[发明专利]变电站接地网的分区域故障诊断方法

说明书

一种变电站接地网的分区域故障诊断方法，针对给定的接地网设计拓扑结构，对接地网拓扑结构进行分层约简；根据原始设计数据，推算支路电阻的标称值参数，选择公共节点，生成关联矩阵A和支路导纳矩阵Y；搭建仿真电路模型，在电路中选取节点i，j间施加直流源激励I₀，测试选定的可及节点的电压U_ij，得到i，j间的端口电阻R_ij；接地网故障后，节点i，j间的端口电阻测量值变为R’_ij，与接地网正常状态下可及端口电阻对比，得到端口电阻差值向量ΔR_ij，根据故障诊断模型，建立故障诊断方程组；对故障诊断方程组进行求解，得到最后计算结果；根据求解结果，计算本征接地网故障后支路电阻值相对标称值的倍数，判断故障情况。

本申请要求申请日为2014年8月20日、申请号为201410412091.X、名称为“变电站接地网的分区域故障诊断方法”的优先权。

技术领域

本发明涉及电力信息技术领域，具体地，涉及一种变电站接地网的分区域故障诊断方法。

背景技术

变电站接地网通常用扁钢或圆钢水平敷设，排列成长孔型或方孔型，埋入地下0.6～0.8m，其面积大体与发电厂和变电站的面积相同。接地网对电气设备的安全运行至关重要，近年来，由于接地网电气性能降低而造成的变电站运行事故逐年增多，其中导体的腐蚀、断裂或者漏焊等是造成接地性能下降的潜在因素，若遇电力系统发生接地短路故障，将造成地网本身局部电位差和地网电位异常升高，除给运行人员的安全带来威胁外，还可能因反击或电缆皮环流使得二次设备的绝缘遭到破坏，高压窜入控制室，使监测或控制设备发生误动或拒动而扩大事故，带来巨大的经济损失和不良的社会影响。由此可见，接地网的故障已是电力系统安全运行的心腹大患，诊断接地网的断点及地网的腐蚀情况已成为电力部门的一项重大反事故措施。接地网的接地性能一般通过测量现场接地电阻的大小间接判断，但无法据此判断接地网腐蚀情况，地网导体腐蚀甚至断裂时，接地电阻仍可能正常。即使接地电阻测量显示异常，也无法得知故障的具体位置，而需要大规模开挖查找故障点，工作量巨大且成本高昂。接地网故障诊断对于及时发现隐患并采取相应措施具有指导意义，由于受到可及节点数目及其分布位置的限制，这项工作的困难很大。

目前，国内外学者在接地网故障诊断领域已经取得了一些研究成果，主要体现在两类方法上：一类是基于电磁场法或地表电位的检测方法，通过地表面的电磁场参数或电位参数反馈信号等物理信号判断地下导体的断裂情况，其结果目前缺乏良好的判据，严重依赖设备的精度以及易受到现场的干扰，且只能做出断裂与否的诊断结果而无法获知具体的腐蚀情况。还有一类是基于电网络理论建立接地网故障诊断方程的方法，通过对接地网建立等效模型，基于该模型并应用似功率守恒原理建立端口电阻值和支路电阻值的关系方程，并采用最小二乘的迭代方法求解方程获得非线性方程的最优解。有学者进一步研究了新型智能优化算法在求解故障诊断方程中的应用，取得了一定效果，但是由于故障诊断方程的病态程度高，所能获得的数据相对较少，上述方法得出的结果可靠性仍偏低。为提高诊断可靠性，研究人员提出了根据接地网的结构在可及节点处对网络进行分层和约简，得到只含可及节点的本征接地网，并进一步采用逐层上溯的方法确定各个层次明晰支路支路的电阻情况，降低了诊断方程的病态程度，但其中不确定支路仍然较多，而且算法结构复杂、计算量非常大。

由于其变电站内设备的接地引线是有限的，因此无论何种方法构建的接地网故障诊断方程都是欠定方程，得出的结果具有不确定性。就工程实际而言，如果能够确定接地网的故障区域位置，对于指导现场有针对性地开挖维护已经十分有意义，因此，如何根据该等效模型，使用一种新的方法来提高对接地网故障诊断的有效性和准确度，是目前特需解决的问题。

发明内容