用于电力接地网腐蚀诊断的超宽带随机噪声雷达极化成像方法研究

Grounding grid is very important to ensure the reliable operation of power system. It is buried in underground, so that the performance goes badly due to corrosion of the soil, which threatens the safe operation of power system. Searching an effective way to detect grounding grid is a problem to be resolved urgently. Based upon the actual demand of power system, random noise radar is utilized as the sensor to detect grounding grid. Physical details could be obtained by imaging and polarimetry techniques. Effective corrosion diagnosis of grounding grid could be achieved without ground excavation. Research about this project is implemented from four aspects, which include model construction, signal analysis, algorithm research and experimental verification. Based on ultra wideband technique, transmitted signal with excellent penetrability should be designed to suppress the scattering of soil. Penetration imaging theory of random noise radar should be constructed in soil burial environment. An imaging algorithm with good performance should be proposed for getting position information and basic figure of grounding grid device. To realize the accurate diagnosis of grounding grid corrosion, polarization characteristics of grounding grid should be further analysis in different corrosion states for obtaining the physical details. Having theory and application value, this project can provide an effective and convenient grounding detection method.

接地网是保证电力系统可靠运行的重要设备，通常在地下运行易发生不同程度的腐蚀导致性能变差，使人身和设备安全受到威胁，探求有效便捷的检测方法是亟待解决的问题。该项目立足于电力系统的实际需求，以超宽带随机噪声雷达为传感检测系统，基于成像与极化理论获取接地网设备丰富细致的物理状态，在无开挖状态下准确实现接地网腐蚀诊断。项目从模型构建、信号分析、算法研究及实验验证等多方面展开系统性研究。结合超宽带技术设计有效的强穿透性随机发射波形，抑制土壤的散射杂波；以微波成像理论为基础，构建土壤掩埋环境下的随机噪声雷达成像体系，研究有效的成像算法处理回波信号以获取接地网设备的基本轮廓与位置信息；结合雷达极化理论，研究接地网在不同腐蚀状态下的极化特性，利用极化信息得到地网目标的物理细节，实现接地网腐蚀的准确诊断。该项目能够提供有效便捷的接地网检测方法，具有重要的理论与应用价值。

接地网是保证电力系统可靠运行的重要设备，通常在地下运行易发生不同程度的损坏导致性能变差，探求有效便捷的检测方法是亟待解决的问题。该项目立足于电力系统的实际需求，以雷达为传感检测系统，在无开挖状态下实现接地网状态检测。项目从模型构建、信号分析、算法研究及实验验证等多方面展开系统性研究。能够提供有效便捷的接地网检测方法，具有重要的理论与应用价值。. 本项目提出了无开挖接地网物理状态及腐蚀情况检测方法，获取了丰富的接地网物理参数。雷达发射电磁信号，接收从地下目标反射回来的回波信号，通过对回波信号 的分析来研究接地网的物理特性。采用接地目标在不同极化方向下所呈现的雷达散射截面差异，携带并提取接地体腐蚀情况等细节信息；采用超宽带技术设计雷达发射波形，使发射信号具有良好的穿透能力；基于参数反演能够快速获取介质电导率，并结合旁瓣抑制算法提高了接地目标检测质量，抑制了杂波；利用稀疏采样与合成孔径原理对接地目标进行了成像处理；建立了接地目标电磁散射模型；形成了用于接地网检测的雷达系统并进行了现场应用。所取得的成果包括：. 1、考虑接地网实际特点，设计了具有良好穿透能力的超宽带随机噪声信号发射波形，使其模糊函数与接地网环境达到最优匹配；. 2、基于雷达极化技术将接地体腐蚀状态进行散射表征，获取了极化特征图与粗糙面散射分布图，得到了腐蚀前后接地目标的雷达散射截面；. 3、基于参数反演方式能够快速计算介质的电导率，抑制杂波，保证有效信息提取；. 4、针对变电站接地网和输电线路接地体的实际结构，实现了接地网的雷达反射模型建模，对目标进行了初步提取；. 5、研究了基于雷达极化的腐蚀检测机制，获取了腐蚀状态下入射波和散射波之间的极化关系，由后向散射截面判断腐蚀状态。. 6、建立了用于接地网状态检测的车载雷达系统，并在淮南-南京-上海1000kV特高压交流工程苏州站顺利试用和运行，测试结果良好有效。