[發明專利]一種牽引變電所接地網腐蝕故障診斷方法

無效

• 申請號: 201210277601.8
• 申請日: 2012-08-02
• 公開（公告）號: CN102809714A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 張友鵬;范小楷;王思華;徐金陽;任麗苗;張耀;王愛霞
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種腐蝕故障診斷方法，具體地說，涉及一種牽引變電所接地網腐蝕故障診斷方法。

背景技術

隨著我國西部鐵路的快速發展，電氣化牽引負荷隨之增大很多，威脅到人身和設備安全，以及供電系統的可靠運行。牽引變電所的接地網是維護其安全可靠運行，保障運行人員和電氣設備安全的重要設施。由于接地網埋設于地下，經過多年的運行后，構成接地網的導體常因土壤環境中的電化學腐蝕以及電網設備等運行中的泄流造成的腐蝕而嚴重受損，影響正常的安全供電，危及電氣設備和人身的安全。

目前，工程上一般在發現接地電阻不合格、接地網引發事故或運行10～15年以上時，通過大面積開挖來查找接地網腐蝕及斷裂點的位置，但這種方法存在盲目性、工作量大、工期長等缺陷，還會影響牽引供電系統的正常運行。因此，近些年出現了一些新的診斷方法，可以在不停電和不對接地網大面積開挖情況下實現接地網腐蝕和斷點情況的檢測，主要包括兩大類：基于電磁場分析法的診斷方法和基于電路基本原理的診斷方法。

基于電磁場分析法的診斷方法主要是通過測量探測地面磁場和電勢差的數據，根據特征參數變化來判斷接地網斷裂支路的位置。

基于電路基本原理的診斷方法一般忽略支路導體的電感和電容將整個接地網看成一個純電阻網絡，主要有以下幾種方法：

(1)參數識別法：以接地網中每段導體電阻增量為故障參量建立診斷方程，然后利用相應的優化算法求解得到能量損耗最低時的解。

(2)節點電壓法：通過分析節點電壓得到反映支路電阻變化對可及節點電壓影響的微靈敏度矩陣，使用MATLAB中的最優化方法求解該靈敏度矩陣診斷方程。

(3)特勒根定理：根據似功率守恒即接地網腐蝕前后總能量相同程，互換原接地網與腐蝕后接地網的支路電壓和支路電流，并通過測量若干可及節點間的電阻建立方程，然后采用線性最小二乘法求解。

(4)網絡撕裂法：把一個大型網絡撕裂成若干個較小的子網絡，對每一個子網絡單獨分析和求解而不必考慮其他部分的存在；然后把各個子網絡的解相互聯接構成原網絡的整體解。

(5)禁忌搜索法：以可及節點間測量電壓與估計電壓偏差的平方和最小為適配值函數，以各個支路電阻的原始設計值為初始解，以支路電阻為禁忌對象，對各支路分別以某個確定步長增加和減少支路電阻的策略進行鄰域搜索，并運用全局形式的藐視準則即禁忌算法分析判斷接地網的腐蝕情況。

(6)遺傳算法：施加多次激勵并改變位置多次測量得到方程組之后轉化為求解非線性最小二乘優化問題，在此引入遺傳算法改進概率搜索步驟直到收斂。

神經網絡法：采用神經網絡反向傳播算法，第一層為輸入層來接受故障信息，其節點數等于接地網中的可及測試點數；最后一層為輸出層并與故障支路相對應，其節點數等于接地網中的支路數。當網絡中第j條支路故障則輸出向量中第j個元素為1，其余均為0，以此類推最終可以得到神經網絡的輸出期望值，并由此診斷出接地網發生故障的位置。

基于電磁場分析法的診斷方法主要根據探測得到的數據拐點來診斷接地網存在缺陷的區域，但難以精確診斷出已經發生了腐蝕但尚未斷裂的支路導體。

基于電路基本原理的診斷方法中，參數識別法及節點電壓法由于實際接地網的可及節點數目有限，所以建立的診斷方程病態程度高，影響了診斷結果的精度；由于接地網支路導體本身的電阻值實際很小，因此接地引下線自身的電阻值不可忽略，對于端口電阻的測量精度要求則高，所以基于特勒根定理建立診斷方程的方法會存在測量誤差從而影響診斷結果；網絡撕裂法由于禁忌搜索法由于需要設置初值，該初值與診斷結果相關性很大，所以會影響診斷結果的精度；遺傳算法首先需要將改進種群個體的元件參數代入網絡，求解節點電壓得到適應度，并在改進種群中選擇一定的個體作為父體，其中個體被選中的幾率跟個體適應度的大小相關，然后通過交叉和變異得到新一代種群并重復這一過程直到收斂，所以會影響診斷效率和精度；神經網絡法由于其最后一層輸出層的節點數等于接地網中的支路數，所以對于規模較大支路較多的接地網診斷結果仍有誤差且工作量較大。

發明內容

為了解決上述技術問題，克服現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種牽引變電所接地網腐蝕故障診斷方法，主要根據節點撕裂法的基本思想以及電力網絡理論中的節點分析法建立待診斷接地網的分塊多目標優化數學模型，以降低優化求解的計算量，提高診斷效率，并采用混沌粒子群優化算法進行求解以實現全局尋優，進一步提高求解精度。

其技術方案如下：