雷电流和短路电流的冲击会给电力系统的运行和操作人员的安全带来严重的危害,接地网的安全可靠接地对于电力系统的安全运行有着重要的意义。接地系统肩负着保障电力系统稳定运行及设备与操作人员安全的责任。随着土壤污染的加重,接地网的腐蚀会加重,严重的腐蚀将会破坏接地网中的电流分布,这将对电力设备和变电站的工作人员的安全造成潜在的危险。为了对接地网的腐蚀状态进行诊断和对腐蚀点进行定位,国内外很多学者开展了相关方法的研究,但是目前的很多方法是需要已知接地网的拓扑结构,在图纸丢失和未知拓扑结构的,采用目前的方法对接地网的腐蚀情况进行诊断时,会存在一定的困难。针对目前方法存在的问题,王晓宇的论文提出了一种基于磁场微分法检测接地网拓扑结构的方法,并开展了对接地网单个单体敷设位置的检测的初步研究,但是对于接地网实际检测中的很多困难,还没有很好的解决。因此,论文在该方法的基础上研究了一种可以适用于现场不同埋设方式的接地网导体的拓扑结构进行检测,论文所研究的方法旨在解决两个问题:(1)接地网单个导体的定位问题;(2)接地网拓扑结构检测的问题。论文的主要思想是:接地是通过将电气设备的某些部分或电力系统的中性点连接到接地网,为故障电流提供一个低阻的路径,如果接地网状态良好,可以保证电力系统的稳定运行和电气设备及操作者在变电站工作的安全。电气设备的接地是通过接地装置连接到地下网路,分为接地电极(水平接地电极)和垂直接地棒,输电线路塔的接地装置通常为单金属导体埋在垂直或水平的土壤中,而用于地面的变电站或发电厂的则是由金属导体埋在土壤中形成的矩形网格。水平导体埋在地球表面0.7到1m以下,材料为金属或金属合金,如钢、镀锌钢或铜等构成网格。接地网的网格尺寸从3m至7m不等,而网格只能通过垂直导体与地面设备连接。根据设计要求,接地网可以是任何拓扑结构,但网格一般是矩形形状,其中包括等距网格拓扑结构、非均匀网格的拓扑结构。有时,由于人为错误的网格图会导致一个未知的网格。本文的研究是用一个地面磁测量结合数学模型,形成一种非开挖方法的接地网拓扑结构重构,以有助于解决电力系统中接地网的结构重构和图像化识别问题。论文所提出的方法的具体思路为:在接地网的下引线注入一个一定幅值的电流,在附近的一个下引线流出。以注入点为圆心分别取d/3、d/2、2d/3为半径,测量圆周上的磁场分布,测量点的间隔为5cm。通过计算不同半径上的磁场强度的垂直分量的微分,判断接地网的敷设位置,在此基础上判断接地网的拓扑结构。详细的原理过程如下:(1)选择一对引出线注入一个给定电流,测量引出线周围不同半径上的磁感应强度。以大地所在平面为xoy面,选择一对下引线,注入流出给定大小的电流,选择不同半径的测量路径,按照给定间距测量其磁感应强度。由于下引线附近的接地网的敷设位置是未知的,因此在实际测量时需要对电流注入点的下引线周围不同半径圆周上的工频磁场进行测量,目的是在解决下引线不是直接连接到接地网,而是经过不同的折线路径连接到接地网。通过不同半径圆周上的磁场微分,确定下引线连接接地网的方式以及该处接地网导体的敷设方式。(2)以电流注入点为原点,建立直角坐标系,计算不同半径圆周上的磁场沿着xy方向的微分。通过计算圆周以及过原点的选定直径上的磁场的微分,通过计算得到磁场微分的峰值分布,确定接地网导体的敷设位置,即每个微分峰值是对应一个导体或总接地网下引线的水平连接线。(3)接地网拓扑结构检测方法。采用前面的方法检测变电站内接地网导体的敷设位置。实际在检测中首先根据变电站基地网的结构,对下引线进行配对,并均匀选取接地网的下引线。通过对每对下引线的注入流出一个电流,按照(1)、(2)中的测量方法计算其磁场微分,确定每个下引线的连接节点以及周围敷设的导体。将每一根导体与下引线连接处的节点进行编号,并以该节点为基础,对其支路导体进行编号配对,支路节点的编号方式为(节点1编号,节点2编号)。(4)接地网拓扑结构的确定根据(2)、(3)确定的导体的位置与编号,对整个变电站的接地网的拓扑结构进行检测,并根据检测到的导体进行连线,绘制整个变电站的拓扑结构。为了验证相邻两个节点的连接性,需要在每个节点上对圆求导。对线求导也可以确认这种连接性,但是要防止网络中没有对过对角线的分支进行求导。论文中选择测量下引线周围不同半径圆周上的磁场的原因如下:因为下引线周围的接地网导体是未知的,单纯按照目前文献中测量一条直线上的磁场进行求微分是没有办法确保能够测量到接地网导体的敷设位置,而圆周测量会保证检测到每个接地网导体可能敷设的位置。因此论文选择用于测量接地网或者栅极导体角度的圆使得它的半径只包括连接到节点的导体,而这种节点可直接定位在圆的极点下。此外如果被测量的圆周内包含有在极点下没有被连接的导体,这些导体也会产生对应的磁场微分峰值,但是这些峰的位置和导体的角度并不相似。在实际的测量中按照以下原则确定测量圆周的最大半径:在实际的接地网中两个相邻的平行导体间的距离在3m到7m的范围内变化。圆的半径应该在3m以下以避开在极点下没有被连接的导体。因为这个问题是个逆问题,为了更精确,关于圆的半径应该考虑到有对角线分支的接地网间隔不平等的情况,如平行导体相隔3m交叉导体相隔7m。在实际的接地网中对角线分支和水平分支的最小角度为23.19o。为了避免两个分支磁通密度导数的相互影响,圆的半径极可能取最大值。因此,半径小于3m的最大可能取值近似为2.9m。测量圆周上的测量点的磁场差分有助于确定测量网格的位置及与建立的坐标系的xy轴的角度,一旦确定了第一条接地网导体的敷设水平防线,可以为后面的接地网导体敷设方向作为参考,因为原则上认为接地网的导体是平行敷设的。此外在实际测量中需要设定两个测量的圆周路径能够交叉,这样分别通过两条交叉的测量路径验证测量结构的准确性。论文所提出的方法分别通过了仿真计算以及实验室进行了验证,结果表明,目前的方法能够有效的测量接地网导体的敷设位置以及接地网的拓扑结构。