[發明專利]變電站接地網的分區域故障診斷方法

有效

• 申請號: 201510475125.4
• 申請日: 2015-08-05
• 公開（公告）號: CN105044559B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 鄭益慧;李立學;王昕;藍文昊;陳洪濤;張明海;韓長海
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;國家電網公司;國網吉林省電力有限公司松原供電公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

一種變電站接地網的分區域故障診斷方法，針對給定的接地網設計拓撲結構，對接地網拓撲結構進行分層約簡；根據原始設計數據，推算支路電阻的標稱值參數，選擇公共節點，生成關聯矩陣A和支路導納矩陣Y；搭建仿真電路模型，在電路中選取節點i，j間施加直流源激勵I₀，測試選定的可及節點的電壓U_ij，得到i，j間的端口電阻R_ij；接地網故障后，節點i，j間的端口電阻測量值變為R’_ij，與接地網正常狀態下可及端口電阻對比，得到端口電阻差值向量ΔR_ij，根據故障診斷模型，建立故障診斷方程組；對故障診斷方程組進行求解，得到最后計算結果；根據求解結果，計算本征接地網故障后支路電阻值相對標稱值的倍數，判斷故障情況。

本申請要求申請日為2014年8月20日、申請號為201410412091.X、名稱為“變電站接地網的分區域故障診斷方法”的優先權。

技術領域

本發明涉及電力信息技術領域，具體地，涉及一種變電站接地網的分區域故障診斷方法。

背景技術

變電站接地網通常用扁鋼或圓鋼水平敷設，排列成長孔型或方孔型，埋入地下0.6～0.8m，其面積大體與發電廠和變電站的面積相同。接地網對電氣設備的安全運行至關重要，近年來，由于接地網電氣性能降低而造成的變電站運行事故逐年增多，其中導體的腐蝕、斷裂或者漏焊等是造成接地性能下降的潛在因素，若遇電力系統發生接地短路故障，將造成地網本身局部電位差和地網電位異常升高，除給運行人員的安全帶來威脅外，還可能因反擊或電纜皮環流使得二次設備的絕緣遭到破壞，高壓竄入控制室，使監測或控制設備發生誤動或拒動而擴大事故，帶來巨大的經濟損失和不良的社會影響。由此可見，接地網的故障已是電力系統安全運行的心腹大患，診斷接地網的斷點及地網的腐蝕情況已成為電力部門的一項重大反事故措施。接地網的接地性能一般通過測量現場接地電阻的大小間接判斷，但無法據此判斷接地網腐蝕情況，地網導體腐蝕甚至斷裂時，接地電阻仍可能正常。即使接地電阻測量顯示異常，也無法得知故障的具體位置，而需要大規模開挖查找故障點，工作量巨大且成本高昂。接地網故障診斷對于及時發現隱患并采取相應措施具有指導意義，由于受到可及節點數目及其分布位置的限制，這項工作的困難很大。

目前，國內外學者在接地網故障診斷領域已經取得了一些研究成果，主要體現在兩類方法上：一類是基于電磁場法或地表電位的檢測方法，通過地表面的電磁場參數或電位參數反饋信號等物理信號判斷地下導體的斷裂情況，其結果目前缺乏良好的判據，嚴重依賴設備的精度以及易受到現場的干擾，且只能做出斷裂與否的診斷結果而無法獲知具體的腐蝕情況。還有一類是基于電網絡理論建立接地網故障診斷方程的方法，通過對接地網建立等效模型，基于該模型并應用似功率守恒原理建立端口電阻值和支路電阻值的關系方程，并采用最小二乘的迭代方法求解方程獲得非線性方程的最優解。有學者進一步研究了新型智能優化算法在求解故障診斷方程中的應用，取得了一定效果，但是由于故障診斷方程的病態程度高，所能獲得的數據相對較少，上述方法得出的結果可靠性仍偏低。為提高診斷可靠性，研究人員提出了根據接地網的結構在可及節點處對網絡進行分層和約簡，得到只含可及節點的本征接地網，并進一步采用逐層上溯的方法確定各個層次明晰支路支路的電阻情況，降低了診斷方程的病態程度，但其中不確定支路仍然較多，而且算法結構復雜、計算量非常大。

由于其變電站內設備的接地引線是有限的，因此無論何種方法構建的接地網故障診斷方程都是欠定方程，得出的結果具有不確定性。就工程實際而言，如果能夠確定接地網的故障區域位置，對于指導現場有針對性地開挖維護已經十分有意義，因此，如何根據該等效模型，使用一種新的方法來提高對接地網故障診斷的有效性和準確度，是目前特需解決的問題。

發明內容