所述低功耗CPU与信号发射装置通过485双向通讯连接，所述低功耗CPU与磁场在线监测装置通过LORA双向通讯连接。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述磁场强度检测模块由隧道传感器与信号调理电路组成，所述隧道传感器与信号调理电路之间通过信号连接。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述低功耗CPU的输出端与后台主站的输入端之间通过4G专网连接。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，变电站接地网安全状态在线监测，***可实现一键操作，一键操作完成现场设备的自动上电、设备唤醒、接入点的自动切换、数据采集、数据传输、数据分析和结果输出，在线监测可实时、便捷完成变电站接地网安全状态监测。
2、本发明中，磁场检测部分使用磁隧道传感器实现微弱磁场信号的检测，后端设计信号调理电路对信号进行滤波放大，实现有效信号的提取。
3、本发明中，变电站接地网安全状态移动检测，移动检测可完成变电站接地网拓扑结构的探测，对变电站接地网图纸丢失或接地网拓扑结构未知的区域进行检测，完成变电站接地网拓扑结构的绘制；移动检测可针对变电站接地网重点、特殊或异常区域进行重点监测，能够完成接地网***的全方位、精准检测。
4、本发明中，变电站接地网安全状态在线监测***可实时在线监测接地网安全状态，数据采集方便、实时性高，可对数据进行统计和趋势分析，可预估使用寿命和危险预报警，实时保障变电站接地网的安全稳定运行。
附图说明
图1为变电站接地网安全状态在线监测***的模块结构示意图。
图2为变电站接地网安全状态在线监测***中磁场在线监测模块组织框架图。
图3为变电站接地网安全状态在线监测***中磁场移动检测模块组织框架图。
图4为变电站接地网安全状态在线监测***中无线汇聚单元组织框架图。
图例说明：
1、后台主站；2、无线汇聚单元；3、信号发射模块；4、磁场在线监测模块；5、磁场移动检测模块；6、磁场强度检测模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：变电站接地网安全状态在线监测***，包括后台主站1、无线汇聚单元2、信号发射模块3、磁场在线监测模块4和磁场移动检测模块5，所述后台主站1的输出端与无线汇聚单元2的输入端之间通过网络连接，所述无线汇聚单元2的输出端与信号发射模块3的输入端电性连接，所述信号发射模块3的输出端分别与磁场在线监测模块4及磁场移动检测模块5的输入端之间通过网络连接。
请参阅图1-2，所述磁场在线监测模块4包括太阳能电池板、低功耗CPU与磁场强度检测模块6，所述太阳能电池板的输出端与电源管理模块的输入端电性连接，所述电源管理模块的输出端与锂电池的输入端电性连接，所述电源管理模块与低功耗CPU双向电性连接，所述磁场强度检测模块6的输出端与低功耗CPU的输入端电性连接，太阳能电池板将太阳能转换为电能后接入电源管理模块，电源管理模块对锂电池电量进行充放电管理，锂电池作为电源为整个***供电，磁场强度检测模块6由磁隧道传感器和信号调理电路组成，磁隧道传感器可以感应空间磁场强度信号，将磁场强度信号转换成电压信号后接入信号调理电路，信号调理电路(提取接地网产生的磁场强度信号、滤除现场干扰磁场强度信号)对电压信号进行滤波、放大、整流后，转换成合适的电压信号送至低功耗CPU，无线通讯模块主要由LORA无线通讯模块组成，LORA模块具有功耗低，传输距离远的优点，实现数据、指令的传输和CPU的唤醒，CPU负责电压的采集，磁场强度的采集，无线通讯报文组包，通讯指令解析，装置功耗管理。
请参阅图1-3，所述磁场移动检测模块5包括TF卡、低功耗CPU、磁场强度检测模块6与9轴传感器，所述磁场强度检测模块6、9轴传感器及锂电池的输出端均与低功耗CPU的输入端电性连接，所述低功耗CPU的输出端与TF卡的输入端电性连接，所述磁场强度检测模块6由隧道传感器与信号调理电路组成，所述隧道传感器与信号调理电路之间通过信号连接，磁场移动检测装置主要由便携式移动小车、磁场强度检测本体和显示单元组成，其中，便携式移动小车可折叠，便于随身携带和现场移动，显示单元内含人机友好界面和语音播报，便于检测人员对现场检测数据的设置和显示，磁场强度检测本体由充电适配器、锂电池、磁场强度检测部分、9轴传感器和TF卡组成，其中，充电适配器用来给锂电池进行充电，锂电池用来给整个装置供电，磁场强度检测部分由磁隧道传感器和信号调理电路组成，磁隧道传感器可以感应空间磁场强度信号，将磁场强度信号转换成电压信号后接入信号调理电路，信号调理电路(提取接地网产生的磁场强度信号、滤除现场干扰磁场强度信号)对电压信号进行滤波、放大、整流后，转换成合适的电压信号送至低功耗CPU。9轴传感器用来计算设备的移动方向和位移，实现装置在检测过程中的坐标标定。TF卡用来存储检测过程中的数据(X坐标、Y坐标和磁场强度)。
请参阅图1-4，所述无线汇聚单元2包括太阳能电池板、磁场在线监测装置、蓄电池、信号发射装置与低功耗CPU，所述太阳能电池板的输出端与电源管理模块的输入端电性连接，所述电源管理模块的输出端与蓄电池的输入端电性连接，所述电源管理模块与低功耗CPU双向电性连接，所述低功耗CPU与信号发射装置通过485双向通讯连接，所述低功耗CPU与磁场在线监测装置通过LORA双向通讯连接，与信号发射装置通讯，实现信号发射装置电源管理、电压电流输出大小管理、电流接入点切换控制等功能；无线汇聚单元2通过4G或无线专网与后台主站通讯，完成指令解析与传达，数据传送等功能，所述低功耗CPU的输出端与后台主站1的输入端之间通过4G专网连接。
工作原理：信号发射装置是特种异频电流源，能够输出0～50A(300～500Hz)的电流信号，用来产生信号激励源。磁场在线监测模块4内的磁场在线监测装置根据现场接地网拓扑结构安装在接地网导体上方位置，磁场强度检测模块6用来在线监测接地网磁场强度，磁场移动检测模块5内的磁场移动检测装置由手推小车、磁场检测本体和显示器组成，用来探测接地网拓扑结构和移动检测接地网磁场强度，无线汇聚单元2是后台主站1和磁场在线监测装置的桥梁，实现在线监测装置的数据解析、指令收发和数据封包处理等功能，后台主站1相当于人的大脑，实现各种指令产生与发送，数据的收集与预处理，数据的存储、查询与结果的生成，在磁场在线监测模块4内，太阳能电池板将太阳能转换为电能后接入电源管理模块，电源管理模块对锂电池电量进行充放电管理，锂电池作为电源为整个***供电，磁场强度检测模块6由磁隧道传感器和信号调理电路组成，磁隧道传感器可以感应空间磁场强度信号，将磁场强度信号转换成电压信号后接入信号调理电路，信号调理电路(提取接地网产生的磁场强度信号、滤除现场干扰磁场强度信号)对电压信号进行滤波、放大、整流后，转换成合适的电压信号送至低功耗CPU，无线通讯模块主要由LORA无线通讯模块组成，LORA模块具有功耗低，传输距离远的优点，实现数据、指令的传输和CPU的唤醒，CPU负责电压的采集，磁场强度的采集，无线通讯报文组包，通讯指令解析，装置功耗管理，在磁场移动检测模块5内，磁场移动检测装置主要由便携式移动小车、磁场强度检测本体和显示单元组成，其中，便携式移动小车可折叠，便于随身携带和现场移动，显示单元内含人机友好界面和语音播报，便于检测人员对现场检测数据的设置和显示，磁场强度检测本体由充电适配器、锂电池、磁场强度检测部分、9轴传感器和TF卡组成，其中，充电适配器用来给锂电池进行充电，锂电池用来给整个装置供电，磁场强度检测部分由磁隧道传感器和信号调理电路组成，磁隧道传感器可以感应空间磁场强度信号，将磁场强度信号转换成电压信号后接入信号调理电路，信号调理电路(提取接地网产生的磁场强度信号、滤除现场干扰磁场强度信号)对电压信号进行滤波、放大、整流后，转换成合适的电压信号送至低功耗CPU。9轴传感器用来计算设备的移动方向和位移，实现装置在检测过程中的坐标标定。TF卡用来存储检测过程中的数据(X坐标、Y坐标和磁场强度)。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.变电站接地网安全状态在线监测***，包括后台主站(1)、无线汇聚单元(2)、信号发射模块(3)、磁场在线监测模块(4)和磁场移动检测模块(5)，其特征在于：所述后台主站(1)的输出端与无线汇聚单元(2)的输入端之间通过网络连接，所述无线汇聚单元(2)的输出端与信号发射模块(3)的输入端电性连接，所述信号发射模块(3)的输出端分别与磁场在线监测模块(4)及磁场移动检测模块(5)的输入端之间通过网络连接。
2.根据权利要求1所述的变电站接地网安全状态在线监测***，其特征在于，所述磁场在线监测模块(4)包括太阳能电池板、低功耗CPU与磁场强度检测模块(6)，所述太阳能电池板的输出端与电源管理模块的输入端电性连接，所述电源管理模块的输出端与锂电池的输入端电性连接，所述电源管理模块与低功耗CPU双向电性连接，所述磁场强度检测模块(6)的输出端与低功耗CPU的输入端电性连接。
3.根据权利要求1所述的变电站接地网安全状态在线监测***，其特征在于，所述磁场移动检测模块(5)包括TF卡、低功耗CPU、磁场强度检测模块(6)与9轴传感器，所述磁场强度检测模块(6)、9轴传感器及锂电池的输出端均与低功耗CPU的输入端电性连接，所述低功耗CPU的输出端与TF卡的输入端电性连接。
4.根据权利要求1所述的变电站接地网安全状态在线监测***，其特征在于，所述无线汇聚单元(2)包括太阳能电池板、磁场在线监测装置、蓄电池、信号发射装置与低功耗CPU，所述太阳能电池板的输出端与电源管理模块的输入端电性连接，所述电源管理模块的输出端与蓄电池的输入端电性连接，所述电源管理模块与低功耗CPU双向电性连接，所述低功耗CPU与信号发射装置通过485双向通讯连接，所述低功耗CPU与磁场在线监测装置通过LORA双向通讯连接。
5.根据权利要求2所述的变电站接地网安全状态在线监测***，其特征在于，所述磁场强度检测模块(6)由隧道传感器与信号调理电路组成，所述隧道传感器与信号调理电路之间通过信号连接。
6.根据权利要求4所述的变电站接地网安全状态在线监测***，其特征在于，所述低功耗CPU的输出端与后台主站(1)的输入端之间通过4G专网连接。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114624492A (zh) * 2022-04-22 2022-06-14 西南交通大学 直流电流引起的两个远距离变电站地网电位差的测量方法

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