[发明专利]一种变电站接地网故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电气设备维护系统技术领域，尤其是涉及一种变电站接地网故障诊断方法。

背景技术

电力系统变电站的接地网作为变电站的交直流设备接地及防雷保护接地，对系统的安全运行起着至关重要的作用，是维护电力系统安全可靠运行，保障电气设备和运行人员安全的重要措施。在接地网存在缺陷的情况下，如在电力系统发生因腐蚀损坏等原因而致的接地短路故障或遭受雷击时，设备接地点的电位以及地表的局部电位差都会异常升高，这些将直接危及设备和运行人员的生命安全；更严重的情况是在测控电缆表皮形成大的环流或其绝缘被击穿，使高压串入控制室，进一步损坏用于监测、控制的二次设备或使其误动，由此引起连锁的事故反应，最终可能导致大范围的系统和设备的重大事故甚至造成整个电网瘫痪。迄今在国内，每年因接地网故障所引起或扩大的电力系统事故都屡有发生，而每次事故都带来巨大的经济损失和不良的社会影响。

目前，接地网的故障诊断方法主要有三种：一是基于电路理论，通过建立故障诊断方程并结合相应优化算法实现接地网的故障诊断，但该方法运算较为复杂，诊断方程病态程度较高影响诊断精度，且当接地网仅局部存在轻微故障时难以通过该方法得到识别诊断。二是基于电场理论，通过向接地网注入激励电流探测地表电位分布，从而对接地网进行故障诊断，但该方法所需测点较多工作量大，且较难区分导体断裂故障与腐蚀故障类型。三是基于电磁场理论，通过向接地网注入激励电流探测地表面的磁感应强度，根据磁感应强度的分布特征对接地网进行故障诊断，但该方法测点布置需覆盖整个接地网，而实际应用中由于变电站现场情况，难以实现对所有测点的磁感应强度进行准确测量，且当故障点位于长导体中部时，该方法较难对故障位置进行准确定位。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种变电站接地网故障诊断方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种变电站接地网故障诊断方法，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。

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。

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。

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：

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：

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：

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：