基于电网络的接地网故障诊断问题

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1、.基于电网络的接地网故障诊断问题一、问题描述接地网对变电站安全运行至关重要,但土壤的腐蚀可能使接地引线和水平均压导体变细甚至断裂,当系统发生接地故障时可能造成事故扩大,危及设备和人身安全。以往对地网的检测,一般只能采用测量接地电阻值的大小变化间接判断地网的腐蚀情况,或者大面积开挖检查接地网的腐蚀情况。这两种方法既不准确又带有很大的盲目性、工作量也极大,并且影响电力系统的正常运行。当前国内外尚没有系统实用的接地网电气连结故障点及腐蚀诊断方法。为了判断接地网的运行状态，一般测量接地电阻，以判断整个接

2、地网接地性能。我国的接地规程要求，每2~3年应对110kV以上变电站的接地网进行一次试验。用大电流法全面检查地网存在很多困难，一是要停电，二是要大电流源，三是测量工作十分复杂，因此一般很少采用。另外这种方法只对存在断点的情况敏感，而无法反映腐蚀情况。由上述可见，对于地网腐蚀及断点诊断的手段非常原始，工程上对地网接地性能好坏的检测一般通过接地电阻的大小来间接判断，但无法了解地网的腐蚀和断点情况。即使地网导体出现腐蚀和断点，接地电阻仍可能正常。所以一般都是在发现接地网出现故障或引起事故后，通过大面积

3、开挖查找接地网断点和腐蚀程度。这种方法带有盲目性、工作量大、速度慢等特点，并且受现场条件的限制，还影响电力系统的安全运行。因此，对不停电和不对地网大面积开挖情况下的接地网腐蚀诊断方法研究就成为当前一个十分必要而且有意义的课题。二、接地网故障诊断基本原理（1）.网络分析网络分析的主要任务是：在已知网络拓扑结构、元件参数和输入激励信号时求解网络的输出响应。应用的主要理论和方法是基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)，以及由他们推导出来的节点电位法、支路电流法和回路电流法等。所求的响应

4、可能是解析解，也可能是数值解，但其结果一般都是唯一的。如果利用计算机来求解，则只能求得数值解，通常称之为计算机辅助分析(CAA-ComputerAidedAnalysis)。到目前为止，网络分析理论的发展最为完善，应用也最广泛。（2）.网络综合网络综合的主要任务是：在已知网络的输入激励和所需响应的条件下，求解网....络的拓扑结构和元件类型及参数。因此经常也将网络综合称之为网络设计。应用的主要理论和技术是数学中的逼近理论和优化设计方法。网络综合的结果通常都不唯一，往往是因设计人员的素质和经验以及

5、所采用的模块或器件而异。由于微电子技术和工艺的迅速发展，集成电路的集成度越来越高，新的生产工艺和优质器件不断涌现，使网络综合日益简化。如采用计算机辅助设计(CAD-ComputerAidedDesign)，则设计和综合的工作量可进一步减少，导致网络综合的发展非常迅速。（3）.故障诊断故障诊断的主要任务是：在已知网络的拓扑结构、输入激励信号和故障下的响应时(有时可能还已知部分元器件的参数)，求解故障元件的物理位置和参数。要求求解的结果是唯一的，但有时却不能保证。与网络分析和网络综合不同的是，它的输

6、入信号不限于采用网络实际工作所施加的有限信号，而可根据故障诊断的需求“随意”确定。故障诊断所涉及的有关理论和技术面较宽，如系统参数辨识、模式识别、优化技术等。模拟电路的故障诊断一般需要用计算机来实现(CAT-ComputerAidedTest)。埋在地下的接地网的水平均压导体彼此相连构成电路网络，忽略土壤因素的影响，接地网可以看成纯电阻网络，因此接地网腐蚀故障诊断又属于模拟电路故障诊断。模拟电路故障诊断的方法主要有：故障字典法，故障参数识别法，K故障诊断，神经网络、专家系统、模糊理论等。本文中主

7、要运用故障参数识别法，下面主要对参数识别法做主要介绍。之所以选择故障参数识别法，主要因为容差问题。元件的容差将带来电压或电阻的容差，以致使各组值交叉；测量时有误差，测量值不会等于理论计算值。在模拟电路故障诊断中，由于元件容差的影响，以及元件变化与输出增量之间的非线性关系，使得实际的诊断过程非常复杂和困难。因此元件容差问题是模拟电路故障诊断中的一个困难问题，而在各种故障诊断方法中，参数识别法可较好的解决元件容差问题，因为这一方法中，电路各元件参数均可计算出来，偏差超出容差范围者为故障元件。由于模拟

8、电路一般都很复杂因而得出的识别方程的阶数很高，因此有必要采用计算机进行辅助分析。一、求解方法1、数学模型实际变电站的接地网比较复杂，为方便数据的输入和数学方程的建立，本文对接地网做以下假设：①不考虑接地网的自然接地体，如自来水管，配电装置基础构架，引入到配电装置构架上的架空避雷线、电缆支架及电缆的金属外皮等；②接地引线与接地网的连接点都在接地网水平支路的节点上。在上述假设基础上，对接地网建立故障诊断方程。忽略土壤等因素的影响接地网可视为纯电阻网络，接地引线就是该网络的可及节点，可以看成一个多端口