接地网故障诊断可测性指标体系的分析及应用

定义了接地网故障诊断的4类可测性指标即结构可测性、测试可测性、状态可测性和干扰可测性,采用不确定度反映支路和接地网的不确定程度。对于结构可测性、测试可测性和状态可测性分析,采用不确定支路个数反映接地网可测性高低。采用测试明晰支路的平均不确定度反映综合干扰对接地网故障诊断结果的影响程度。提出了基于Monte-Carlo方法的结构可测性、测试可测性和干扰可测性分析方法。对一个具有60支路的接地网进行了结构可测性、测试可测性和干扰可测性分析,结果表明:提出的方法是可行的并且对于优化测试方案和科学利用诊断结果具有指导意义。     

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。     

基于蒙特卡罗的接地网故障诊断可测性分析

为了分析接地网故障诊断的可测性,提出了一种基于蒙特卡罗的评估方法.在合理范围内,随机设置接地网各条支路的电阻,采用迭代最小二乘法进行故障诊断,计算各条支路诊断结果的平均相对误差和相对标准差.直至达到期望的精度要求.相对标准差小于给定阈值的支路被判定为明晰支路,其余支路被判定为不确定支路.一个60条支路的接地网诊断结果验证了提出方法的可行性.同时该方法表明接地网故障诊断的可测性是可以预计的.可测性研究对于优化测试方案和科学利用诊断结果具有指导意义.     

接地网腐蚀故障诊断的可测性研究

为研究接地网故障诊断的可测性,提出了一种利用接地网拓扑变换的分析方法。将接地网分解为若干以可及节点为边界的元版块,根据电路网络理论削去不可及节点后得到对应的元网络,对所有元网络进行网络综合得到只含可及节点的可及接地网,进一步约简得到可及节点间最多只含一条支路的本征接地网。根据支路电阻的唯一确定性,将支路分为明晰支路和不确定支路两类,给出其判别方法,确定了不确定转化为明晰的原则。根据叠加原理和互易定理,归纳出进行独立激励并获得不重复量测数据的原则,还给出了接地网故障诊断独立方程数目以及获得独立方程的方法。结合一个实例详细说明了所提出的方法并设置了两组代表性故障进行分析计算,结果验证了所提出方法的正确性,并表明接地网故障诊断的可测性是可以预计的,可测性研究对于优化测试方案和科学利用诊断结果具有指导意义。     

利用分块模型的接地网撕裂法故障诊断

为了便于接地网故障诊断,通常对大规模的接地网采用电路网络理论中的撕裂法进行分解,从而将大规模的接地网撕裂分解成若干个小规模子网络分别诊断,以提高诊断效率。然而传统的撕裂方法会对撕裂边界的接地网支路的故障诊断可测性产生影响。因此分析了传统撕裂法对接地网故障诊断可测性的影响原因,提出了一种基于分块模型理论的分块撕裂故障诊断方法,从而避免了传统撕裂方法对接地网诊断时的可测性影响。首先定义了块及其原形、不确定支路组及其原形等概念,在此基础上,提出了一种接地网分块撕裂的基本原则和分块故障诊断方法。在各个块中,基于面向各个节点分区的测试数据,采用线性最小二乘法求解与各块相关的本征支路电阻,确定各块中的明晰支路电阻,对于不确定支路还可采用二分法求出不确定支路电阻的取值范围。提出的方法将接地网拆分成若干个小规模的子网络进行求解,不仅可以提高计算效率,还可减少量测误差对测试结果的交叉干扰影响,且避免了以往求解本征支路电阻的非线性迭代过程。在陕西渭南东330 kV变电站的一个38条支路的实验接地网上进行了实验验证,结果表明所建议方法是可行的,能够有效减少测试工作量,提高故障诊断效率。     

接地网导体腐蚀故障诊断测试方案

为了科学地确定接地网腐蚀故障诊断中的测试方案,提高诊断结果的准确度,在最大电压公理的基础上提出并证明了3个推论并指出,在给定量测位置的条件下,若要使量测电压对某条支路电阻的变化最敏感,则恒定直流电流源必须加在该支路上;当恒定直流电流源加在某条支路上时,该支路两端电压对该支路电阻的变化最敏感。提出了一种将恒定直流电流源分别加在各条本征支路两端同时量测相应本征支路两端电压的理想最优测试方案,该方案是充分的,且具有诊断结果对误差不敏感、抗干扰性强和信号大便于检测的优点;讨论了实际应用中接地引下线自身电阻的问题,并建议了一种次优测试方案。以一个60支路的实验接地网为例进行了验证,结果表明提出方法是正确的和可行的,并且能够提高接地网故障诊断的抗干扰性和准确度。     

一种线性的接地网故障诊断新方法

提出了一种采用参数识别法将接地网等效为电阻网络进行故障诊断的方法。根据接地网可及节点的分布位置将其约简为本征网络。采用建议量测方案,根据特勒根定理建立线形方程组直接求解本征网络的支路电阻,在此基础上通过逐层上溯的方法精确获取可以约简为该本征网络的接地网支路电阻信息,达到接地网故障诊断的目的。采用数值法对给定接地网在已知可及节点位置条件下各条支路诊断结果的可靠性分析,给出了接地网各支路诊断结果可靠性判断的通用方法。以一个中规模的36节点实验接地网验证了所提出方法的可行性。     

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。     

一种线性的接地网故障诊断新方法

提出了一种采用参数识别法将接地网等效为电阻网络进行故障诊断的方法.根据接地网可及节点的分布位置将其约简为本征网络.采用建议量测方案,根据特勒根定理建立线形方程组直接求解本征网络的支路电阻,在此基础上通过逐层上溯的方法精确获取可以约简为该本征网络的接地网支路电阻信息,达到接地网故障诊断的目的.采用数值法对给定接地网在已知可及节点位置条件下各条支路诊断结果的可靠性分析,给出了接地网各支路诊断结果可靠性判断的通用方法.以一个中规模的36节点实验接地网验证了所提出方法的可行性.     

可及节点偏移对接地网故障诊断影响及修正

因接地引下线就近归算到网络交叉点上造成可及节点位置偏移,会对故障诊断产生影响,故采用蒙特卡罗法随机设置支路电阻向量作为样本,分析了该偏移对支路电阻诊断准确性和可测性的影响,还提出了一种基于禁忌搜索的修正方法,将可及节点位置偏移时的诊断结果作为禁忌搜索算法的初值,以观测电压向量与修正后电压向量之差的二阶范数最小为目标函数,对可及节点位置偏移造成的影响进行修正,并对修正效果进行定量评价。以一个60支路的实验接地网的验证结果表明,该方法可行且即使在支路导体存在一定程度不均匀腐蚀条件下,仍能收到较好的修正效果。     

基于网络拓扑分层约简的接地网腐蚀故障诊断

为了更有效地利用接地网故障诊断结果,提出了一种基于网络拓扑变换的接地网分层约简方法。将接地网分为准元版块、元版块、元网络、可及接地网和本征接地网等层次。将支路分为明晰和不确定两类,明晰支路的电阻可以唯一确定,而不确定支路的电阻不能准确获得。提出了支路明晰与不确定的判别方法,论述了一种从本征接地网开始,逐层上溯确定各个层次的明晰支路电阻的方法。建议了一种确定不确定支路电阻最优解和可能取值范围的方法。以一个60支路的实验接地网为例进行了验证,故障诊断结果表明提出方法的正确性和可行性。     

基于蒙特卡罗分析的接地网故障诊断算法评价

为了客观地认识和比较各种接地网故障诊断算法,基于蒙特卡罗方法,在一个60支路的接地网上,以完备的测试方案通过随机改变各支路电阻值和迭代初值的方式生成检验样本,以各支路电阻的相对累积误差均值和其标准差为评价指标,对迭代最小二乘法、非线性最小二乘法和禁忌搜索法三种接地网故障诊断算法进行了评价和对比。结果表明:迭代最小二乘法能够得到准确的明晰支路诊断结果,且与初值的选择无关;非线性最小二乘法和禁忌搜索法的诊断结果与初值的选择关系密切,若其初值的选择不恰当,则不能得到准确的诊断结果。     

基于禁忌搜索的接地网故障诊断

为了诊断接地网腐蚀情况,提出了一种基于禁忌搜索算法的接地网故障诊断方法。采用轮换激励位置和每处激励多处测量的方法,使可及节点得到更充分利用,观测信息显著增加。以可及节点间测量电压与估计电压偏差的平方和最小为适配值函数,以各个支路电阻的原始设计值为初始解,以支路电阻为禁忌对象,对各支路分别以某个确定步长增加和减少支路电阻的策略进行邻域搜索,并运用全局形式的藐视准则。对一个60支路的实验接地网分别选择15处以10A直流电流源进行激励,分别测量89处电压,运用提出的方法进行数据分析和故障诊断。结果表明,提出的方法可行,且具有对测量误差敏感性低的特点。     

可及节点位置偏移条件下接地网故障诊断的研究

为了在可及节点存在偏移的条件下对接地网进行较好的故障诊断,基于分层约简模型,分析了直接利用待测试接地网和其对应的镜像接地网进行故障诊断的可测性,论述了一种基于禁忌搜索算法的可及节点位置偏移修正方法,建议了进行接地网故障诊断的4种模式。以一个60支路的实验接地网为例进行了验证和说明,结果表明,直接利用待测试接地网进行故障诊断所得到的明晰支路所占的比例较大,但是测试工作量也大得多;建议的可及节点位置偏移修正方法是可行的;将待测试接地网故障诊断与其镜像接地网上修正可及节点偏移的故障诊断相结合,能够进一步提高明晰支路所占的比例。     

一种规则与数值方法相结合的接地网支路可测性分析

在接地网的分层模型基础上,分析了已有文献提出的完全基于规则的接地网支路可测性判断方法的局限性,指出仅仅采用规则不能确保各种情况下支路的可测性都得到正确判断.建议了一种数值方法,克服了已有规则的局限性,在此基础上,建立了一种规则和数值方法相结合的可测性分析迭代流程.以一个60支路的实验接地网为例进行了验证,结果表明提出的方法是正确的和可行的.     

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。