[发明专利]一种塔基下采空区电磁检测方法

说明书

一种塔基下采空区电磁检测方法，利用金属材质电力杆塔自身的导电特性，将金属材质电力杆塔作为传感器，把激励的编码信号注入到大地中；通过以电力杆塔为中心环绕分布的检测传感器检测地面上的电场分布变化，把地面的电场分布变化与激励的编码信号进行相关算法处理，根据采空区对电场分布的影响，反演计算采空区在地下的位置、范围大小及其赋水情况；所述的检测方法利用激励信号自相关特性，以及工频干扰和随机电磁干扰与激励信号互相关特性，实现对电场分布变化自相关函数的提取和干扰压制。本发明可以满足电力巡检领域塔基下采空区检测的要求。

技术领域

本发明涉及一种采空区电磁检测方法，特别涉及一种用于电力巡检领域的电力杆塔塔基下采空区的电磁检测方法。

背景技术

随着国家电网的发展，输电线路铺设的范围越来越大，不可避免的穿越一些矿藏、矿产区。地下矿藏、矿产的开采，会在原矿区域形成采空区。国家计划内开采形成的采空区在后期会进行回填等操作，使其不会对地面上的地形地貌形成影响。而一些非法私自开采形成的采空区则不会采取回填措施，极易引起地面塌陷、移位，对地面上的电力设施形成冲击，使电力杆塔倾斜、折断，影响电网的安全运行，造成巨大的经济损失。因而，开展相应的塔基下采空区检测技术研究意义重大。

目前现有的采空区检测方法主要有：电阻率法、瞬变电磁法、可控源大地电磁法、地震法、地质雷达法、放射性元素法等。在这些方法中，放射性元素法是一种钻探方法，成本很高，不适合塔基下巡检的采空区检测使用。地质雷达法探测深度较浅，一般不超过60m，且在高电磁干扰的电力杆塔下存在电磁探测盲区。地震法高振源检测成本高，也极易引发地面塌陷，低震源检测分辨率低，也不适合塔基下采空区检测。可控源大地电磁法存在静态效应和近场效应，需远区测量。瞬变电磁法存在浅层探测盲区。电阻率法检测效率低，且对地形条件要求比较高，探测深度相对较浅。综上所述，以上方法大多应用于野外平坦广阔区域，是采空区检测常用的方法，单将这些方法应用在输电线路下的采空区检测还存在一些问题。

输电线路中存在着高压电力杆塔，高压电力杆塔采用的材料多是铁磁性材料，在采空区检测中，电力杆塔会影响检测采空区时激励的电磁场分布，进而使采集的检测数据出现误差，影响最终的采空区检测结果。这个影响是目前输电线路下采空区检测方法中并未考虑的问题，也鲜有文献对此问题进行过分析。如何克服铁磁性电力杆塔对塔基下采空区检测的影响是目前研究的一个难点。

塔基下采空区对塔基的影响遵循一定规律，如距离电力杆塔越近的采空区对塔基影响越大，距离电力杆塔越远的采空区影响越小。塔基正向方一个很小的采空区造成地面轻微的下陷也极可能造成杆塔倾斜，引发电力事故；距离电力杆塔较远的地下大采空区引起的沉降波及不到塔基也不会对电力输送造成影响。因此，在塔基下采空区检测中，对电力杆塔距离较近的区域检测需要较为精细，较远区域检测则可以相对粗糙一些。目前现有采空区检测手段在传感器布置时大多采用统一极距，条状或方形排列，其检测布置方式造成检测数据量大，效率较低，不适合电力巡检使用。

发明内容

本发明的目的是克服现有方法的上述缺点，提出一种塔基下采空区电磁检测方法。本发明可以满足电力巡检领域塔基下采空区检测的要求。

本发明塔基下采空区电磁检测方法是利用金属材质电力杆塔自身的导电特性，将金属材质电力杆塔作为传感器，把激励的编码信号注入到大地中。通过以电力杆塔为中心环绕分布的检测传感器检测地面上的电场分布变化，并将所述的地面的电场分布变化与激励的编码信号进行相关算法处理，根据采空区对电场分布的影响，反演计算采空区在地下的位置、范围大小及其赋水情况。本发明利用激励信号自相关特性，以及工频干扰和随机电磁干扰与激励信号互相关特性，实现对大地电阻率信息的提取和干扰压制。

本发明方法使用的激励信号为特定的相关性良好的编码信号，编码信号的自相关函数是一个冲激函数，互相关函数与自相关函数的最大值相比是一个极小值，可认为是0。为了减小电力杆塔对激励信号的影响，所用激励编码信号的频率选择较低的频率，一般在50Hz以下。