基于磁通量检测的地网状况综合评价系统

摘要

本发明公开了一种基于磁通量检测的地网状况综合评价系统，包括硬件和程序软件两部分：所述硬件包括磁通量探测仪和计算机，计算机和磁通量探测仪进行通信，磁通量探测仪用于地网锈蚀程度信号采集，计算机用于读取磁通量探测仪反馈的数据与预设锈蚀数据进行比对分析，从而生成综合评估报告；本发明通过探测数据与数据库数据的比对分析，快速简便地生成了地网状况的综合评估报告，极大地方便了变电维护人员对地网状况的全面准确掌握，快速、准确、效率高，从而有效地保障了电网及电气设备的安全稳定运行。本发明的综合评价系统可极大地提高工作效率，节省大量的人力、物力、财力，具有极大的经济效益和社会效益。

权利要求

1.一种基于磁通量检测的地网状况综合评价系统，它包括磁通量探测仪、计算机、综合评价模块和数学检测模型模块，计算机和磁通量探测仪进行通信，磁通量探测仪用于地网锈蚀程度信号采集，计算机用于读取磁通量探测仪反馈的数据与预设锈蚀数据进行比对分析，从而生成综合评估报告；所述综合评价模块安装在计算机内，所述数学检测模型模块存储在磁通量探测仪中；其特征在于：所述磁通量探测仪包括依次连接的环形线圈和集成电路板，所述集成电路板包括信号预处理模块、数字逻辑模块和FPGA处理模块，所述FPGA处理模块连接有拨码开关和用于与所述计算机连接的数据接口；所述环形线圈用于感应金属的感应电涡流信号，所述信号预处理模块用于对环形线圈电感量的数据采集并采用耦合电路单元把磁通量的变化转变成振荡频率的变化对数据进行预处理，所述数字逻辑模块用于数据的整形滤波并与所述FPGA处理模块连接，所述拨码开关用于磁通量探测仪精度和探测距离的调节；所述FPGA处理模块通过高速运算和存储于磁通量探测仪内部的数学检测模型模块对整形滤波后的数据进行处理，建立数字模型。

2.如权利要求1所述的基于磁通量检测的地网状况综合评价系统，其特征在于：所述磁通量探测仪还包括超声探测头，所述超声探测头通过超声阵列换能器与所述集成电路板连接。

3.如权利要求1所述的基于磁通量检测的地网状况综合评价系统，其特征在于：所述FPGA处理模块采用altera公司的EP2C5Q208C8并通过RS485接口与计算机连接。

4.如权利要求1所述的基于磁通量检测的地网状况综合评价系统，其特征在于：所述综合评价模块包括数据库模块和功能模块，所述数据库模块用于存放磁通量探测仪采集数据、预设锈蚀数据和评估报告，所述功能模块包括参数设置单元、数据检测单元、数据类型转换单元、数据自动存储单元、数据比对单元和数据查询单元，所述参数设置单元用于预设锈蚀数据的设置，所述数据检测单元用于检测数据的接收与停止，保障数据的完整性；所述数据类型转换单元用于将接收数据转换为与预设数据类型相一致的数据类型；所述数据自动存储单元用于将类型转换后的接收数据存储于数据库模块中，数据比对单元用于对存储于数据库模块中的采集数据和预设锈蚀数据进行综合比对分析，生成评估报告并存放于所述数据库模块中，所述数据查询单元用于查询各种技术资料，帮助使用。

5.如权利要求4所述的基于磁通量检测的地网状况综合评价系统，其特征在于：所述预设锈蚀数据采用十六进制或ASCII码数据类型。

说明书

基于磁通量检测的地网状况综合评价系统

技术领域

[0001] 本发明涉及电力系统中地网探测技术领域，尤其涉及一种基于磁通量检测的地网状况综合评价系统。

背景技术

[0002] 输电线路杆塔和变电站的地网被锈蚀后会出现直径减小或锈断，致使地网接地电阻增大、导电性能降低，对变电设备及电网的安全稳定运行构成极大威胁，在一定条件下就会损坏设备造成事故。目前对地网探测传统采用的方法及其不足之处在于：1、用接地摇表或钳形表测量接地电阻，不能真实反映出来地网的锈蚀、锈断情况，埋设深度及敷设形式；2、开挖抽检，只能反映出开挖处的情况并不能反映地网的整体状况；3、国内也有用雷达探测的方法对地网进行探测的尝试，但雷达只能探测出地网的走向和模糊影像，并不能对地网管线作出精确定位，难以判断地网钢筋的锈蚀、锈断情况。

发明内容

[0003] 本发明的目的是旨在提供一种基于磁通量检测的地网状况综合评价系统，它能够直观地展现地网面貌、锈蚀情况。

[0004] 为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种基于磁通量检测的地网状况综合评价系统，包括硬件和程序软件两部分：所述硬件包括磁通量探测仪和计算机，计算机和磁通量探测仪进行通信，磁通量探测仪用于地网锈蚀程度信号采集，计算机用于读取磁通量探测仪反馈的数据与预设锈蚀数据进行比对分析，从而生成综合评估报告；所述程序软件由综合评价程序和数学检测模型构成，所述综合评价程序安装在计算机内，所述数学检测模型存储在磁通量探测中。

[0005] 所述磁通量探测仪包括依次连接的环形线圈和集成电路板，所述集成电路板包括信号预处理模块、数字逻辑模块和FPGA处理模块，所述FPGA处理模块连接有拨码开关和用于与所述计算机连接的数据接口；所述环形线圈用于感应金属的感应电涡流信号，所述信号预处理模块用于对环形线圈电感量的数据采集和并采用耦合电路单元把磁通量的变化转变成振荡频率的变化对数据进行预处理，所述数据逻辑模块用于数据的整形滤波并与所述FPGA处理模块连接，所述拨码开关用于探测仪精度和探测距离的调节；所述FPGA处理模块通过高速运算和存储于内部的数学检测模型对整形滤波后的数据进行处理，建立数字模型。

[0006] 所述磁通量探测仪还包括超声探测头，所述超声探测头通过超声阵列换能器与所述集成电路板连接。

[0007] 所述FPGA采用altera公司的EP2C5Q208C8并通过RS485接口与计算机连接。

[0008] 所述综合评价程序包括数据库模块和功能模块，所述数据库模块用于存放磁通量探测仪采集数据、预设锈蚀数据和评估报告，所述功能模块包括参数设置单元、数据检测单元、数据类型转换单元、数据自动存储单元、数据比对单元和数据查询单元，所述参数设置单元用于预设锈蚀数据的设置，所述数据检测单元用于检测数据的接收与停止，保障数据的完整性；所述数据类型转换单元用于将接收数据转换为与预设数据类型相一致的数据类型；所述数据自动存储单元用于将类型转换后的接收数据存储于数据库模块中，数据比对单元用于对存储于数据库模块中的采集数据和预设锈蚀数据进行综合比对分析，生成评估报告并存放于所述数据库模块中，所述数据查询单元用于查询各种技术资料帮助使用。

[0009] 所述预设锈蚀数据采用十六进制或ASCII码数据类型。

[0010] 本发明利用电磁感应的原理，通过利用有电流通过的环形线圈产生迅速变化的磁场在金属物体内感生涡电流，涡电流又产生磁场从而影响环形线圈产生的磁场，进而引起环形线圈磁通量的变化，将形线圈磁通量的变化以量化的形式显示出来。由于地网金属的材质固定，在环形线圈的匝数、面积一定的情况下，磁通量的变化的决定因素就在于地网与感应线圈在空间的位置分布和地网金属的粗细。线圈沿着地网分布水平移动时，地网与环形线圈的空间位置分布相对恒定，即可通过磁通量的变化确定地网金属精细的变化，进而实现对地网锈蚀或者断裂的判定。磁通量探测仪通过耦合电路将磁通量的变化转变成振荡频率的变化，并通过数据整形滤波和数学检测模型将实际的地网状况反映出来，形成实际地网状况的数据，反馈到计算机上，通过与预设锈蚀数据的综合比对分析生成综合评估报告，并综合模拟成像技术，探测地网埋设的深浅、走向型式和钢筋粗细，以更加直观的图像方式呈现给工作人员。

[0011] 本发明的基于磁通量检测的地网状况综合评价系统中，磁通量探测仪可采用USB接口供电或采用5V电池供电，安全、方便；采用本发明的磁通量探测仪探测地网面貌和锈蚀程度，灵敏度高、稳定性强、探测速度快、探测区域不受限制，使用方便，操作简单，便于单人作业，有效地避免了传统开挖抽检不仅工作量大而且不能反映地网的整体状况的情况，以及其他方法不能清楚准确反映地网状况的情况；本发明通过探测数据与数据库数据的比对分析，快速简便地生成了地网状况的综合评估报告，极大地方便了变电维护人员对地网状况的全面准确掌握，快速、准确、效率高，从而有效地保障了电网及电气设备的安全稳定运行。

[0012] 本发明的基于磁通量检测的地网状况综合评价系统不仅适用于变电站地网状况、锈蚀情况的检测，而且还可以用于房屋承重墙、桥梁、大坝等使用钢筋规格是否合格的检测、评估，以及杆塔拉线棒地下部分的锈蚀情况探测，及时排查出安全隐患，为电力系统及工程土建工作提供更加安全可靠的保障，采用本发明的综合评价系统可极大地提高工作效率，节省大量的人力、物力、财力，具有极大的经济效益和社会效益。

附图说明

[0013] 下面结合附图对本发明做进一步的说明：

[0014] 图1是本发明本发明综合评价系统的方框图；

[0015] 图2是本发明带超声探头的综合评价系统方框图；

[0016] 图3是本发明中的综合评价程序方框图。

具体实施方式

[0017] 如图1、图2、图3所示，本发明的基于磁通量检测的地网状况综合评价系统，包括硬件和程序软件两部分：所述硬件包括磁通量探测仪1和计算机2，计算机2和磁通量探测仪1进行通信，磁通量探测仪1用于地网锈蚀程度信号采集，计算机2用于读取磁通量探测仪1反馈的数据与预设锈蚀数据进行比对分析，从而生成综合评估报告；所述程序软件由综合评价程序12和数学检测模型构成，所述综合评价程序12安装在计算机2内，所述数学检测模型存储在磁通量探测仪1中。

[0018] 所述磁通量探测仪1包括依次连接的环形线圈3和集成电路板4，所述集成电路板4包括信号预处理模块9、数字逻辑模块10和FPGA处理模块11，所述FPGA处理模块11连接有拨码开关7和用于与所述计算机2连接的数据接口8；所述环形线圈3用于感应金属的感应电涡流信号，所述信号预处理模块9用于对环形线圈3电感量的数据采集和并采用耦合电路单元把磁通量的变化转变成振荡频率的变化对数据进行预处理，所述数据逻辑模块10用于数据的整形滤波并与所述FPGA处理模块11连接，所述拨码开关7用于探测仪精度和探测距离的调节；所述FPGA处理模块11通过高速运算和存储于内部的数学检测模型对整形滤波后的数据进行处理，建立数字模型。

[0019] 作为本发明的优化方案，所述磁通量探测仪还包括超声探测头5，所述超声探测头5通过超声阵列换能器6与所述集成电路板4连接。

[0020] 作为本发明进一步的优化方案，所述FPGA处理模块11采用altera公司的EP2C5Q208C8并通过RS485接口与计算机2连接。

[0021] 作为本发明再一步的优化方案，所述综合评价程序12包括数据库模块13和功能模块23，所述数据库模块13用于存放磁通量探测仪采集数据14、预设锈蚀数据15和评估报告16，所述功能模块23包括参数设置单元17、数据检测单元18、数据类型转换单元19、数据自动存储单元20、数据比对单元21和数据查询单元22，所述参数设置单元17用于预设锈蚀数据15的设置，所述数据检测单元18用于检测数据的接收与停止，保障数据的完整性；所述数据类型转换单元19用于将接收数据转换为与预设数据类型相一致的数据类型；所述数据自动存储单元20用于将类型转换后的接收数据存储于数据库模块13中，数据比对单元21用于对存储于数据库模块13中的采集数据14和预设锈蚀数据15进行综合比对分析，生成评估报告16并存放于所述数据库模块13中，所述数据查询单元22用于查询各种技术资料帮助使用。所述预设锈蚀数据15采用十六进制或ASCII码数据类型。

[0022] 本发明操作流程是：首先将磁通量探测仪1与计算机2连接，在计算机2上启动综合评价程序12，进行预设锈蚀数据15的设置，另通过通过磁通量探测仪1上的拨码开关7进行探测仪精度和探测距离的调节，然后通过磁通量探测仪1在地面水平移动即可实现对地网进行探测，系统自动生成评估报告和地网图形图像。

[0023] 本发明利用微波与天线理论，在环形线圈3中通入方波脉冲使周围产生交变的磁场，当靠近金属物体时，金属内产生涡流，原环形线圈3的磁场会随之发生变化，该磁场变化会随着地网金属物体的形状、距离、体积等参数的不同，产生不同的变化结果，磁通量探测仪1通过数学检测模型，反过来通过不同的变化结果将地网状况、锈蚀情况等反映出来。进而通过综合评价程序12生成评估报告16，并综合模拟成像技术，探测地网埋设的深浅、走向型式和钢筋粗细，以更加直观的图像方式呈现给工作人员。利用本发明的基于磁通量检测的地网状况综合评价系统对地网进行探测和综合评估，可有效减少90%的从力物力投入，并且工作效率至少可有效提高10-20倍。