基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测方法及系统与流程

1.本技术涉及设备监测技术领域，具体涉及一种基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测方法及系统。


背景技术：

2.现阶段，接地网是电力系统安全运行的重要保障。由于接地网长期埋于地下，容易受腐蚀导致电气性能降低。近年来，随着电力系统规模的逐渐扩大，接地短路电流也越来越大，对接地网的安全可靠性提出了更高要求。因此对接地网的腐蚀情况进行监测对变电站的安全运行具有重要意义。
3.接地网在缓慢腐蚀过程中其电学性质、化学性质、力学性质等都会发生改变。目前在实际工程中一般采用测量整个接地网接地电阻的方法，此方法盲目性大，容易收到变电站场地制约，无法实现故障定位。接地网腐蚀从机理上讲属于电化学腐蚀，通过电化学检测技术来监测接地网腐蚀情况是一种有效手段，但是这一方法受土壤条件，泄露电流等各种干扰影响精确度有待提高。另外电网络分析法与电磁场检测法均容易受变电站电磁干扰，并且只能在变电站停运时进行腐蚀状态监测，具有一定的局限性。
4.因此，现在亟需一种新的变电站接地网腐蚀监测技术，以满足当前使用需求。


技术实现要素：

5.本技术提供一种基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测方法及系统，利用光纤光栅传感技术监测接地网，根据波长变化分析接地网在腐蚀过程中的应变变化，从而实现变电站接地网的腐蚀情况监测。
6.第一方面，本技术提供了一种基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测方法，所述方法包括以下步骤：利用预设的光纤光栅组合传感器监测变电站接地网；根据光纤光栅组合传感器的监测数据，获得受应变变化影响的第一反射光波长变化量以及受温度变化影响的第二反射光波长变化量；基于所述第一反射光波长变化量以及所述第二反射光波长变化量，获得应变变化量以及温度变化量；基于所述应变变化量以及所述温度变化量，获得接地网腐蚀情况。
7.具体的，所述方法包括以下步骤：利用预设的纵向纤光栅组合传感器监测变电站接地网，根据纵向纤光栅组合传感器的监测数据，获得受应变变化影响的纵向第一反射光波长变化量以及受温度变化影响的纵向第二反射光波长变化量；利用预设的横向纤光栅组合传感器监测变电站接地网，根据横向纤光栅组合传感器的监测数据，获得受应变变化影响的横向第一反射光波长变化量以及受温度变化影响的横向第二反射光波长变化量。
8.具体的，基于所述第一反射光波长变化量以及所述第二反射光波长变化量，获得应变变化量以及温度变化量中，所述方法包括以下步骤：基于所述纵向第一反射光波长变化量以及所述纵向第二反射光波长变化量，获得纵向应变变化量以及纵向温度变化量；基于所述横向第一反射光波长变化量以及所述横向第二反射光波长变化量，获得横向应变变化量以及横向温度变化量。
9.具体的，基于所述应变变化量以及所述温度变化量，获得接地网腐蚀情况中，所述方法包括以下步骤：基于所述纵向应变变化量以及所述纵向温度变化量，获得接地网纵向腐蚀情况；基于所述横向应变变化量以及所述横向温度变化量，获得接地网横向腐蚀情况；基于所述接地网纵向腐蚀情况以及所述接地网横向腐蚀情况，获得接地网腐蚀情况。
10.具体的，所述方法包括以下步骤：利用预设的应变敏感光纤光栅以及温度敏感光纤光栅监测变电站接地网；基于应变敏感光纤光栅以及温度敏感光纤光栅的监测数据，分别获得受应变变化影响的第一反射光波长变化量以及受温度变化影响的第二反射光波长变化量。
11.具体的，所述方法包括以下步骤：利用纵向应变敏感光纤光栅监测变电站接地网，获得受应变变化影响的纵向第一反射光波长变化量；利用横向应变敏感光纤光栅监测变电站接地网，获得受应变变化影响的横向第一反射光波长变化量；利用纵向温度敏感光纤光栅监测变电站接地网，获得受温度变化影响的纵向第二反射光波长变化量；利用横向温度敏感光纤光栅监测变电站接地网，获得受温度变化影响的横向第二反射光波长变化量。
12.具体的，基于所述第一反射光波长变化量以及所述第二反射光波长变化量，利用应变及温度变化公式，获得应变变化量以及温度变化量；应变及温度变化公式为：式中，为所述第一反射光波长变化量， 为所述第二反射光波长变化量；、分别为两束反射光的应变与波长变化关系系数；为应变变化量；为温度变化量；
、分别为两束反射光的波长；、为石英光纤常数。
13.第二方面，本技术提供了一种基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测系统，所述系统包括：光纤光栅组合传感器，其用于监测变电站接地网；光纤光栅分析仪，其用于根据光纤光栅组合传感器的监测数据，获得受应变变化影响的第一反射光波长变化量以及受温度变化影响的第二反射光波长变化量；腐蚀定位计算装置，基于所述第一反射光波长变化量以及所述第二反射光波长变化量，获得应变变化量以及温度变化量；接地网腐蚀分析定位平台，其用于基于所述应变变化量以及所述温度变化量，获得接地网腐蚀情况。
14.具体的，所述光纤光栅组合传感器包括：纵向纤光栅组合传感器，用于监测变电站接地网的纵向支路；横向纤光栅组合传感器，用于监测变电站接地网的横向支路；所述光纤光栅分析仪包括：纵向光纤光栅分析仪，其用于获得受应变变化影响的纵向第一反射光波长变化量以及受温度变化影响的纵向第二反射光波长变化量；横向向光纤光栅分析仪，其用于获得受应变变化影响的横向第一反射光波长变化量以及受温度变化影响的横向第二反射光波长变化量。
15.具体的，腐蚀定位计算装置包括：纵向腐蚀定位计算装置，其用于基于所述纵向第一反射光波长变化量以及所述纵向第二反射光波长变化量，获得纵向应变变化量以及纵向温度变化量；横向纵向腐蚀定位计算装置，其用于基于所述横向第一反射光波长变化量以及所述横向第二反射光波长变化量，获得横向应变变化量以及横向温度变化量。
16.进一步的，接地网腐蚀分析定位平台还用于基于所述纵向应变变化量以及所述纵向温度变化量，获得接地网纵向腐蚀情况；接地网腐蚀分析定位平台还用于基于所述横向应变变化量以及所述横向温度变化量，获得接地网横向腐蚀情况；接地网腐蚀分析定位平台还用于基于所述接地网纵向腐蚀情况以及所述接地网横向腐蚀情况，获得接地网腐蚀情况。
17.具体的，纵向纤光栅组合传感器和横向纤光栅组合传感器，均包括应变敏感光纤光栅以及温度敏感光纤光栅。
18.进一步的，纵向纤光栅组合传感器包括纵向应变敏感光纤光栅以及纵向温度敏感光纤光栅；横向纤光栅组合传感器包括横向应变敏感光纤光栅以及横向温度敏感光纤光栅。
19.具体的，所述光纤光栅分析仪基于所述第一反射光波长变化量以及所述第二反射光波长变化量，利用应变及温度变化公式，获得应变变化量以及温度变化量；应变及温度变化公式为：
式中，为所述第一反射光波长变化量， 为所述第二反射光波长变化量；、分别为两束反射光的应变与波长变化关系系数；为应变变化量；为温度变化量；、分别为两束反射光的波长；、为石英光纤常数。
20.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：本技术利用光纤光栅传感技术监测接地网，根据波长变化分析接地网在腐蚀过程中的应变变化，从而实现变电站接地网的腐蚀情况监测。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本技术实施例中提供的基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测方法的步骤流程图；图2为本技术实施例中提供的基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测系统的结构示意图；图3为本技术实施例中提供的基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测系统中光纤光栅分析仪内部结构示意图及组合光纤传感器安装方式示意图；图4 为本技术实施例中提供的基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测系统中用于固定光纤光栅的金属安装片示意图；图5为本技术实施例中提供的基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测系统中腐蚀定位计算模块内部结构示意图；图6为本技术实施例中提供的基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测系统中接地网腐蚀分析及定位综合平台的内部结构示意图。
具体实施方式
23.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例
中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.以下结合附图对本技术的实施例作进一步详细说明。
25.本技术实施例提供一种基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测方法及系统，利用光纤光栅传感技术监测接地网，根据波长变化分析接地网在腐蚀过程中的应变变化，从而实现变电站接地网的腐蚀情况监测。
26.为达到上述技术效果，本技术的总体思路如下：一种基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测方法，该方法包括以下步骤：s1、利用预设的光纤光栅组合传感器监测变电站接地网；s2、根据光纤光栅组合传感器的监测数据，获得受应变变化影响的第一反射光波长变化量以及受温度变化影响的第二反射光波长变化量；s3、基于第一反射光波长变化量以及第二反射光波长变化量，获得应变变化量以及温度变化量；s4、基于应变变化量以及温度变化量，获得接地网腐蚀情况。
27.以下结合附图对本技术的实施例作进一步详细说明。
28.第一方面，本技术实施例提供一种基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测方法，该方法包括以下步骤：s1、利用预设的光纤光栅组合传感器监测变电站接地网；s2、根据光纤光栅组合传感器的监测数据，获得受应变变化影响的第一反射光波长变化量以及受温度变化影响的第二反射光波长变化量；s3、基于第一反射光波长变化量以及第二反射光波长变化量，获得应变变化量以及温度变化量；s4、基于应变变化量以及温度变化量，获得接地网腐蚀情况。
29.本技术实施例中，利用光纤光栅传感技术监测接地网，根据波长变化分析接地网在腐蚀过程中的应变变化，从而实现变电站接地网的腐蚀情况监测。
30.具体的，所述方法包括以下步骤：利用预设的纵向纤光栅组合传感器监测变电站接地网，根据纵向纤光栅组合传感器的监测数据，获得受应变变化影响的纵向第一反射光波长变化量以及受温度变化影响的纵向第二反射光波长变化量；利用预设的横向纤光栅组合传感器监测变电站接地网，根据横向纤光栅组合传感器的监测数据，获得受应变变化影响的横向第一反射光波长变化量以及受温度变化影响的横向第二反射光波长变化量。
31.具体的，基于所述第一反射光波长变化量以及所述第二反射光波长变化量，获得应变变化量以及温度变化量中，所述方法包括以下步骤：基于所述纵向第一反射光波长变化量以及所述纵向第二反射光波长变化量，获得纵向应变变化量以及纵向温度变化量；基于所述横向第一反射光波长变化量以及所述横向第二反射光波长变化量，获得横向应变变化量以及横向温度变化量。
32.具体的，基于所述应变变化量以及所述温度变化量，获得接地网腐蚀情况中，所述方法包括以下步骤：基于所述纵向应变变化量以及所述纵向温度变化量，获得接地网纵向腐蚀情况；基于所述横向应变变化量以及所述横向温度变化量，获得接地网横向腐蚀情况；基于所述接地网纵向腐蚀情况以及所述接地网横向腐蚀情况，获得接地网腐蚀情况。
33.具体的，所述方法包括以下步骤：利用预设的应变敏感光纤光栅以及温度敏感光纤光栅监测变电站接地网；基于应变敏感光纤光栅以及温度敏感光纤光栅的监测数据，分别获得受应变变化影响的第一反射光波长变化量以及受温度变化影响的第二反射光波长变化量。
34.具体的，所述方法包括以下步骤：利用纵向应变敏感光纤光栅监测变电站接地网，获得受应变变化影响的纵向第一反射光波长变化量；利用横向应变敏感光纤光栅监测变电站接地网，获得受应变变化影响的横向第一反射光波长变化量；利用纵向温度敏感光纤光栅监测变电站接地网，获得受温度变化影响的纵向第二反射光波长变化量；利用横向温度敏感光纤光栅监测变电站接地网，获得受温度变化影响的横向第二反射光波长变化量。
35.具体的，基于所述第一反射光波长变化量以及所述第二反射光波长变化量，利用应变及温度变化公式，获得应变变化量以及温度变化量；应变及温度变化公式为：式中，为所述第一反射光波长变化量， 为所述第二反射光波长变化量；、分别为两束反射光的应变与波长变化关系系数；为应变变化量；为温度变化量；、分别为两束反射光的波长；、为石英光纤常数。
36.本技术实施例中的基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测方法，主要依赖基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测系统执行。
37.基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测系统包括：光纤光栅组合传感器，其包括纵向光纤光栅组合传感器以及横向光纤光栅组合传感器；纵向光纤光栅组合传感器包括纵向温度敏感光纤光栅以及纵向应变敏感光纤光栅；横向光纤光栅组合传感器包括横向温度敏感光纤光栅以及横向应变敏感光纤光栅；光纤光栅分析仪，其包括纵向光纤光栅分析仪以及横向光纤光栅分析仪；腐蚀定位计算装置，其包括纵向腐蚀定位计算装置以及横向腐蚀定位计算装置；接地网腐蚀分析定位平台；腐蚀情况可视化显示及告警模块。
38.必要时，纵向光纤光栅组合传感器和横向光纤光栅组合传感器中的温度敏感光纤光栅以及应变敏感光纤光栅均配置有对应的编号，并且该编号与对应的敏感光纤光栅的方位存在对应关系，以便进行分析定位。
39.需要说明的是，纵向光纤光栅组合传感器和横向光纤光栅组合传感器中，均包括温度敏感光纤光栅以及纵向应变敏感光纤光栅；温度敏感光纤光栅对温度变化的灵敏度更高，应变敏感光纤光栅对应变变化的灵敏度更高；温度敏感光纤光栅与应变敏感光纤光栅可以反射满足波长条件的光，透射不满足波长条件的光，当外界条件改变时，波长条件也发生改变，从而使反射光的波长发生变化，进而监测应变变化。
40.具体的，纵向光纤光栅组合传感器在安装时，接地网每一个沿南北朝向排列的金属条上方安装一条纵向温度敏感光纤光栅，接地网每一个沿南北朝向排列的金属条下方安装一条纵向应变敏感光纤光栅，纵向温度敏感光纤光栅与纵向应变敏感光纤光栅均与纵向光纤光栅分析仪连接，将两条光纤光栅的反射光传送给纵向光纤光栅分析仪。
41.另外，纵向温度敏感光纤光栅与纵向应变敏感光纤通过金属安装片固定在接地网沿南北朝向排列的金属条上下，金属安装片通过两个螺钉固定在接地网金属条上，每隔50cm安装一个金属安装片；金属安装片上存在卡槽，将光纤光栅固定在卡槽内；金属安装片上存在两个螺孔，用于将金属安装片固定在接地网金属条上。
42.具体的，纵向光纤光栅分析仪包括多个温度光纤光栅解调器与应变敏感光纤光栅解调器，与多个纵向光纤光栅组合传感器一端通过光纤接头连接，将入射光射入温度敏感光纤光栅与应变敏感光纤光栅，并接收相应反射光线，通过边缘滤波法提取反射峰中心的波长变化信息，波长变化信息与对应纵向支路编号数据通过数据合并单元组合，通过数据分时发送模块将反射光信号利用光纤按纵向排列顺序分时发送给纵向腐蚀定位计算装置。
43.其中，实际操作时，纵向光纤光栅分析仪可以包括10个温度光纤光栅解调器与应变敏感光纤光栅解调器，与10个纵向光纤光栅组合传感器一端通过光纤接头连接。
44.具体的，纵向腐蚀定位计算装置，接收纵向光纤光栅分析仪传送的反射光信号，将编号信息存储在定位数据存储单元内，反射光信息存储在反射光信息存储单元内，在应变
信息提取模块中对每个纵向支路上的两个反射光信号进行波长分析，计算出该纵向接地网支路上的应变变化情况，根据应变变化情况分析计算相应的腐蚀程度，得到该接地网支路上腐蚀情况分布；同样可以得到所有接地网纵向支路上的腐蚀情况分布，并将所有接地网纵向支路上的腐蚀情况分布数据传送给接地网腐蚀分析定位平台。
45.具体的，横向光纤光栅组合传感器在安装时，接地网每一个沿东西朝向排列的金属条上方安装一条横向温度敏感光纤光栅，接地网每一个沿东西朝向排列的金属条下方安装一条横向应变敏感光纤光栅，横向温度敏感光纤光栅与横向应变敏感光纤光栅均与横向光纤光栅分析仪连接，将两条光纤光栅的反射光传送给横向光纤光栅分析仪。
46.另外，横向温度敏感光纤光栅与横向应变敏感光纤通过金属安装片固定在接地网沿东西朝向排列的金属条上下，金属安装片通过两个螺钉固定在接地网金属条上，每隔50cm安装一个金属安装片；金属安装片上存在卡槽，将光纤光栅固定在卡槽内；金属安装片上存在两个螺孔，用于将金属安装片固定在接地网金属条上。
47.具体的，横向光纤光栅分析仪包括多个温度光纤光栅解调器与应变敏感光纤光栅解调器，与多个横向光纤光栅组合传感器一端通过光纤接头连接，将入射光射入温度敏感光纤光栅与应变敏感光纤光栅，并接收相应反射光线，通过边缘滤波法提取反射峰中心的波长变化信息，波长信息与对应横向支路编号数据通过数据合并单元组合，通过数据分时发送模块将反射光信号利用光纤按横向排列顺序分时发送给横向腐蚀定位计算装置。
48.其中，实际操作时，横向光纤光栅分析仪可以包括10个温度光纤光栅解调器与应变敏感光纤光栅解调器，与10个横向光纤光栅组合传感器一端通过光纤接头连接。
49.具体的，横向腐蚀定位计算装置，接收横向光纤光栅分析仪传送的反射光信号，将编号信息存储在定位数据存储单元内，反射光信息存储在反射光信息存储单元内，在应变信息提取模块中对每个横向支路上的两个反射光信号进行波长分析，计算出该横向接地网支路上的应变变化情况，根据应变变化情况分析计算相应的腐蚀程度，得到该接地网支路上腐蚀情况分布；同样可以得到所有接地网横向支路上的腐蚀情况分布，并将所有接地网横向支路上的腐蚀情况分布数据传送给接地网腐蚀分析定位平台。
50.具体的，接地网腐蚀分析定位平台，接收纵向腐蚀定位计算装置及横向腐蚀定位计算装置的数据，通过纵向分析数据分时接收模块与横向分析数据分时接收模块，接收支路编号与支路应变变化数据，将编号数据与应变数据分别存入存储单元；纵向支路编号数据与横向支路编号数据均传递给腐蚀位置综合定位模块，进行接地网中腐蚀位置的准确定位；腐蚀位置综合定位模块将定位数据传递给腐蚀位置可视化处理模块；纵向支路与横向支路的应变数据分别传递给腐蚀情况评价计算模块，计算得到不同支路的腐蚀情况评级，将不同支路的腐蚀情况评级传递给接地网整体腐蚀状态评价计算模块，计算得到整体接地网的腐蚀情况；不同支路的腐蚀情况评级与整体接地网的腐蚀情况均传递给腐蚀位置可视化处理模块；
腐蚀位置可视化处理模块结合接地网示意图数据，形成可视化数据传递给腐蚀情况可视化显示模块。
51.具体的，腐蚀情况可视化显示及告警模块，接收接地网腐蚀分析定位平台的数据，并在现场监测屏上进行显示，便于人工监测状态；当接地网整体腐蚀程度高于ⅱ级时，发出告警信号。
52.如图2所示，本发明一种基于光纤光栅测量技术的变电站接地网的腐蚀监测系统包括变电站接地网1、纵向组合光纤传感器2、横向组合光纤传感器3、纵向光纤光栅分析仪4、纵向腐蚀定位计算模块5、接地网腐蚀分析及定位综合平台6、横向光纤光栅分析仪7。横向腐蚀定位计算模块8、腐蚀情况可视化显示模块9。组合光纤传感器又包括温度敏感光纤传感器10，接地网支路11，应变敏感光纤传感器12，金属安装片13。
53.如图3所示，纵向光纤光栅分析仪4向通过解调器向纵向组合光纤传感器2中的温度敏感光纤传感器10及应变敏感光纤传感器12注入光信号，在布拉格条件作用下，满足波长条件的光被反射，不满足波长条件的光发生透射，并由解调器接收反射光信号，采用边缘滤波算法解调出反射光信号峰的中心波长变化，并通过电信号发出，供后续的分析计算。将波长变化信息传输给纵向腐蚀定位计算模块5。
54.如图4所示，利用金属安装片13，将温度敏感光纤传感器10及应变敏感光纤传感器12固定在接地网沿南北及东西方向的各金属条上。
55.如图5所示，纵向腐蚀定位计算模块5接收含有波长变化信息的电信号，在应变及温度信息提取模块中利用该支路两束反射光波长变化构成二元一次方程计算对应接地网支路上的应变变化情况，应变及温度变化公式为：式中，为所述第一反射光波长变化量， 为所述第二反射光波长变化量；、分别为两束反射光的应变与波长变化关系系数；为应变变化量；为温度变化量；、分别为两束反射光的波长；、为石英光纤常数，分别取值为0.55
×
10-6/℃与6.8
×
10-6/℃。
56.通过数据合并单元再将应变变化数据与对应定位数据合并，并发送给接地网腐蚀分析及定位综合平台。
57.同理横向光纤光栅分析仪7向横向组合光纤传感器3中注入两束光信号，接收反射光信号，将反射光信号传输给横向腐蚀定位计算模块8，同样横向腐蚀定位计算模块8计算
得到该横向接地网支路上腐蚀情况分布。
58.如图6所示，纵向腐蚀定位计算模块5与横向腐蚀定位计算模块8将支路编号与腐蚀评级的综合数据传输给接地网腐蚀分析及定位综合平台6；接地网腐蚀分析及定位综合平台6接收纵向腐蚀定位分析模块及横向腐蚀定位分析模块的数据，并将数据按纵向支路与横向支路分类存储，在纵向支路腐蚀情况评价计算模块与横向支路腐蚀情况评价计算模块中，根据应变变化情况分析计算相应支路的腐蚀程度得分，腐蚀程度得分计算公式如下：；其中，为正常情况下的应变变化，可预设确定，也可由专家根据导则确定，为应变变化。
59.根据得分分值按下方表1确定支路腐蚀程度评级：具体的，将各支路腐蚀程度评价传输给腐蚀位置可视化处理模块与接地网整体腐蚀状态评价计算模块，利用所有支路腐蚀情况分布数据计算评价整体接地网腐蚀情况，整体接地网腐蚀评价计算公式如下：；其中，为整体接地网腐蚀评价分数，为第i条支路的腐蚀评价分数，n表示有n条接地网支路;得到整体分数后同样根据腐蚀程度评级表得到整体评价结果。
60.将各支路腐蚀程度评价与接地网拓扑数据结合，构成可视化图像数据，将可视化图像数据与接地网整体腐蚀评价结果传送给腐蚀情况可视化显示及告警模块9；腐蚀情况可视化显示及告警模块9将各支路接地网腐蚀情况及整体评价结果显示在现场监测屏上，便于工作人员进行实时监测。
61.腐蚀情况可视化显示及告警模块9实时显示各支路腐蚀情况及整体评价情况，并当腐蚀等级高于 ii级时，发出告警信号。
62.本技术实施例的技术方案，利用光纤光栅传感技术监测接地网腐蚀过程中接地网各支路的应变变化，分析应变变化并对光纤光栅编号，定位接地网腐蚀位置，确定各支路腐
蚀程度，由此实现变电站接地网的腐蚀情况监测。
63.第二方面，本技术实施例在第一方面提及的基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测方法的技术基础上，提供一种基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测系统，该基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测系统包括：光纤光栅组合传感器，其用于监测变电站接地网；光纤光栅分析仪，其用于根据光纤光栅组合传感器的监测数据，获得受应变变化影响的第一反射光波长变化量以及受温度变化影响的第二反射光波长变化量；腐蚀定位计算装置，基于所述第一反射光波长变化量以及所述第二反射光波长变化量，获得应变变化量以及温度变化量；接地网腐蚀分析定位平台，其用于基于所述应变变化量以及所述温度变化量，获得接地网腐蚀情况。
64.必要时，纵向光纤光栅组合传感器和横向光纤光栅组合传感器中的温度敏感光纤光栅以及应变敏感光纤光栅均配置有对应的编号，并且该编号与对应的敏感光纤光栅的方位存在对应关系，以便进行分析定位。
65.本技术实施例的技术方案，利用光纤光栅传感技术监测接地网腐蚀过程中接地网各支路的应变变化，分析应变变化并对光纤光栅编号，定位接地网腐蚀位置，确定各支路腐蚀程度，由此实现变电站接地网的腐蚀情况监测。
66.具体的，所述光纤光栅组合传感器包括：纵向纤光栅组合传感器，用于监测变电站接地网的纵向支路；横向纤光栅组合传感器，用于监测变电站接地网的横向支路；所述光纤光栅分析仪包括：纵向光纤光栅分析仪，其用于获得受应变变化影响的纵向第一反射光波长变化量以及受温度变化影响的纵向第二反射光波长变化量；横向向光纤光栅分析仪，其用于获得受应变变化影响的横向第一反射光波长变化量以及受温度变化影响的横向第二反射光波长变化量。
67.具体的，腐蚀定位计算装置包括：纵向腐蚀定位计算装置，其用于基于所述纵向第一反射光波长变化量以及所述纵向第二反射光波长变化量，获得纵向应变变化量以及纵向温度变化量；横向纵向腐蚀定位计算装置，其用于基于所述横向第一反射光波长变化量以及所述横向第二反射光波长变化量，获得横向应变变化量以及横向温度变化量。
68.进一步的，接地网腐蚀分析定位平台还用于基于所述纵向应变变化量以及所述纵向温度变化量，获得接地网纵向腐蚀情况；接地网腐蚀分析定位平台还用于基于所述横向应变变化量以及所述横向温度变化量，获得接地网横向腐蚀情况；接地网腐蚀分析定位平台还用于基于所述接地网纵向腐蚀情况以及所述接地网横向腐蚀情况，获得接地网腐蚀情况。
69.具体的，纵向纤光栅组合传感器和横向纤光栅组合传感器，均包括应变敏感光纤光栅以及温度敏感光纤光栅。
70.进一步的，纵向纤光栅组合传感器包括纵向应变敏感光纤光栅以及纵向温度敏感
光纤光栅；横向纤光栅组合传感器包括横向应变敏感光纤光栅以及横向温度敏感光纤光栅。
71.基于光栅测量技术的变电站接地网腐蚀监测系统包括：光纤光栅组合传感器，其包括纵向光纤光栅组合传感器以及横向光纤光栅组合传感器；纵向光纤光栅组合传感器包括纵向温度敏感光纤光栅以及纵向应变敏感光纤光栅；横向光纤光栅组合传感器包括横向温度敏感光纤光栅以及横向应变敏感光纤光栅；光纤光栅分析仪，其包括纵向光纤光栅分析仪以及横向光纤光栅分析仪；腐蚀定位计算装置，其包括纵向腐蚀定位计算装置以及横向腐蚀定位计算装置；接地网腐蚀分析定位平台；腐蚀情况可视化显示及告警模块。
72.需要说明的是，纵向光纤光栅组合传感器和横向光纤光栅组合传感器中，均包括温度敏感光纤光栅以及纵向应变敏感光纤光栅；温度敏感光纤光栅对温度变化的灵敏度更高，应变敏感光纤光栅对应变变化的灵敏度更高；温度敏感光纤光栅与应变敏感光纤光栅可以反射满足波长条件的光，透射不满足波长条件的光，当外界条件改变时，波长条件也发生改变，从而使反射光的波长发生变化，进而监测应变变化。
73.具体的，纵向光纤光栅组合传感器在安装时，接地网每一个沿南北朝向排列的金属条上方安装一条纵向温度敏感光纤光栅，接地网每一个沿南北朝向排列的金属条下方安装一条纵向应变敏感光纤光栅，纵向温度敏感光纤光栅与纵向应变敏感光纤光栅均与纵向光纤光栅分析仪连接，将两条光纤光栅的反射光传送给纵向光纤光栅分析仪。
74.另外，纵向温度敏感光纤光栅与纵向应变敏感光纤通过金属安装片固定在接地网沿南北朝向排列的金属条上下，金属安装片通过两个螺钉固定在接地网金属条上，每隔50cm安装一个金属安装片；金属安装片上存在卡槽，将光纤光栅固定在卡槽内；金属安装片上存在两个螺孔，用于将金属安装片固定在接地网金属条上。
75.具体的，纵向光纤光栅分析仪包括多个温度光纤光栅解调器与应变敏感光纤光栅解调器，与多个纵向光纤光栅组合传感器一端通过光纤接头连接，将入射光射入温度敏感光纤光栅与应变敏感光纤光栅，并接收相应反射光线，通过边缘滤波法提取反射峰中心的波长变化信息，波长变化信息与对应纵向支路编号数据通过数据合并单元组合，通过数据分时发送模块将反射光信号利用光纤按纵向排列顺序分时发送给纵向腐蚀定位计算装置。
76.其中，实际操作时，纵向光纤光栅分析仪可以包括10个温度光纤光栅解调器与应变敏感光纤光栅解调器，与10个纵向光纤光栅组合传感器一端通过光纤接头连接。
77.具体的，纵向腐蚀定位计算装置，接收纵向光纤光栅分析仪传送的反射光信号，将编号信息存储在定位数据存储单元内，反射光信息存储在反射光信息存储单元内，在应变信息提取模块中对每个纵向支路上的两个反射光信号进行波长分析，计算出该纵向接地网
支路上的应变变化情况，根据应变变化情况分析计算相应的腐蚀程度，得到该接地网支路上腐蚀情况分布；同样可以得到所有接地网纵向支路上的腐蚀情况分布，并将所有接地网纵向支路上的腐蚀情况分布数据传送给接地网腐蚀分析定位平台。
78.具体的，横向光纤光栅组合传感器在安装时，接地网每一个沿东西朝向排列的金属条上方安装一条横向温度敏感光纤光栅，接地网每一个沿东西朝向排列的金属条下方安装一条横向应变敏感光纤光栅，横向温度敏感光纤光栅与横向应变敏感光纤光栅均与横向光纤光栅分析仪连接，将两条光纤光栅的反射光传送给横向光纤光栅分析仪。
79.另外，横向温度敏感光纤光栅与横向应变敏感光纤通过金属安装片固定在接地网沿东西朝向排列的金属条上下，金属安装片通过两个螺钉固定在接地网金属条上，每隔50cm安装一个金属安装片；金属安装片上存在卡槽，将光纤光栅固定在卡槽内；金属安装片上存在两个螺孔，用于将金属安装片固定在接地网金属条上。
80.具体的，横向光纤光栅分析仪包括多个温度光纤光栅解调器与应变敏感光纤光栅解调器，与多个横向光纤光栅组合传感器一端通过光纤接头连接，将入射光射入温度敏感光纤光栅与应变敏感光纤光栅，并接收相应反射光线，通过边缘滤波法提取反射峰中心的波长变化信息，波长信息与对应横向支路编号数据通过数据合并单元组合，通过数据分时发送模块将反射光信号利用光纤按横向排列顺序分时发送给横向腐蚀定位计算装置。
81.其中，实际操作时，横向光纤光栅分析仪可以包括10个温度光纤光栅解调器与应变敏感光纤光栅解调器，与10个横向光纤光栅组合传感器一端通过光纤接头连接。
82.具体的，横向腐蚀定位计算装置，接收横向光纤光栅分析仪传送的反射光信号，将编号信息存储在定位数据存储单元内，反射光信息存储在反射光信息存储单元内，在应变信息提取模块中对每个横向支路上的两个反射光信号进行波长分析，计算出该横向接地网支路上的应变变化情况，根据应变变化情况分析计算相应的腐蚀程度，得到该接地网支路上腐蚀情况分布；同样可以得到所有接地网横向支路上的腐蚀情况分布，并将所有接地网横向支路上的腐蚀情况分布数据传送给接地网腐蚀分析定位平台。
83.具体的，接地网腐蚀分析定位平台，接收纵向腐蚀定位计算装置及横向腐蚀定位计算装置的数据，通过纵向分析数据分时接收模块与横向分析数据分时接收模块，接收支路编号与支路应变变化数据，将编号数据与应变数据分别存入存储单元；纵向支路编号数据与横向支路编号数据均传递给腐蚀位置综合定位模块，进行接地网中腐蚀位置的准确定位；腐蚀位置综合定位模块将定位数据传递给腐蚀位置可视化处理模块；纵向支路与横向支路的应变数据分别传递给腐蚀情况评价计算模块，计算得到不同支路的腐蚀情况评级，将不同支路的腐蚀情况评级传递给接地网整体腐蚀状态评价计算模块，计算得到整体接地网的腐蚀情况；不同支路的腐蚀情况评级与整体接地网的腐蚀情况均传递给腐蚀位置可视化处理模块；腐蚀位置可视化处理模块结合接地网示意图数据，形成可视化数据传递给腐蚀情
况可视化显示模块。
84.具体的，腐蚀情况可视化显示及告警模块，接收接地网腐蚀分析定位平台的数据，并在现场监测屏上进行显示，便于人工监测状态；当接地网整体腐蚀程度高于ⅱ级时，发出告警信号。
85.如图2所示，本发明一种基于光纤光栅测量技术的变电站接地网的腐蚀监测系统包括变电站接地网1、纵向组合光纤传感器2、横向组合光纤传感器3、纵向光纤光栅分析仪4、纵向腐蚀定位计算模块5、接地网腐蚀分析及定位综合平台6、横向光纤光栅分析仪7。横向腐蚀定位计算模块8、腐蚀情况可视化显示模块9。组合光纤传感器又包括温度敏感光纤传感器10，接地网支路11，应变敏感光纤传感器12，金属安装片13。
86.如图3所示，纵向光纤光栅分析仪4向通过解调器向纵向组合光纤传感器2中的温度敏感光纤传感器10及应变敏感光纤传感器12注入光信号，在布拉格条件作用下，满足波长条件的光被反射，不满足波长条件的光发生透射，并由解调器接收反射光信号，采用边缘滤波算法解调出反射光信号峰的中心波长变化，并通过电信号发出，供后续的分析计算。将波长变化信息传输给纵向腐蚀定位计算模块5。
87.如图4所示，利用金属安装片13，将温度敏感光纤传感器10及应变敏感光纤传感器12固定在接地网沿南北及东西方向的各金属条上。
88.如图5所示，纵向腐蚀定位计算模块5接收含有波长变化信息的电信号，在应变及温度信息提取模块中利用该支路两束反射光波长变化构成二元一次方程计算对应接地网支路上的应变变化情况，应变及温度变化公式为：式中，为所述第一反射光波长变化量， 为所述第二反射光波长变化量；、分别为两束反射光的应变与波长变化关系系数；为应变变化量；为温度变化量；、分别为两束反射光的波长；、为石英光纤常数，分别取值为0.55
×
10-6/℃与6.8
×
10-6/℃。
89.通过数据合并单元再将应变变化数据与对应定位数据合并，并发送给接地网腐蚀分析及定位综合平台。
90.同理横向光纤光栅分析仪7向横向组合光纤传感器3中注入两束光信号，接收反射光信号，将反射光信号传输给横向腐蚀定位计算模块8，同样横向腐蚀定位计算模块8计算得到该横向接地网支路上腐蚀情况分布。
91.如图6所示，纵向腐蚀定位计算模块5与横向腐蚀定位计算模块8将支路编号与腐蚀评级的综合数据传输给接地网腐蚀分析及定位综合平台6；接地网腐蚀分析及定位综合平台6接收纵向腐蚀定位分析模块及横向腐蚀定位分析模块的数据，并将数据按纵向支路与横向支路分类存储，在纵向支路腐蚀情况评价计算模块与横向支路腐蚀情况评价计算模块中，根据应变变化情况分析计算相应支路的腐蚀程度得分，腐蚀程度得分计算公式如下：；其中，为正常情况下的应变变化，可预设确定，也可由专家根据导则确定，为应变变化。
92.根据得分分值按下方表1确定支路腐蚀程度评级：具体的，将各支路腐蚀程度评价传输给腐蚀位置可视化处理模块与接地网整体腐蚀状态评价计算模块，利用所有支路腐蚀情况分布数据计算评价整体接地网腐蚀情况，整体接地网腐蚀评价计算公式如下：；其中，为整体接地网腐蚀评价分数，为第i条支路的腐蚀评价分数，n表示有n条接地网支路;得到整体分数后同样根据腐蚀程度评级表得到整体评价结果。
93.将各支路腐蚀程度评价与接地网拓扑数据结合，构成可视化图像数据，将可视化图像数据与接地网整体腐蚀评价结果传送给腐蚀情况可视化显示及告警模块9；腐蚀情况可视化显示及告警模块9将各支路接地网腐蚀情况及整体评价结果显示在现场监测屏上，便于工作人员进行实时监测。
94.腐蚀情况可视化显示及告警模块9实时显示各支路腐蚀情况及整体评价情况，并当腐蚀等级高于 ii级时，发出告警信号。
95.本技术实施例的技术方案，利用光纤光栅传感技术监测接地网腐蚀过程中接地网各支路的应变变化，分析应变变化并对光纤光栅编号，定位接地网腐蚀位置，确定各支路腐蚀程度，由此实现变电站接地网的腐蚀情况监测。
96.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
97.以上仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。