[發明專利]一種基于磁場逆問題求解的變電站接地網腐蝕診斷方法

在審

• 申請號: 201510316304.3
• 申請日: 2015-06-10
• 公開（公告）號: CN104897996A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 司文榮;傅晨釗;蘇磊;陳璐
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;華東電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/08
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 應小波

技術領域

本發明涉及電網檢測技術領域，尤其是涉及一種基于磁場逆問題求解的變電站接地網腐蝕診斷方法。

背景技術

接地網是變電站安全運行的重要保證，其工作的可靠性對電力系統的安全穩定運行影響重大。由于國內的變電站接地網大多采用扁鋼，圓鋼等鋼制材料，且其長期埋于地下，不可避免地會受到土壤的電化學腐蝕，引起接地網均壓導體腐蝕甚至斷裂、接地引下線截面變小、接地體之間接觸不良等問題。這些故障均會使得接地網性能大幅下降，嚴重危害變電站內工作人員及設備的安全。因此，找到一種能快速方便地對接地網腐蝕故障進行檢測的方法、進而采取相應的防護措施已成為電力行業現有接地網運維工作中亟待解決的問題。

目前，接地網腐蝕故障檢測方法主要有三種：一是基于電路理論，通過建立故障診斷方程并結合相應優化算法實現接地網的故障診斷，但該方法運算較為復雜，診斷方程病態程度較高影響診斷精度，且當接地網僅局部存在輕微故障時難以通過該方法得到識別診斷。二是基于電場理論，通過向接地網注入激勵電流探測地表電位分布，從而對接地網進行故障診斷，但該方法所需測點較多工作量大，且有可能出現由于現場檢測不準確而導致故障點的誤判或漏判的情形。三是基于電磁場理論，通過向接地網注入激勵電流探測地表的磁感應強度，根據磁感應強度的分布特征對接地網進行故障診斷，但現有基于地表面磁感應強度的腐蝕診斷方法測點布置需覆蓋整個接地網，而實際應用中受制于變電站現場情況，難以實現對所有測點的磁感應強度進行準確測量，且對大型接地網來說存在工作量較大的問題。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于磁場逆問題求解的變電站接地網腐蝕診斷方法，通過測試及計算分析變電站接地網的地表面磁感應強度分布，能夠實現對變電站接地網腐蝕故障的高效、準確判斷。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于磁場逆問題求解的變電站接地網腐蝕診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、使用數值計算方法計算正常工況下變電站接地網的理論地表面磁感應強度；

步驟2、應用交流信號發生器通過一可及節點向變電站接地網注入交流激勵電流，由探測線圈沿接地網上方感應地表面磁場，并由數據采集器采集探測線圈的感應電壓信號，選取測點時，根據變電站現場情況，任意分散地選取n個便于探測的地表點為測點，其中，n為接地網導體數；

步驟3、根據采集到的感應電壓信號計算n個測點處的磁感應強度；

步驟4、根據n個測點處的磁感應強度，采用Tikhonov正則化算法計算接地網n段導體的軸向電流；

步驟5、分別計算每段導體的軸向電流在接地網各地表點形成的磁感應強度，再將所有導體的計算結果進行疊加，從而得到接地網的地表面磁感應強度的實際計算結果；

步驟6、將實際的接地網地表面磁感應強度與正常工況下理論計算所得的地表面磁感應強度進行比較，對同一接地導體，分別繪制正常工況與實際工況下的地表面磁感應強度曲線，并計算曲線偏差度；若某接地導體的磁感應強度曲線偏差度大于20％，則判斷該接地導體存在腐蝕故障，從而完成對變電站接地網的腐蝕診斷。

所述的步驟1)通過數值計算方法計算變電站接地網的地表面磁感應強度，具體是：

1a)將節點數目為m的接地網分為n段導體，計算這n段導體之間的互阻抗矩陣R，其中，矩陣元素R_ij表示i段導體和j段導體之間的互阻抗，其計算公式為：