一种基于瞬变电磁法的变电站接地网状态快速成像方法与流程

本发明属于变电站接地网状态监测，具体涉及一种基于瞬变电磁法的变电站接地网状态快速成像方法。

背景技术：

1、在变电站敷设接地网是确保电网安全稳定运行的重要措施，接地网能够为站内各类电气设备提供一个公共参考地，在电力系统故障时能迅速排泄故障电流，防止地电位升高(tev)危害二次设备的正常运行。因而接地网正常接地功能的保障直接关系到电站内工作人员的人身安全和站内电气设备的安全正常运行。

2、近年来，随着电力系统规模和容量迅速扩大，许多接地短路电流越来越大，对接地网的安全可靠性提出了更高的要求。敷设接地网所用的材料主要是扁钢，施工时焊接不良、土壤腐蚀、接地短路电流的电动力作用等原因，导致扁钢及接地扁钢的腐蚀、断裂使接地性能下降，影响变电站正常工作。但是，多次频繁开挖接地网，检查接地导体的状态是不现实且非常不经济的。因此，需要对接地网状态进行诊断，及时发现接地网缺陷，避免累积效应产生更大的故障问题。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种基于瞬变电磁法的变电站接地网状态快速成像方法，可应用于变电站接地网缺陷诊断检测的研究中，根据采集的磁场强度值即可识别出不同的地质目标体，提出通过搭建测量系统对接地网状态的测试方法。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种基于瞬变电磁法的变电站接地网状态快速成像方法，其特征在于：

4、借助真型接地网模型装置、瞬变电磁发射装置、瞬变电磁接收装置，采用瞬变电磁发射装置发射的电磁波经过模拟真型接地网模型后，经瞬变电磁接收装置进行接收，之后进行数据处理比对，达到对接地网结构状态进行成像；包括以下步骤：

5、步骤1：在接地网附近建立瞬变电磁发射系统，布置瞬变电磁发射装置；

6、步骤2：根据接地网结构建立瞬变电磁接收装置，布置等间距测线；

7、步骤3：瞬变电磁发射装置输出电流，使用瞬变电磁接收装置记录磁场强度；

8、步骤4：将采集数据进行快速成像，从而诊断接地网状态。

9、进一步，所述瞬变电磁发射装置发射输出电流为连续梯形波。

10、进一步，采用中心回线瞬变电磁法。

11、进一步，所述中心回线瞬变电磁法的排布方式具体为：

12、将小的接收回线放置于大的发射线圈中心，接收回线检测并记录磁感应强度垂向分量随时间变化率。

13、进一步，步骤4中，基于烟圈理论将采集数据进行快速成像。

14、进一步，步骤4具体为：

15、地面上发射线圈接收到的感应电动势为：

16、

17、式中：a——发射线圈半径；

18、i——发射电流值；

19、σ——地下介质电导率；

20、u——瞬变电磁场参数；

21、erf(u)——误差控制函数

22、对于中心回线装置，瞬变电磁场参数u可以表达为：

23、

24、利用(1)和(2)，建立一个关于参数u的函数：

25、

26、迭代计算求解方程f(u)＝0，获得瞬变电磁场参数u；

27、根据式(3)，电导率的倒数即视电阻率值ρ，可以用u表示为：

28、

29、根据烟圈理论，“烟圈”向下扩散的速度v及深度d分别为：

30、

31、

32、式中：t——采样时间；

33、u——介质磁导率；

34、将“烟圈”向下扩散的速度v写作扩散深度对采样时间的差商形式如下：

35、

36、式中：ti+1和ti——两个连续的采样时刻；

37、di+1和di——两个连续的采样时刻的扩散深度值。

38、根据式(5)，将视电阻率值ρr换个表达式，按扩散速度写为：

39、

40、将式(6)代入式(8)，根据式(4)由参数u计算得到的视电阻率值；

41、计算视深度值经验公式为：

42、

43、利用计算得到的视电阻率值ρr及视深度值hr，即可实现瞬变电磁快速成像。

44、本发明的有益效果：

45、1)本发明将瞬变电磁法与实际测试接地网实体相结合，实现瞬变电磁快速成像，便于快速诊断出接地网缺陷位置；

46、2)本发明采用电磁发射-接收装置，主动产生电磁场信号，免受传统接地网状态诊断中的干扰问题。

技术特征：

1.一种基于瞬变电磁法的变电站接地网状态快速成像方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种基于瞬变电磁法的变电站接地网状态快速成像方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种基于瞬变电磁法的变电站接地网状态快速成像方法，其特征在于：所述瞬变电磁发射装置发射输出电流为连续梯形波。

4.根据权利要求3所述的一种基于瞬变电磁法的变电站接地网状态快速成像方法，其特征在于：采用中心回线瞬变电磁法。

5.根据权利要求4所述的一种基于瞬变电磁法的变电站接地网状态快速成像方法，其特征在于：所述中心回线瞬变电磁法的排布方式具体为：

6.根据权利要求5所述的一种基于瞬变电磁法的变电站接地网状态快速成像方法，其特征在于：步骤4中，基于烟圈理论将采集数据进行快速成像。

7.根据权利要求6所述的一种基于瞬变电磁法的变电站接地网状态快速成像方法，其特征在于：步骤4具体为：

技术总结
本发明公开了一种基于瞬变电磁法的变电站接地网状态快速成像方法。需要对接地网状态进行诊断，及时发现接地网缺陷，避免累积效应产生更大的故障问题。本发明借助真型接地网模型装置、瞬变电磁发射装置、瞬变电磁接收装置，采用瞬变电磁发射装置发射的电磁波经过模拟真型接地网模型后，经瞬变电磁接收装置进行接收，之后进行数据处理比对，达到对接地网结构状态进行成像。本发明采用电磁发射‑接收装置，主动产生电磁场信号，实现瞬变电磁快速成像，便于快速诊断出接地网缺陷位置。

技术研发人员：丁大鹏,姚思辉,邢亭婷,刘洋,杲秀芳,曲尚开,靳松,王朋成,黄晓静,王畴,葛骏翔
受保护的技术使用者：中铁第一勘察设计院集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/7