專利名稱：變電站地網(wǎng)缺陷綜合診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
變電站地網(wǎng)缺陷綜合診斷裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型屬于電力電氣設(shè)備維護(hù)裝置技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于 檢測變電站接地網(wǎng)故障缺陷的綜合診斷裝置。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)變電站的接地網(wǎng)作為變電站的交直流設(shè)備接地及防雷 保護(hù)接地，對系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，是維護(hù)電力系統(tǒng) 安全可靠運(yùn)行，保障電氣設(shè)備和運(yùn)行人員安全的重要措施。在接地網(wǎng) 存在缺陷的情況下,如在電力系統(tǒng)發(fā)生因腐蝕損壞等原因而致的接地 短路故障或遭受雷擊時(shí),設(shè)備接地點(diǎn)的電位以及地表的局部電位差都 會異常升高，這些將直接危及設(shè)備和運(yùn)行人員的生命安全；更嚴(yán)重的 情況是在測控電綴表皮形成大的環(huán)流或其絕緣被擊穿，使高壓串入控 制室，進(jìn)一步損壞用于監(jiān)測、控制的二次設(shè)備或使其誤動(dòng)，由此引起 連鎮(zhèn)的事故反應(yīng),最終可能導(dǎo)致大范圍的系統(tǒng)和設(shè)備的重大事故甚至 造成整個(gè)電網(wǎng)癱瘓。迄今在國內(nèi)，每年因接地網(wǎng)故障所引起或擴(kuò)大的 電力系統(tǒng)事故都屢有發(fā)生，而每次事故都帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良 的社會影響。
接地網(wǎng)埋設(shè)在地下，屬隱蔽工程，埋于地下后不易檢査、修復(fù), 以至檢測者和管理者很難了解地下地網(wǎng)的現(xiàn)狀,而且許多變電站地網(wǎng) 的資料與現(xiàn)狀也不符， 一些老變電站甚至沒有地網(wǎng)圖，這些都造成缺 乏數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)精度不高，往往直接影響改造的的科學(xué)性。以往的接地 網(wǎng)檢測都是在發(fā)現(xiàn)接地電阻不合格或者出現(xiàn)故障以后,通過開挖査找 接地兩韻電氣連接故障點(diǎn)或者腐蝕段，進(jìn)而確定是否進(jìn)行全站改造。 這種方法雖直接、可靠，但盲目性大，缺乏針對性，不能預(yù)先杜絕事 故的發(fā)生，耗時(shí)長、工程量大、投資浪費(fèi)多，對開挖扁鐵的腐蝕程度以及能否繼續(xù)使用等問題缺乏量化判斷依據(jù)，既無檢測手段，也無相 應(yīng)檢測標(biāo)準(zhǔn)。此外，迄今已有大量老變電站接地網(wǎng)腐蝕損壞嚴(yán)重，亟 需進(jìn)行改造，依靠現(xiàn)行的開挖檢測方法也很難有效確定變電站接地網(wǎng) 改造的范圍和先后次序。另一方面，目前對變電站接地網(wǎng)改造多采用 重新敷設(shè)的方法，既不科學(xué)也不經(jīng)濟(jì)，而且這種缺乏指導(dǎo)依據(jù)的接地 網(wǎng)重新敷設(shè)，在某些情況下還有可能造成新地網(wǎng)的加速電化學(xué)腐蝕。 總之，接地網(wǎng)故障已成為當(dāng)今電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的一個(gè)嚴(yán)重隱患，診 斷接地網(wǎng)的斷點(diǎn)及接地網(wǎng)的腐蝕情況亦已成為電力部門的一項(xiàng)重大 反事敵措施。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題加以解決，提供一 種設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理、操作方便、無需開挖地面即可準(zhǔn)確檢測地網(wǎng)故 障缺陷的變電站地網(wǎng)缺陷綜合診斷裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的而采用的技術(shù)解決方案是這樣的:所提供的變電 站地網(wǎng)缺陷綜合診斷裝置由電源裝置、濾波裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和后
臺pc機(jī)組成。濾波裝置通過輸入/輸出端端子與電源裝置相連，用于
對電流源信號迸行電源濾波，濾波后的電流信號通過輸出/輸入端接 至數(shù)據(jù)采集裝置的濾波輸入/輸出端，數(shù)據(jù)采集裝置的采集信號輸入 端與變電站現(xiàn)場接地網(wǎng)的各節(jié)點(diǎn)電壓湖量傳感器的輸出端聯(lián)接，數(shù)據(jù) 采集裝置的mig協(xié)議處理輸出端通至后臺pc機(jī)的，協(xié)議接收端。
上述結(jié)構(gòu)中，電源裝置將380v三相交流電源轉(zhuǎn)換為0 50a和0 100v的直流信號，濾波裝置對電源裝置出來的直流信號進(jìn)fi^波， 由數(shù)據(jù)采集裝置將采集各節(jié)點(diǎn)電壓測量傳感器的輸出信號送后臺pc ^l信號誤差處理后作為測試數(shù)據(jù)；最后根據(jù)測試數(shù)據(jù)，用變電站地網(wǎng) 缺鵝綜合診斷系統(tǒng)的軟件算法計(jì)算出地網(wǎng)支路電阻最優(yōu)值、多解可靠 性、可信度等相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而確定出變電站地網(wǎng)故障缺陷的位置。 該變電站地網(wǎng)缺陷綜合診斷裝置中的數(shù)據(jù)采集裝置由模擬選擇開關(guān)電路、低通濾波器、繼電器量程切換電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處 理器共同組成,模擬選擇開關(guān)電路的模擬信號輸入端依次經(jīng)低通^M 器和繼電器量程切換電路接至A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù) 字信號輸出/輸入端與數(shù)據(jù)處理器的數(shù)字信號輸入/輸出端聯(lián)接，數(shù)據(jù)
處理器的,協(xié)議處理輸出端通至后臺PC機(jī)的itlg協(xié)議接收端a
該變電站地網(wǎng)缺陷綜合診斷裝置中的電源裝置由輸入濾波電路、 整樣濾波電路、逆變器、輸出整流濾波電路、輔助電源電路、控制電 路、保護(hù)動(dòng)作電路和檢測電路組成，輸入濾波電路的輸出端分別接至 與整流濾波電路和輔助電源電路的輸入端聯(lián)接,整流濾波電路的輸出 端經(jīng)逆變器后接至輸出整流濾波電路輸入端,輸出整流濾波電路的反 饋電流端分別回接至控制電路和檢測電路的輸入端,輔助電源龜路的 一鉻輸出端經(jīng)控制電路通至逆變器的控制輸入端,輔助電源電路的另 一路輸出端以及檢渕電路的輸出端均依次經(jīng)保護(hù)動(dòng)作電路和控制電 路后通至逆變器的控制輸入端。
根據(jù)上述的技術(shù)解決方案,本實(shí)用新型設(shè)計(jì)者提出一種變電站地 網(wǎng)缺陷綜合診斷方法，該診斷方法包括以下實(shí)施步驟-
a) 根據(jù)實(shí),網(wǎng)的設(shè)計(jì)圖紙、施工圖紙以及現(xiàn)場勘獮情況，建 立一個(gè)綜合考慮地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其節(jié)點(diǎn)的可及性并分析計(jì)算靈敏度 矩陣的秩、特征值以及故障診斷方程參數(shù)矩陣的^#數(shù)的變電站地網(wǎng) 的柘撲模型，根據(jù)對拓?fù)淠Ｐ头治?，?jì)算出地網(wǎng)的可測性，而且基于 最大電壓公理建立各自線性獨(dú)立、便于計(jì)算求解、量測信號強(qiáng)的激勵(lì)
獮試集合，根據(jù)mii測試集合建立合適的目標(biāo)函數(shù)，篩選出工作量相 對較小的瀾試方案，同時(shí)以遺傳優(yōu)化診斷算法和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞謱蛹s簡為 基本4t架，以節(jié)點(diǎn)電壓非線性優(yōu)化模型、節(jié)點(diǎn)電壓線性優(yōu)化模型為核
心jt立起地網(wǎng)診斷系統(tǒng)的軟件算法；
b) 對于獮試方案中的每一組測試，在變電站接地網(wǎng)內(nèi)找出對應(yīng) 的電流激勵(lì)節(jié)點(diǎn)_/和JT ,在變電站接地網(wǎng)內(nèi)確定一個(gè)電位參考節(jié)點(diǎn)&并選擇另一個(gè)可及節(jié)點(diǎn)x作為電壓湖試節(jié)點(diǎn)x,在o、 x間以及在 i'和尸節(jié)點(diǎn)處設(shè)置高精度的電壓測量傳感器；
c) 通過大功率直流電流源給電流激勵(lì)節(jié)點(diǎn)i和/'施加激勵(lì)信 號繼而由診斷系統(tǒng)采集電壓測量傳感器所獲得的檢測信號，將 測量信號輸至與電壓測量傳感器聯(lián)接的變電站地網(wǎng)缺陷綜合診斷系 統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)過后臺信號誤差處理后作為測試數(shù)據(jù)；
d) 根據(jù)瀕試數(shù)據(jù)，用變電站地網(wǎng)缺陷綜合診斷系統(tǒng)的軟件算法 (該算法以遺傳優(yōu)化診斷算法和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞謱蛹s簡為基本框架，以節(jié) 點(diǎn)龜壓非線性優(yōu)化模型、節(jié)點(diǎn)電壓線性優(yōu)化模型等為核心)可以計(jì)算 出地網(wǎng)支路電阻最優(yōu)值、多解可靠性、可信度等相關(guān)參數(shù)，進(jìn)面確定 出變電站地網(wǎng)故障缺陷的位置。
本實(shí)用新型采用在測試的基礎(chǔ)上,依靠接地網(wǎng)支路電阻測試數(shù)據(jù) 的實(shí)際值與接地網(wǎng)支路的原始電阻值的比較，得到接地網(wǎng)各條支路的 缺,況，實(shí)現(xiàn)了變電站不停電的無損檢測診斷方法，能夠確定運(yùn)行 時(shí)伺較長的變電站地網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，確定是否需要進(jìn)行地網(wǎng)改造以及 地網(wǎng)改造所采取的方式，從而避免了不必要的材料浪費(fèi)，節(jié)約了大量 的人力、物力和財(cái)力。該地網(wǎng)缺陷綜合診斷裝置使變電站具有了可靠 的地網(wǎng)保護(hù)，可以更好地保證電網(wǎng)的安全、可靠運(yùn)行，從而樹立電力 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(jì)效益和社會效益 也十分巨大。采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案迄今已經(jīng)對陜西省電力公司 所屬的銅川供電局、渭南供電局、漢中供電局、咸陽供電局的部分改 造變電站進(jìn)行了診斷試驗(yàn)。為了確保診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性,在部分改造 的變電站進(jìn)行了開挖，診斷結(jié)果與開挖結(jié)果基本相同，能夠滿足工程 需求&對有部分支路需要改造的變電站進(jìn)行了有針對性的改造；對腐 1i不嚴(yán)重的變電站，暫緩進(jìn)行地網(wǎng)改造；對腐蝕支路比倒很大面且嚴(yán) 重的變電站，進(jìn)行全站改造。此外，本項(xiàng)研究成果還可應(yīng)用于鋼鐵、
化工等其它有地網(wǎng)的系統(tǒng)，需求量極大，應(yīng)用前景極為廣闊a附困說明


圖1為該變電站地網(wǎng)缺陷綜合診斷裝置結(jié)構(gòu)的原理圖。
圖2為圖1中電源裝置的工作原理圖。
國3為圖1中數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)原理圉。
具體實(shí)施方式
變電站地網(wǎng)缺陷綜合診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖l所示，它包括電源裝
置、旨裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和后臺pc機(jī)，其中后臺pcm可采用主頻
2.4g以上，內(nèi)存1g以上性能的pc機(jī)。
電源裝置的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，它由輸入濾波電路、整流濾波 電路、逆變器、輸出整流濾波電路、輔助電源電路、控制電路、保護(hù) 動(dòng)作電路和檢測電路組成,輸入濾波電路的輸出端分別接至與整流濾 波電路和輔助電源電路的輸入端聯(lián)接,整流濾波電路的輸出端經(jīng)逆變 器后接至輸出整流濾波電路輸入端,輸出整流濾波電路的反饋電流端 分彌倒接至控制電路和檢測電路的輸入端,輔助電源電路的一路輸出 端經(jīng)控制電路通至逆變器的控制輸入端，輔助電源電路的另 一路輸出 端以及檢湖電路的輸出端均依次經(jīng)保護(hù)動(dòng)作電路和控制電路后通至 逆變器的控制輸入端。該裝置主要起到提供開關(guān)式直^^IW的作 用，以恒流限壓方式工作，具有完整的輸入、輸出過壓，輸出過流或 短路，過熱^^護(hù)功能；工作時(shí)，380校流電經(jīng)過輸入濾波和整淹濾 波后實(shí)現(xiàn)ac / dc轉(zhuǎn)換，將電網(wǎng)交流電直接整流為較平滑的直流龜，以 供下一級變換；再經(jīng)過逆變器后實(shí)現(xiàn)dc / ac轉(zhuǎn)換，將整流后的直流電 變?yōu)榻涣麟?，這^pwm型開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)p冊控制的核心部分，其頻率越 高，體積、重量與輸出功率之比越小。最后再通過輸出整流與濾波, 根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。實(shí)際結(jié)構(gòu)中，電源裝置中 翁H入濾波電路可用mf10來完成，整流濾波電路可用dto來實(shí)現(xiàn)，逆 變器可釆用lr220a010來實(shí)現(xiàn)，輸出整流濾波電路可用斷10完成，輔 助龜源電路可選擇明維t-60b和t-45c實(shí)現(xiàn)，控制電路可用普通ATB9C52單片機(jī)和TLP521-2來配合實(shí)現(xiàn)，保護(hù)動(dòng)作電路可以用l012804 實(shí)現(xiàn)，檢獮電路可選取模擬開關(guān)CD4067的選通來完成。
由型號為MF10的集成器件設(shè)計(jì)成濾波裝置，它通過輸入/輸出端
(cffln)端子與電H裝置相連，用于對電流源信號進(jìn)行電源濾波，濾波 后的電流信號通過輸出/輸入端(aai2)接至，采集裝置的濾波輸入
/輸出端(COM2)。
數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)如圖3所示，由模擬選擇開關(guān)電路 《OM067)、低通濾波器(MFIO)、繼電器量程切換電路細(xì)娜4)、 A/D 轉(zhuǎn)換器(AD574D)、數(shù)據(jù)處理器(CPU，采用AT89C52)共同組成，模擬 選擇開關(guān)電路的模擬信號輸入端依次經(jīng)低通濾波器和繼電器量程切 換電路接至A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號輸出/輸入 端與數(shù)據(jù)處理器的數(shù)字信號輸入/輸出端聯(lián)接，數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)協(xié) 議處理輸出端通至后臺PC機(jī)的數(shù)據(jù)協(xié)議接收端。數(shù)據(jù)采集裝置主要 用于尙變電站現(xiàn)場接地網(wǎng)提供凈電流信號，同時(shí)采集各節(jié)點(diǎn)電壓瀾量 傳感器的輸出信號。
8
權(quán)利要求1、一種變電站地網(wǎng)缺陷綜合診斷裝置，其特征在于由電源裝置、濾波裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和后臺PC機(jī)組成，濾波裝置通過輸入/輸出端(COM1)端子與電源裝置相連，濾波后的電流信號通過輸出/輸入端(COM2)接至數(shù)據(jù)采集裝置的濾波輸入/輸出端(COM2)，數(shù)據(jù)采集裝置的采集信號輸入端與變電站現(xiàn)場接地網(wǎng)的各節(jié)點(diǎn)電壓測量傳感器的輸出端聯(lián)接，數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)據(jù)協(xié)議處理輸出端通至后臺PC機(jī)的數(shù)據(jù)協(xié)議接收端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站地網(wǎng)缺陷綜合診斷裝置，其特 征在于所說的數(shù)據(jù)采集裝置由模擬選擇開關(guān)電路、低通濾波器、繼電 器量程切換電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理器共同組成，模擬選擇開關(guān) 電路的模擬信號輸入端依次經(jīng)低通濾波器和繼電器量程切換電路接 至A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號輸出/輸入端與數(shù)據(jù) 處理器的數(shù)字信號輸入/輸出端聯(lián)接，數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)協(xié)議處理輸 出端通至后臺PC機(jī)的數(shù)據(jù)協(xié)議接收端。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的變電站地網(wǎng)缺陷綜合診斷裝置，其特 征是所說的電源裝置由輸入濾波電路、整流濾波電路、逆變器、輸出 整流濾波電路、輔助電源電路、控制電路、保護(hù)動(dòng)作電路和檢測電路 組成，輸入濾波電路的輸出端分別接至與整流濾波電路和輔助電源電 路的輸入端聯(lián)接，整流濾波電路的輸出端經(jīng)逆變器后接至輸出整流濾 波電路輸入端，輸出整流濾波電路的反饋電流端分別回接至控制電路 和檢測電路的輸入端，輔助電源電路的一路輸出端經(jīng)控制電路通至逆 變器的控制輸入端，輔助電源電路的另一路輸出端以及檢測電路的輸 出端均依次經(jīng)保護(hù)動(dòng)作電路和控制電路后通至逆變器的控制輸入端。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種變電站地網(wǎng)缺陷綜合診斷裝置，由電源裝置、濾波裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和后臺PC機(jī)組成，濾波裝置通過輸入/輸出端端子與電源裝置相連，濾波后的電流信號通過輸出/輸入端接至數(shù)據(jù)采集裝置的濾波輸入/輸出端，數(shù)據(jù)采集裝置的采集信號輸入端與變電站現(xiàn)場接地網(wǎng)的各節(jié)點(diǎn)電壓測量傳感器的輸出端聯(lián)接，數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)據(jù)協(xié)議處理輸出端通至后臺PC機(jī)的數(shù)據(jù)協(xié)議接收端。該裝置具有設(shè)計(jì)方案合理、操作方便、無需開挖地面即可準(zhǔn)確檢測地網(wǎng)故障缺陷等優(yōu)點(diǎn)，可更好地保證電網(wǎng)的安全、可靠運(yùn)行，其研究成果還可應(yīng)用于鋼鐵、化工等其它有地網(wǎng)的系統(tǒng)。
文檔編號G01R31/08GK201378195SQ20092003193
公開日2010年1月6日 申請日期2009年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者吉宏亮, 彭明僑, 華 惠, 朱小明, 李志忠, 森 王, 軍 薛 申請人:陜西電力科學(xué)研究院