[发明专利]一种变电站接地网故障诊断方法

权利要求书

1.一种变电站接地网故障诊断方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)实时获取接地网地表电位及磁感应强度分布数据；

2)将所述接地网地表电位及磁感应强度分布数据与存储于数据库中的历史接地网地表电位及磁感应强度分布数据进行比较，计算接地网导体的综合灰色绝对关联度；

3)根据所述接地网导体的综合灰色绝对关联度判断变电站接地网是否存在故障及识别故障类型。

2.根据权利要求1所述的变电站接地网故障诊断方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括以下步骤：

101)应用交流信号发生器通过一可及节点向所述变电站接地网注入交流激励电流，测量接地网测点处的地表电位和磁感应强度；

102)基于所述接地网测点处的地表电位和磁感应强度，利用抗差最小二乘法计算接地网非测点处的地表电位与磁感应强度；

103)获得接地网地表电位及磁感应强度分布数据。

3.根据权利要求2所述的变电站接地网故障诊断方法，其特征在于，所述步骤101)中，测点通过以下方式选取：

以节点为分割点将接地网分成若干导体，选取导体的六等分点为测点。

4.根据权利要求3所述的变电站接地网故障诊断方法，其特征在于，所述步骤102)具体为：

121)对某一导体，根据导体上的测点位置坐标x＝[x₀,x₁,…,x₆]^T及相应测点的含有现场测量误差的地表电位或磁感应强度测量值构造正交多项式{P_L(x)}，其递推关系式为：

P0(x)=1P1(x)=(x-a1)P0(x)Pk+1(x)=(x-ak+1)Pk(x)-βkPk-1(x),(k=1,2,...,L-1)]]>

式中，P_k(x)为首项系数为1的k次多项式；a_k,β_k为多项式系数；

根据P_k(x)的正交性得出a_k,β_k与P_k(x)的关系式，其表达式为：

ak+1=Σi=06xiPk2(xi)Σi=06Pk2(xi)=(xPk(x),Pk(x))(Pk(x),Pk(x))=(xPk,Pk)(Pk,Pk)βk+1=Σi=06Pk+12(xi)Σi=06Pk2(xi)=(Pk+1,Pk+1)(Pk,Pk),(k=0,1,2,...,L-1)]]>

将a_k,β_k的表达式代入{P_L(x)}的递推式，逐步递推得到{P_L(x)}中的每一项，进而完成对正交多项式的构造；

122)根据测点位置坐标及所构造的正交多项式，得到含有现场测量误差的参数矩阵，其表达式为：

H^=H+EH=P0(x0)P1(x0)...PL(x0)P0(x1)P1(x1)...PL(x1)......P0(x6)P1(x6)...PL(x6)]]>

式中，H为7×(L+1)维不含误差时的参数矩阵真值；E_H为7×(L+1)维参数矩阵元素的随机误差；

123)根据参数矩阵使用抗差最小二乘法经迭代过程计算正交多项式{P_L(x)}的系数，所述的抗差最小二乘法的迭代终止准则为前后两次迭代计算所得的多项式系数之差的范数小于设定阈值，其表达式为：

||f^i+1-f^i||<δ]]>

式中，为第i次迭代所得的多项式系数；δ为设定误差；

所述的正交多项式的系数初值根据最小二乘法的求解准则确定为：

f^0=(H^TH^)-1H^Tz^]]>

所述的最小二乘法求解准则为测量值余差向量v的二范数平方为最小，其表达式为：

Σi=06vi2=minv=H^f^-z^]]>

式中，v_i为向量v中元素；

所述的正交多项式系数的迭代计算公式为：

f^i+1=(H^TPH^)-1H^TPz^]]>

式中，P＝{ω(u)}为等价权，其中，ω(u)的表达式为：

Ψ(u)=sign(u)=1u>00u=0-1u<0]]>

ω(u)=Ψ(u)u=1|u|]]>

式中，

u=(z^-hTf^i)/MADMAD=medm|z^m-hmTf^i|]]>

其中，h^T为参数矩阵的行向量；分别为向量和向量h^T中的第m个元素；

124)根据所得正交多项式及表达式系数，计算得到导体上方地表电位或磁感应强度表达式；所述表达式为：

F(x)＝f^TP_L(x)

式中，x为地表点坐标；fT为拟合得到的表达式系数向量；P_L(x)为正交多项式；

125)对所有导体按上述方法计算其地表电位及磁感应强度表达式，将地表点坐标代入表达式计算出其地表电位及磁感应强度，进而叠加得到全部的地表电位及磁感应强度分布。