[发明专利]一种基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，利用电网络理论法建立接地网的电网络模型，基于电网络的节点导纳矩阵对可及节点电压求微分，得出接地网故障支路灵敏度特性；

S2，根据接地网故障支路灵敏度特性，提出故障支路腐蚀分块定理：在接地网投入运行前，各支路的电阻值视为标称值，其与电流源电流大小的乘积称为电压标称值；接地网运行若干年后，如果接地网的一个支路被腐蚀，该支路的电阻变大，该支路电阻增量将明显大于其他分支；通过向接地网的可及节点注入激励电流源，测量其两端电压值，得到测量电压值，测量电压值与标称电压值之差为电压变化量，电压变化量最大的支路为受腐蚀故障影响最大的支路；在进行接地网故障检测时，在接地网的可及节点处测得端口电压，根据实测各端口的电压变化量，对于单支路故障快速找出故障支路，对于多支路故障快速定位到故障区域；

S3，将接地网按照结构不同分为均一网格接地网和参差接地网，定义均一网格接地网是由规则方形网格组成的接地网，参差接地网为不同形状网格混合组成的接地网；

S4，在均一网格接地网中，在均一网格接地网的可及节点处测得端口电压；当各支路电压变化量中仅有一条支路电压变化量最大，且该支路电压变化量远大于其他支路电压变化量，则该支路为故障支路；

当有多条支路腐蚀故障发生时，根据故障支路腐蚀分块定理，由端口电压值反推出故障区域；然后对故障区域进行电阻抗成像，得到故障区域导体电阻率分布图像，然后采用土壤分离的方式进行腐蚀部位成像，诊断出故障支路及其腐蚀程度；

S5，在参差接地网中，先将参差接地网约简为本征接地网，在本征接地网的可及节点处测得端口电压；

当单一支路腐蚀故障发生时，本征接地网中一条本征支路电压增量明显高于其他本征支路电压增量，且该本征支路与原参差接地网中的支路是直接对应的，则确定原参差接地网中的故障支路；若电压变化量较大的本征支路在一个元网络内，则根据元模块与元网络的关系求解出参差接地网的故障支路；

当多条支路腐蚀故障发生时，本征接地网中多条故障支路的端口电压值产生增量变化，根据故障支路腐蚀分块定理，由端口电压值反推出故障区域；然后对故障区域进行电阻抗成像，得到故障区域导体电阻率分布图像，然后采用土壤分离的方式进行腐蚀部位成像，诊断出故障支路及其腐蚀程度。

2.根据权利要求1所述的一种基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法，其特征在于，步骤S1的具体流程为：

设接地网的节点数为N，支路数为b，A为支路与结点关联性矩阵，Y为支路导纳矩阵，Un为节点电压列向量，Is为激励电流源引起的注入结点的列向量；利用电网络理论描述接地网模型为：

AYA^TU_n＝AI_s (1)

节点导纳矩阵：

Y_n＝AYA^T (2)

则节点电压表示为：

U_n＝(AYA^T)^-1AI_s＝Y_nAI_s (3)

对纯电阻网络，在相同的激励条件下，支路电阻变化对各支路电压的扰动能力不同；为了反映支路电阻对支路电压的扰动，将节点电压对其支路电阻求偏导：

节点导纳矩阵Yn是非奇异阵，利用对矩阵逆的微分公式：

d(X^-1)＝-X^-1dXX^-1 (5)

得：

将式(6)代入式(4)中，得：

式(7)中：

根据微分与偏导的关系：

得：

式(10)中，dR_j为支路j发生腐蚀时，支路电阻发生的变化量；dU_n为发生腐蚀前后Un的变化量，将其写成增量形式，即：

由式(11)可知，电阻变化量与电压变化量具有同样的变化关系，获取接地网故障支路灵敏度特性：接地网某一分支被腐蚀，电阻变大，则其对应的分支电压的变化量将明显高于其他分支，每一支路的电阻变化量对其所在支路都具有最高的电压扰动能力。

3.根据权利要求1所述的一种基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法，其特征在于，步骤S4和步骤S5中，所述电阻抗成像的步骤为：

A，选择测量引出线，对先择好的测量引出线施加激励电流源，通过测量平台得到实测电压；

B，设置初始电阻率，根据电阻率与电压的关系，由初始电阻率求解计算电压；

C，将计算电压与实测电压进行比较，计算电压与实测电压差平方和，若满足误差关系则停止迭代，进行接地网成像；若不满足误差关系，则根据正则化算法中的迭代公式，计算雅可比矩阵，迭代求出电阻率，根据该电阻率反求出计算电压，将计算电压与实测电压进一步比较，直至满足误差条件，则停止迭代，得到最终的电阻率，进行电阻抗成像，得到故障区域导体电阻率分布图像。