[發明專利]綜合地表電位和磁感應強度的變電站接地網故障診斷方法

有效

• 申請號: 201510316648.4
• 申請日: 2015-06-10
• 公開（公告）號: CN104898024B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 司文榮;蘇磊;傅晨釗;徐湘憶
• 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: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 應小波

技術領域

本發明涉及電網檢測技術領域，尤其是涉及一種綜合地表電位和磁感應強度的變電站接地網故障診斷方法。

背景技術

接地網是變電站的重要組成部分，其工作的可靠性對電力系統的安全穩定運行影響重大。由于變電站接地網長期埋于地下，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存在腐蝕甚至斷裂等故障。這些故障會使得接地網性能大幅下降，且可能引發事故并帶來巨大的經濟損失。因此，找到一種能快速方便地對接地網故障類型及故障位置進行判斷的方法、進而對接地網進行修繕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，接地網的故障診斷方法主要有三種：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，且較難區分導體斷裂故障與腐蝕故障類型。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面的磁感應強度，根據磁感應強度的分布特征對接地網進行故障診斷，但該方法測點布置需覆蓋整個接地網，而實際應用中由于變電站現場情況，難以實現對所有測點的磁感應強度進行準確測量，且當故障點位于長導體中部時，該方法較難對故障位置進行準確定位。

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綜合地表電位和磁感應強度的變電站接地網故障診斷方法，該方法綜合變電站接地網的地表電位和磁感應強度的測試及計算結果，能夠實現對變電站接地網故障類型及故障位置的高效、準確判斷。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種綜合地表電位和磁感應強度的變電站接地網故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、使用數值計算方法計算變電站接地網的理論地表電位及磁感應強度；

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，使用工頻參數測試儀和探測線圈分別沿接地導體上方測量地表電位和感應電壓，進而根據感應電壓計算磁感應強度；

步驟3、根據所述測點的地表電位及磁感應強度測量值，分別應用抗差最小二乘法對每段導體的地表電位及磁感應強度進行計算，進而得出接地網導體的地表電位及磁感應強度；

步驟4、將實際的接地網地表電位及磁感應強度與正常工況下理論計算所得的地表電位及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電位及磁感應強度曲線，并計算其綜合灰色絕對關聯度ADI；

若一接地導體的電位及磁感應強度曲線中某一部分曲線的ADI小于1.7，則判斷該部分曲線所對應的導體部分存在腐蝕故障；若一接地導體的電位及磁感應強度曲線中某一部分曲線的ADI小于0.9，則判斷該部分曲線所對應的導體部分發生斷裂故障，從而完成對變電站接地網的故障類型及故障位置診斷。

所述的步驟1中的使用數值計算方法計算變電站接地網的地表電位及磁感應強度，具體為：

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：

i＝1,…,n；j＝1,…,n

式中，σ_E為土壤電導率；ε₀為真空介電常數；ε_r為土壤相對介電常數；ε_E＝ε₀·ε_r為土壤介電常數；l_i與l_j分別為第i段及第j段導體長度；l_i'為第i段導體的鏡像長度；D_i,j為將第i段與第j段導體之間的距離；D_i',j為將第i段導體鏡像與第j段導體之間的距離；

1b)使用T型等效電路分別表示這n段導體，即1段導體對應1個T型等效電路，所述的T型等效電路由第i段導體的自電感L、自電阻Z₀、第i段和第j段導體之間的互感M、第i段導體的對地電容C和對地電導G組成，其中i＝1,…,n，j＝1,…,n；經T型電路等效后，所述接地網共有m+n個節點及2n段導體；