【技术实现步骤摘要】
本申请涉及特高压直流接地极监造验损，具体而言，涉及一种特高压直流接地极馈电棒的非开挖故障检测装置及方法。
技术介绍
1、特高压直流输电因效率高、损耗小得到广泛应用。大地回路作为现有特高压直流远距离输电工程运行方式之一，能够提高运行可靠性，节省电能在线路上的损耗以及使工程可以分期建设，经济效益明显。直流接地极不仅在大地回路运行模式下提供回流路径，还能在系统故障时起到保护作用，提高稳定性和可靠性，是特高压直流输电系统中不可或缺的一部分。
2、直流接地极通常包括接地导体和活性填充料。通常接地导体由埋入大地一定深度的多个高耐蚀性金属导体组成，高硅铬铁和高硅铸铁因其强导电性和高耐腐蚀性等特点成为接地极工程中应用最多的馈电材料，但所使用的铁硅合金含硅量达到了15％～20％，导致馈电棒的脆度大幅增加，在接地极建设过程中受外力挤压如机械施工、挖填方滑坡或塌陷等极易发生断裂。另一方面，工程上多采用焦炭碎屑作为接地极填充材料，形成的包覆层在提供均匀电流散逸路径的同时减缓了馈电棒的腐蚀，但特高压接地极建设项目施工周期一般长达数月，时间上易与雨季交叉，而焦炭碎屑密度小，极易漂浮，受降雨积水等因素影响会部分流失甚至完全破坏包覆层，导致馈电棒与土壤间的接触电阻增大并加速馈电材料的腐蚀。
3、目前特高压接地极的检测和监测方法多针对线路故障测距和运行后接地极整体腐蚀状态评估等，而对于监造阶段已填埋的接地极馈电棒本体的非开挖验损尚无有效措施。因此有必要设计一种高效、准确识别馈电棒填埋故障的方法和装置，对接地极工程建设质量把关提供技术支持。
4、专利cn113484227a公开了一种用于检测直流接地极腐蚀状态的方法。该专利技术专利能够评估接地极整体状态和性能，但存在以下问题：1)过程冗长效率低，只适于接地极整体的腐蚀评价工作，对于需频繁更换测试对象的馈电棒本体故障识别应用场景则难以发挥作用；2)方法存在局限性，回流电极的面积、密度等参数只能间接表征注流电极(接地极)的部分状态，评价结果严重依赖操作过程，易引起大幅偏差；3)评价指标不明确，故障等级的划分需通过大量的实验和实践积累得到，而该方法可靠数据的获取难度高，难以建立划分标准。
5、综上所述，虽然传统方法可用于评价接地极状态，但在效率、准确度、标准划分等方面均存在不同程度的局限性，有必要设计一种新的、针对特高压直流接地极馈电棒本体故障检测的技术方案。
技术实现思路
1、本申请的实施例提供了一种特高压直流接地极馈电棒的非开挖故障检测装置及方法，以解决现有技术中存在的技术问题。
2、本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。
3、根据本申请实施例的第一方面，提供了一种特高压直流接地极馈电棒的非开挖故障检测装置，包括：主控制器、驱动电路、激发电路、采集电路、电位极、电流极以及待测电极；
4、所述主控制器分别与所述采集电路和所述驱动电路连接；
5、所述驱动电路与所述激发电路连接；
6、所述激发电路与所述采集电路连接；
7、所述采集电路分别与所述电位极和所述待测电极连接；
8、所述激发电路分别与所述电流极和所述待测电极连接；
9、其中，所述主控制器在接收到上位机软件下达的动作指令后，为所述驱动电路提供所述激发电路的通断时序，同时为所述采集电路提供采样时序；
10、所述驱动电路通过对通断时序的隔离放大实现对激发电路中各个开关器件的通断控制；
11、所述激发电路通过全桥发射电路向电流极和待测电极提供双极性长脉冲电流；
12、所述采集电路通过高速采样芯片和高精度电压、电流传感器对激发过程中的所述待测电极的参比电压和极化电流进行采样，并将采样得到的电压电流数据回传至所述主控制器。
13、在本申请的一些实施例中，基于前述方案，还包括：供电电源；
14、所述供电电源分别与所述主控制器、所述驱动电路、所述激发电路和所述采集电路连接，用以向所述主控制器、所述驱动电路、所述激发电路和所述采集电路提供直流电压。
15、在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述激发电路包括：可变电阻、全桥发射电路和多路选择开关；
16、所述可变电阻与所述全桥发射电路连接；
17、所述全桥发射电路的h桥上桥臂与下桥臂之间分别连接所述多路选择开关和所述电流极；
18、所述多路选择开关连接至被检测的馈电棒。
19、根据本申请实施例的第二方面，提供了一种特高压直流接地极馈电棒的非开挖故障检测方法，所述方法通过如第一方面所述的装置实现，包括：
20、将待测电极与馈电棒相接，并按照距离要求布置电流极和电位极；
21、通过上位机软件发送激发指令和采集指令，所述装置在接收到激发指令后，完成极化电流的发送，以及在接收到采集指令后，完成极化电流和参比电压的同步采集；
22、基于所述极化电流和所述参比电压计算馈电棒的接地阻抗；
23、基于采集到的极化电流和参比电压进行拟合得到电压衰减时间常数；
24、基于所述接地阻抗和所述电压衰减时间常数判断馈电棒的埋设状态是否正常。
25、在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述将待测电极与馈电棒相接，并按照距离要求布置电流极和电位极，包括：
26、将待测电极接入馈电棒的引出点；
27、将电流极沿馈电棒连的接线缆垂直方向布置，所述电流极与所述待测电极之间的距离为l1，所述l1大于nd，其中，n为大于50的整数，d为馈电棒本体长度；
28、将电位极布置在待测电极和电流极之间的连接线上，所述电位极与所述待测电极之间的距离为l2，所述l2＝ml1，其中，m的取值范围为0.6<m<0.65。
29、在本申请的一些实施例中，基于前述方案，在基于所述极化电流和所述参比电压计算单根馈电棒的接地阻抗之前，还包括：
30、多次发送极化电流叠加取均值作为最终的极化电流；
31、在待测电极和电流极连线方向，多次移动电位极取多个参比电压的均值作为最终的参比电压。
32、在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述基于所述接地阻抗和所述电压衰减时间常数判断馈电棒的埋设状态是否正常，包括：
33、将所述接地阻抗与接地阻抗设定阈值进行比较，以及将所述电压衰减时间常数与电压衰减时间常数最小值进行比较；
34、若所述接地阻抗小于所述接地阻抗设定阈值且所述电压衰减时间常数大于所述电压衰减时间常数最小值，则判断馈电棒的埋设状态正常；否则，则判断馈电棒出现埋设故障。
35、在本申请的一些实施例中，基于前述方案，还包括：
36、对于出现埋设故障的馈电棒，重新多次进行检测；
37、比对多次的检测结果并结合同组邻近馈电棒的检测结果研判是否需进行开挖治本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种特高压直流接地极馈电棒的非开挖故障检测装置，其特征在于，包括：主控制器、驱动电路、激发电路、采集电路、电位极、电流极以及待测电极；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：供电电源；
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激发电路包括：可变电阻、全桥发射电路和多路选择开关；
4.一种特高压直流接地极馈电棒的非开挖故障检测方法，所述方法通过如权利要求1-3中任一项所述的装置实现，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将待测电极与馈电棒相接，并按照距离要求布置电流极和电位极，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在基于所述极化电流和所述参比电压计算单根馈电棒的接地阻抗之前，还包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述接地阻抗和所述电压衰减时间常数判断馈电棒的埋设状态是否正常，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
【技术特征摘要】
1.一种特高压直流接地极馈电棒的非开挖故障检测装置，其特征在于，包括：主控制器、驱动电路、激发电路、采集电路、电位极、电流极以及待测电极；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：供电电源；
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激发电路包括：可变电阻、全桥发射电路和多路选择开关；
4.一种特高压直流接地极馈电棒的非开挖故障检测方法，所述方法通过如权利要求1-3中任一项所述的装置实现，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘蔚，李勇，鲍明晖，宋伟，刘熊，王谦，余欣玺，龙英凯，彭华东，陈正宇，张媛，宋承轩，邹滨阳，
申请(专利权)人：国网重庆市电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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