基于连续性遗传算法的接地网腐蚀诊断优化

为了对接地网的导体腐蚀情况进行准确判断,建立了接地网腐蚀诊断的数学模型,基于连续性遗传算法编写了接地网腐蚀诊断程序,构建了适应度评价函数F,并利用多层减维技术对算法进行了优化。以重庆某110 k V实际接地网(41个节点、61条支路)为例仿真对比了优化前后的诊断效果。结果表明:优化前,诊断程序对真实故障支路的定位困难,出现漏诊、误诊的支路较多;利用多层减维技术进行优化后,不仅解决接地网腐蚀故障诊断中支路变量维数多、算法后期收敛速度慢的问题,使诊断程序能够准确地定位腐蚀支路,而且对腐蚀支路腐蚀程度的判断有相当高的精度,最大的诊断偏差也不超过10%,程序的单次运行时间约为15 min。对实际工程来说,程序的诊断效果和运行时间均满足要求。     

基于遗传算法的接地网腐蚀故障诊断研究

为了对接地网的腐蚀故障进行准确定位和判断,将遗传算法应用于接地网腐蚀故障诊断中。实际的接地网腐蚀故障诊断有电压法和电阻法两种思路,笔者分别根据这两种思路建立了适应度评价函数,并编制了相应的MATLAB程序。采用多层减维技术对程序进行优化,以解决接地网腐蚀故障诊断中支路变量维数多、算法后期收敛速度慢的问题。最后以一个60条支路、36个节点的接地网为例检验和对比了电压法和电阻法的诊断效果。仿真实验结果表明,在经过5层遗传算法迭代后,两种方法腐蚀诊断的误诊率和漏诊率均为0。电阻法的诊断效果略优于电压法,但其运算时间要高于电压法。     

基于二进制遗传算法的接地网导体缺失诊断

接地网的施工属于隐蔽工程,缺失导体的情况普遍存在,严重影响了接地网的完整性,威胁着地网的安全可靠运行。为了准确检测地网的完整性,建立了接地网导体缺失诊断的多维背包数学模型,并利用二进制遗传算法对模型进行了求解,编制了相应的MATLAB程序。以重庆110 kV典发变电站实际接地网(41个节点、61条支路)为例进行了仿真实验。实验结果表明,对于无腐蚀导体的新建地网,诊断结果既无漏诊支路也无误诊支路;对于有腐蚀导体的旧地网,诊断结果虽无漏诊支路但有误诊支路,其原因是由于腐蚀支路的存在,在仅有假设导体缺失支路不存在的情况下,其适应度函数值并非最小。算法的计算时间约为20 min,速度可满足实际工程要求。     

基于支路电压扰动的接地网腐蚀缺陷诊断研究

对接地网进行准确的腐蚀诊断是电力工程中十分关注的问题。为了解决接地网腐蚀诊断过程中计算方程组欠定所导致的诊断精度不高,效果不理想的问题,文中提出一种基于支路电压扰动的接地网腐蚀诊断方法,该方法通过接地网腐蚀前后支路电压的扰动实现腐蚀缺陷支路的定位和腐蚀程度的判断。文中首先理论分析接地网支路电压对支路电阻的灵敏度;其次,利用支路电压扰动特性,建立接地网腐蚀诊断模型,得出支路电压扰动峰值位置、大小与接地网腐蚀支路位置和腐蚀程度的映射规律;最后,实验验证了该方法能够对接地网的支路腐蚀进行有效的诊断。     

引外接地对变电站接地网腐蚀诊断的影响

一些处于土壤电阻率较高地区的变电站接地网通常采用引外接地措施,实际接地网腐蚀诊断中却常常忽略变电站引外接地的影响。基于特勒根定理和最优化方法,利用ATP和MATLAB进行仿真实验,分析了引外接地对于接地网腐蚀诊断的影响。结果表明:引外接地网的存在会降低与之直接相连支路诊断的腐蚀程度,引外距离越小影响越大;较大的引外距离与引外接地网中导体故障对接地网腐蚀诊断影响很小。     

基于二进制遗传算法的地网断裂导体诊断

为了研究地网中腐蚀支路对断裂导体诊断结果的影响程度,笔者基于二进制遗传算法编制了MATLAB地网导体断裂诊断程序。以重庆110 k V上桥变电站实际地网为例进行了8组仿真实验,对比分析了各组实验中不同腐蚀情况下的诊断结果和各节点电位的变化,计算了不同导体断裂情况下适应度函数fitness值。利用支路灵敏度法分析了腐蚀支路存在对诊断结果的影响。结果表明:当地网未发生腐蚀或者发生轻微腐蚀时,诊断结果能准确找出断裂导体支路;当地网发生轻度、中度乃至严重腐蚀时,诊断结果中无漏诊、但会出现误诊的断裂导体支路。出现误诊的原因在于腐蚀支路位于不动点测量法中的不动点附近,通过剔除22节点的测量数据,4组仿真均能得到准确结果。     

基于灵敏度分析法的接地网故障诊断模型应用研究

结合电网络理论及灵敏度分析法建立了接地网故障诊断模型,并运用Matlab编写了变电站接地网故障诊断软件。在四川电网220kV变电站进行现场试验。对诊断所得腐蚀严重的接地网导体支路进行现场开挖。开挖结果与诊断结果几乎吻合,实现了在不停电和不进行开挖的情况下。通过地网拓扑结构图及测量端口电阻高效地完成接地网故障支路的判断,充分证明该诊断方法具有较强的工程实用性。     

基于Tikhonov正则化原理的接地网腐蚀诊断方法

为有效解决接地网腐蚀诊断建模时诊断方程的欠定、病态特性,推导出一种基于Tikhonov正则化原理的总体最小二乘法,并编写了相应的程序。以重庆某110 k V变电站接地网为研究对象进行试验,设置了3组故障来模拟诊断接地网的腐蚀,以重现现场试验条件。结果表明:无论是针对第(1)组不定故障支路数下的腐蚀诊断,还是第(2)组确定故障支路数下的腐蚀诊断,该方法均能快速诊断成功,并满足工程上10%的误差要求;对于第(3)组6条支路同时故障的情况,在适当调整测试方案后,其诊断效果依然可观。相比于传统的遗传算法,所提方法有效避免了交叉、变异等复杂环节,提高了诊断效率。     

电阻抗扫描成像技术在变电站接地网故障诊断中的应用研究

采用电阻抗扫描成像技术对某220 kV变电站接地网的腐蚀和断裂情况进行检测与诊断,检测结果表明:接地网整体阻抗值为43 mΩ,各区域支路阻抗值都在允许范围内,接地网整体接地状况良好。发现Ⅰ区域的8号引下线接地电阻大于50Ω,经过开挖证明此引下线存在严重腐蚀,已与主接地网断开,建议及时修复并采取保护措施。电阻抗扫描成像技术能够对运行多年变电站的接地网腐蚀及断裂状况进行快速有效诊断,减少接地网腐蚀诊断的盲目性和工作量,提高了电力系统运行的安全可靠性。     

微量处理法在变电站接地网腐蚀诊断中的应用

接地网导体的腐蚀乃至断裂是引起接地网事故的根本原因,借助测量及诊断方法及时发现接地网事故的隐患,能减少因接地网腐蚀而造成的损失。为此根据接地网的结构特点和在变电站中的实际情况,建立相应的电路分析模型,应用增量网络法建立灵敏度矩阵和腐蚀诊断方程;提出了微量处理方法,使得足够数量的故障诊断方程在极小的区域内线性化,改进的迭代约束条件保证了每一步迭代值都向着真实支路电阻值逼近以解决方程的非线性问题。实际接地网测试验证了腐蚀诊断程序的可行性,所提出的微量处理方法较好地解决了腐蚀诊断方程的非线性问题,腐蚀诊断结果表明腐蚀支路及其故障倍数的判定基本准确。     

一种基于分层约简模型的含接地引下线的接地网故障诊断方法

为了对接地网水平支路导体和接地引下线的腐蚀情况进行诊断,提出了一种新颖的故障诊断方法。建立了接地网的分层约简模型并得到所有节点都可及的本征接地网。采用蒙特卡罗方法分析了接地网的可测性,将支路分为电阻可以唯一确定的明晰支路和电阻不能唯一确定的不确定支路两类。建议了一种判断测试充分性的方法,指出在充分测试条件下,本征接地网中所有支路的电阻都可以唯一确定。分析了接地引下线电阻对接地网故障诊断的影响,提出了一种根据本征接地网支路电阻的诊断结果对接地引下线进行腐蚀故障诊断的方法,并指出所有接地引下线的电阻都可以唯一确定。在一个60支路的实验接地网上进行了实验验证,接地网明晰支路电阻和接地引下线电阻的最大相对诊断误差分别为4.86%和8.43%,表明所提出的方法是可行的,并且可以较好地诊断出接地网明晰支路和接地引下线的腐蚀状况。     

变电站门型构架对地网腐蚀诊断的影响

指出完整健康的接地网对电力系统的安全稳定运行至关重要。基于特勒根定理和电网络理论,提出了接地网导体腐蚀诊断的计算模型,研究了站内构架对诊断结果准确性的影响。以河南省周口市某110 kV变电站为例进行现场测试,结果表明,考虑钢型构架影响时,不论构架位置如何布置、数目多少,进行腐蚀诊断测试时其附近支路的腐蚀倍数要比不考虑构架影响时低,且腐蚀支路距离构架越近,腐蚀倍数降低越明显;当构架接于腐蚀支路两端时误差最大,而对距离构架较远的腐蚀支路的诊断结果基本上没有影响。     

应用磁感应强度诊断接地网故障的试验研究

为进一步提高变电站接地网导体断点故障的诊断准确度,基于测量接地网地表面磁感应强度的诊断方法,以某35 kV变电站接地网为原型设计和定制了接地网试验模型,对接地网发生导体变细、断裂和脱焊等典型腐蚀故障下的磁感应强度及接地电阻进行了测试分析。试验结果表明:接地网在正常情况与典型腐蚀故障下的接地电阻基本保持不变,而地表面的磁感应强度则随导体状态的变化有明显改变。接地网导体变细时,故障支路的地表面磁感应强度下降明显;接地网存在断裂与脱焊故障时,故障处的地表面磁感应强度则接近于0,但与之相邻的正常支路的地表面磁感应强度则有不同程度的上升。研究结果可为有效诊断因接地网腐蚀而引起典型接地网故障提供依据。     

接地网腐蚀诊断的可信度分析

为更有效地利用接地网腐蚀诊断结果,提出了一种借助可测性矩阵分解进行可信度分析的方法。建立了一个新的可测性矩阵,该矩阵只与接地网拓扑结构和测试信息有关,且不需进行偏导运算,并建立了接地网非线性腐蚀诊断方程,利用高斯–若当消去法从可测性矩阵中得到支路模糊集和完全可测支路集合。提出了利用模糊集中元件诊断结果的倍率分散系数进行可信度排序的方法,并给出了这些元件诊断结果可确诊的3个判断准则。对110kV蒲城变电站接地网仿真测试验证了算法的有效性。     

变电站接地网腐蚀机理分析及腐蚀诊断技术发展现状

在探究变电站接地网腐蚀机理的基础上,对电磁场理论及电网络理论在变电站接地网腐蚀诊断技术进行综合分析,免开挖诊断技术主要是以电磁场原理为基础进行腐蚀诊断和以电网络理论为基础进行腐蚀诊断。最后指出目前接地网腐蚀诊断技术还需进行更加系统和深入的研究,腐蚀诊断的相关标准和规程也亟待建立。     

变电站电缆沟内接地导体对腐蚀诊断的影响

实际地网腐蚀诊断中,难以判断变电站电缆沟接地导体是否与地网相连,或两者相连时具体节点位置不明确,因此,常常忽略变电站电缆沟内导体的影响。通过地网腐蚀诊断软件仿真分析电缆沟导体位置、腐蚀程度、数量以及跨距对腐蚀诊断的影响,并与不考虑电缆沟导体时的诊断结果进行对比。结果表明:当电缆沟导体与主网连接,不论跨度大小,当其与腐蚀支路间距离(D)不大于主网单根支路长度的3倍时,电缆沟导体距腐蚀支路越近,数量越多,腐蚀支路诊断准确度越低;电缆沟导体腐蚀越严重,腐蚀支路诊断结果越接近真实情况。增加电缆沟导体附近增大倍数不明显的支路作为开挖对象,可以提高诊断的准确率。     

基于正则化的接地网断开故障诊断方法

为准确检测接地网断开故障,提出一种基于正则化的接地网断开故障诊断方法。通过向故障诊断目标函数中加入一个罚函数来实现对解的阻尼作用,达到使解稳定的目的,从而解决接地网故障诊断中的病态性问题,实现对接地网断开故障的有效检测。通过实验室实验验证了方法的可行性,实验结果表明所提出的断开故障诊断方法可以有效地检测接地网中单支路断开故障及多支路断开故障状态。现场实验验证了该方法的准确性,实验结果表明所提出方法可以对变电站支路断开故障进行有效检测。     

基于内源式电阻抗成像的接地网缺陷诊断逆问题研究

如何实现对接地网局部支路导体的腐蚀缺陷检测是电力部门一直致力于解决的问题。该文研究了基于电阻抗成像(EIT)技术的接地网场域电阻率分布成像方法,并对接地网腐蚀缺陷进行诊断。首先针对接地网的开域场问题,建立其内源式电阻抗成像正、逆问题模型。其次对于其逆问题的病态性,提出一种基于改进正则化的牛顿-拉夫逊迭代方法对接地网的逆问题进行求解;针对接地网场域的大尺寸和土壤与扁钢电阻率的高对比度问题,提出土壤分离和分区成像的方法,提高了图像的分辨率。最后通过实验对接地网的腐蚀缺陷进行了电阻抗成像诊断,实验结果表明该方法能够对腐蚀缺陷进行准确定位,验证了该方法的正确性。     

基于智能优化算法的牵引变电所接地网腐蚀诊断

牵引变电所接地网为所内电气设备提供可靠接地.气候、温度等外界因素可能会导致接地导体出现严重腐 蚀,对人身安全与设备运行造成威胁.针对上述问题,以电网络理论为基础,推导了接地网的腐蚀诊断方程组,采用 MATLAB/Simulink软件建立仿真模型,利用仿真模型与实际模型互相验证.然后,采用L-M 算法和粒子群算法结合 的智能优化算法进行多次迭代计算,得到腐蚀支路位置和腐蚀倍数.最后,针对６１支路接地网案例,分别进行单支 路和三支路腐蚀诊断,设置腐蚀支路,电阻增大为标称值的２倍,根据上述算法得到腐蚀诊断结果,诊断结果与模型 设置相符,验证了所推荐算法的有效性,为牵引供电系统的安全运维提供了一定参考.     

青藏铁路变电站接地网腐蚀断裂点的判断

由于存在各种原因腐蚀及冻土季节性融冻时的机械应力,青藏铁路沿线变电站的接地网比在平原地区更容易出现接地网导体的腐蚀和断裂。为了掌握接地网导体的腐蚀和断裂情况,利用电网络和矩阵理论,建立了接地网在土壤中腐蚀、断裂点诊断的数学模型。根据优化理论建立了线性目标函数并对建立起来的腐蚀、断裂点判断数学模型进行了求解。通过大量的模拟实验表明,此方法可以有效地发现变电站接地网出现的腐蚀、断裂情况并可准确地定位,为青藏铁路沿线变电站接地网的安全可靠运行提供保证。