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.     

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。     

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。     

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。     

基于蒙特卡罗模拟的接地网支路可测性分析的改进方法

为了确保基于蒙特卡罗的接地网支路可测性分析结果的正确率并提高分析速度,提出一种改进方法.在对一批随机生成的各条支路电阻取值样本分别进行仿真故障诊断的基础上,采用最小生成树算法对明晰与不确定支路进行自动判别.探讨了补充明确顶点、迭代初值调整、支路二次分类、相近样本调整和理想样本自动生成等改进措施.以一个60条支路的接地网为例,详细说明了所建议方法并分析了各项措施的必要性和可行性,结果表明:所提出的各项改进措施都是可行的和有效的,并且能够避免人为选取阈值对支路可测性分析带来的影响、有效地提高判别正确率和减少判别处理时间.     

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。     

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。     

接地网故障诊断的分布式处理方法

已有的大规模接地网故障诊断算法的计算量非常大,导致计算时间很长,在实际应用中很不方便。为了解决该问题,笔者在已有的故障诊断方法基础上,提出了一种利用计算机局域网络的分布式算法。由主模块控制并发送所需计算的样本到分散在各台计算机上的各个从模块,各个从模块进行并行运算,并反馈运算结果至主模块。主模块在将所需要的结果全部收集完整后进行分析处理得到最终的结果。详细论述了接地网可测性分析、不确定支路取值范围估计以及新建接地网监测极优化布置这三个算法的分布式处理过程。以一个具体的60条支路的实验接地网为例,基于一个具有5台计算机的局域网,采用提出的方法进行了分析,并与已有方法进行了比较,结果表明所提出的分布处理方法是可行的,并且能大幅提高处理速度。     

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。     

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。     

基于人工蜂群算法优化支持向量机的接地网腐蚀速率预测模型

为了提高接地网腐蚀速率预测的精确度,在建立预测模型的过程中,首先对接地网进行了基于电网络理论的腐蚀诊断过程,并以经过诊断之后确定的腐蚀支路位置为采样点。考虑到仅以土壤理化性质反映接地网腐蚀速率的局限性,在接地网腐蚀诊断结果的基础上,提出接地网电阻平均增长速率作为预测模型的输入特征量之一。建立了基于人工蜂群优化支持向量机的接地网腐蚀速率预测模型,测试结果显示相对BP神经网络模型和广义回归神经网络模型,所提模型的预测结果精确度和稳定性更高,表明了对于解决接地网腐蚀速率预测问题,所提模型具有良好的适用性。     

基于节点撕裂和化学反应优化算法的接地网故障诊断

针对接地网故障诊断准确率不高的问题,结合电网络理论、虚拟分子理论和化学反应优化算法,提出了基于节点撕裂和化学反应优化算法的接地网腐蚀故障诊断方法。根据接地网的拓扑结构,将接地网撕裂成若干个子网络和自由支路,建立故障诊断多目标优化模型;将Logistic映射融入化学反应优化算法中,构建了一种新的化学反应优化算法,并运用该算法对所构建的故障诊断模型进行求解。仿真结果表明,所提方法故障诊断准确率高,能有效诊断接地网故障。