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。     

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.     

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。     

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。     

接地网腐蚀故障诊断可测性分析

接地网支路电阻的可测性是由网络的拓扑结构和可及节点分布决定的,与支路的电阻值无关。由此提出了一种适用于接地网腐蚀诊断的可测性分析方法,利用网络变换先消去不可及节点,然后反向推导,逐步确定各条支路的可测性。在此基础上提出了诊断可信度指标,指示各条支路诊断结果的可信程度,并构造了可信度计算公式。诊断结果验证了这个方法的有效性,并且可信度指标能够较好地反映诊断结果的误差情况。可测性分析和可信度指标可以给工程人员的实际诊断工作提供有价值的信息。     

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。     

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。     

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。     

基于分区的接地网故障诊断及其测试方案优化

为了提高故障诊断效率,提出了一种基于节点分区的方法,将本征接地网拆分成若干小规模子网络求解.推导出关于本征支路电导的线性方程组,避免了求解非线性方程的迭代过程.为提高测试效率,提出采用计算机控制的自动化测试系统.基于动态规划的思想,探讨了常规测试设备时测试方案的生成方法.在60条支路的实验接地网上进行验证,结果表明建议的方法是可行的,能够减少测试次数并提高测试效率.     

测量误差对接地网故障诊断影响的分析

为分析测量误差对接地网故障诊断结果的影响,将导体的腐蚀程度分为4个等级。对给定的测试方案,分别对接地网设置各种故障,并采用均匀分布的随机数反映测量误差的分布。在此基础上反复进行故障诊断计算,对诊断结果分析和统计,得出各个支路故障的诊断可信度、误判及漏判可能性和支路分辨率等指标。提出了根据提出的指标改进测试方案和算法以提高接地网故障诊断结果准确性的方法,并给出一实例说明方法的可行性,分析结果表明,提出的指标能反映测量误差对接地网故障诊断结果的影响,综合利用诊断指标提高了接地网故障诊断精度。     

基于特勒根定理的接地网腐蚀诊断研究

接地网是保证电力系统可靠运行、保证工作人员以及电气设备安全的关键设施,一旦接地网因腐蚀等原因发生故障,将危及电力系统安全运行。针对接地网腐蚀故障,基于特勒根定理,建立接地网故障诊断方程并利用迭代法求解,辨识发生腐蚀故障的支路。实验结果表明,该方法能够有效判定接地网腐蚀故障,提高电力系统接地网的运行可靠性。     

接地网接地引下线腐蚀故障的分区诊断方法

为了准确地估计接地引下线的腐蚀状况,基于分层约简模型将接地网分解为若干分区,并提出一种接地引下线电阻分区测试与诊断方法。对于每个分区,首先在该分区之外选择足够多的激励位置并分别进行面向公共节点的测试,根据测试结果确定出该分区内各条本征支路电导的比例系数。然后,将激励源的一端分别与各条非公共节点相连,并分别补充1组面向公共节点的测试,就可以分别诊断出各条非公共节点接地引下线的电阻。证明了公共节点的接地引下线电阻无法通过面向该公共节点的测试诊断得到,并提出了一种换区求解法解决了公共节点的接地引下线诊断问题。在一个60支路的实验接地网上进行的实验验证结果表明:提出的方法是可行的并且具有较高的诊断精度。     

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。     

基于电磁感应原理的变电站接地网腐蚀诊断方法

为提高变电站接地网腐蚀诊断的效率和精度,提出一种新的诊断方法。基于有限元方法,计算激励电流在地表激发的磁感应强度,通过仿真计算,分析土壤结构对地表磁感应强度的影响;通过接地网的两下引导体直接注入和抽出异频的正弦波激励电流,基于电磁感应原理测量地表磁感应强度分布,诊断网格导体腐蚀变细和断点故障;结合变电站实际的电磁干扰环境,设计磁感应强度测量系统。实验和现场检测结果表明所提方法简便、有效,诊断系统满足测试需要,可用于工程实际。     

风电机组发电机轴承电腐蚀故障的分析诊断

电腐蚀故障是风电机组发电机轴承的常见故障模式,电腐蚀故障通常分布在整个轴承滚道上,产生的振动响应信号中故障冲击特征往往不如局部故障明显,因此容易被忽视。针对电腐蚀故障振动信号的这种特点,采用一种最小熵解卷积方法对振动信号进行预处理,增强信号中的故障冲击成分。然后再应用包络谱分析方法提取故障特征信息,以提升故障诊断的效果。论述了最小熵解卷积方法的基本原理和实现流程,将该方法应用于一台实际风电机组发电机轴承的电腐蚀故障诊断中,通过对实测振动信号的分析处理,实现了电腐蚀故障的识别诊断,验证了最小熵解卷积方法对故障信息增强的使用效果。