[發明專利]一種變電站接地網故障診斷方法

在審

• 申請號: 201710665643.1
• 申請日: 2017-08-07
• 公開（公告）號: CN107247222A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 孟琦斌;王豐華;盛連軍;施會;茅曉亮;周超杰;朱李超;黃建勇;呂佩佩;吳順超
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;上海交通大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R31/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 翁惠瑜

技術領域

本發明涉及電力電氣設備維護系統技術領域，尤其是涉及一種變電站接地網故障診斷方法。

背景技術

電力系統變電站的接地網作為變電站的交直流設備接地及防雷保護接地，對系統的安全運行起著至關重要的作用，是維護電力系統安全可靠運行，保障電氣設備和運行人員安全的重要措施。在接地網存在缺陷的情況下，如在電力系統發生因腐蝕損壞等原因而致的接地短路故障或遭受雷擊時，設備接地點的電位以及地表的局部電位差都會異常升高，這些將直接危及設備和運行人員的生命安全；更嚴重的情況是在測控電纜表皮形成大的環流或其絕緣被擊穿，使高壓串入控制室，進一步損壞用于監測、控制的二次設備或使其誤動，由此引起連鎖的事故反應，最終可能導致大范圍的系統和設備的重大事故甚至造成整個電網癱瘓。迄今在國內，每年因接地網故障所引起或擴大的電力系統事故都屢有發生，而每次事故都帶來巨大的經濟損失和不良的社會影響。

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變電站接地網故障診斷方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種變電站接地網故障診斷方法，該方法包括以下步驟：

1)實時獲取接地網地表電位及磁感應強度分布數據；

2)將所述接地網地表電位及磁感應強度分布數據與存儲于數據庫中的歷史接地網地表電位及磁感應強度分布數據進行比較，計算接地網導體的綜合灰色絕對關聯度；

3)根據所述接地網導體的綜合灰色絕對關聯度判斷變電站接地網是否存在故障及識別故障類型。

所述步驟1)具體包括以下步驟：

101)應用交流信號發生器通過一可及節點向所述變電站接地網注入交流激勵電流，測量接地網測點處的地表電位和磁感應強度；

102)基于所述接地網測點處的地表電位和磁感應強度，利用抗差最小二乘法計算接地網非測點處的地表電位與磁感應強度；

103)獲得接地網地表電位及磁感應強度分布數據。

所述步驟101)中，測點通過以下方式選取：

以節點為分割點將接地網分成若干導體，選取導體的六等分點為測點。

所述步驟102)具體為：

121)對某一導體，根據導體上的測點位置坐標x＝[x₀,x₁,…,x₆]^T及相應測點的含有現場測量誤差的地表電位或磁感應強度測量值構造正交多項式{P_L(x)}，其遞推關系式為：

式中，P_k(x)為首項系數為1的k次多項式；a_k,β_k為多項式系數；

根據P_k(x)的正交性得出a_k,β_k與P_k(x)的關系式，其表達式為：

將a_k,β_k的表達式代入{P_L(x)}的遞推式，逐步遞推得到{P_L(x)}中的每一項，進而完成對正交多項式的構造；

122)根據測點位置坐標及所構造的正交多項式，得到含有現場測量誤差的參數矩陣，其表達式為：

式中，H為7×(L+1)維不含誤差時的參數矩陣真值；E_H為7×(L+1)維參數矩陣元素的隨機誤差；

123)根據參數矩陣使用抗差最小二乘法經迭代過程計算正交多項式{P_L(x)}的系數，所述的抗差最小二乘法的迭代終止準則為前后兩次迭代計算所得的多項式系數之差的范數小于設定閾值，其表達式為：