接地網(wǎng)電氣連接故障的診斷方法研究.pdf

1、接地是指電氣系統(tǒng)的某些節(jié)點或電氣設(shè)施的某些導(dǎo)電部分與地之間的電氣連接，其目的是利用地作為傳導(dǎo)電流回路的一個元件，從而在任何情況下將電氣連接處的電位固定在某一允許范圍。接地網(wǎng)則是滿足接地要求，保障發(fā)電廠、變電站安全運行的重要設(shè)施，其接地性能一直受到國內(nèi)外電力工作者的重視。
　　 近年來，隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，超高壓、特高壓輸電系統(tǒng)的建設(shè)以及城市電網(wǎng)改造的大規(guī)模進行，接地網(wǎng)的安全問題越來越突出，這就對接地網(wǎng)電氣連接狀況的檢測提出了

2、越來越嚴格的要求。論文詳細地分析了目前國內(nèi)外對接地網(wǎng)電氣連接狀態(tài)進行監(jiān)測的相關(guān)研究成果，并結(jié)合相應(yīng)的診斷技術(shù)，對發(fā)、變電站接地地網(wǎng)電氣連接故障診斷進行了深入的研究，對診斷過程中涉及的理論和工程實現(xiàn)問題進行了較為詳盡的論述。論文的主要研究工作如下：
　　 ①基于接地網(wǎng)支路電阻相對變化量的診斷方程及改進擬牛頓迭代法求解。由于接地網(wǎng)引下線間端口電阻的測量屬于小電阻測量，其測量誤差勢必會極大的影響診斷結(jié)果。論文利用接地網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖及接地

3、網(wǎng)引下線間的電阻測量值，建立了基于接地網(wǎng)支路電阻相對變化量的腐蝕診斷方程，并通過添加正則化因子的改進擬牛頓迭代法求解診斷方程。由于該診斷方程比較的是發(fā)生故障前后不同支路電阻的相對變化量，因此提高了診斷精度，同時改進的擬牛頓迭代法改善迭代過程中Hessian矩陣的病態(tài)程度，解決了已有診斷方程求解方法中由于Hessian矩陣秩虧或者嚴重病態(tài)而導(dǎo)致不能收斂的問題，完善了診斷方程的求解方法、提高了求解速度和準確性。
　　 ②接地網(wǎng)電氣連

4、接故障診斷中，對支路電阻發(fā)生的變化情況進行判斷是確定接地網(wǎng)電氣連接是否完好的基本手段。然而，支路電阻在故障電流作用下，其安全閾值的計算一直是困擾研究者多年的問題。論文提出了結(jié)合有限元法和模擬電荷法對接地網(wǎng)均壓導(dǎo)體及附近土壤的溫度場進行計算的模型，并基于接地網(wǎng)均壓導(dǎo)體電、熱模型進行了接地網(wǎng)電氣連接故障判據(jù)的分析，提出了變電站故障電流通過接地網(wǎng)入地散流時，接地網(wǎng)均壓導(dǎo)體支路電阻相對變化量與故障程度的對應(yīng)關(guān)系。
　　 ⑨發(fā)、變電站接地

5、網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)一般規(guī)模很大，節(jié)點數(shù)和支路數(shù)一般在三位數(shù)以上，而與引下線相連的可及節(jié)點數(shù)一般只有幾十個，因此在實際診斷過程中，如何充分利用可及節(jié)點構(gòu)造診斷方程，并結(jié)合優(yōu)化技術(shù)取得預(yù)期的最優(yōu)解，達到較高的診斷精度就與可測量的端口對選擇緊密相關(guān)。論文引入了網(wǎng)絡(luò)拓撲變換理論，根據(jù)接地網(wǎng)、準元版塊、元版塊、元網(wǎng)絡(luò)、可及接地網(wǎng)和本征接地網(wǎng)6個層次的網(wǎng)絡(luò)分層，設(shè)計了基于ATP-EMTP的仿真平臺，對不同的測量方案進行了比較，優(yōu)化了診斷時測量端口對的選擇，

6、確定了接地網(wǎng)電氣連接故障診斷時實用性強的選擇原則。
　　 ④接地網(wǎng)材料通常為電的良導(dǎo)體，其引下線間的端口電阻值一般在毫歐級，在強電磁環(huán)境中的測量困難。論文引入了采用直流雙臂電橋的四端鈕測量法對接地網(wǎng)端口電阻值進行測量，并設(shè)計了模擬實驗確定了診斷步驟，實驗結(jié)果表明選用此測量方法能準確測量端口間幾毫歐的小電阻，克服了測量的準確性難題，同時也能消除了變電站工頻干擾對測量結(jié)果的影響。
　　 ⑤目前各種接地網(wǎng)電氣連接故障診斷技術(shù)都

7、需要詳盡的接地網(wǎng)設(shè)計資料才能進行，而接地網(wǎng)出現(xiàn)大面積的電氣連接故障一般在多年運行后，其原始設(shè)計參數(shù)很難獲得。論文引入了物探技術(shù)，對探地雷達在接地網(wǎng)電氣連接故障中輔助定位的方法進行了探討，分析了接地網(wǎng)探測的雷達參數(shù)，提出了探測時天線中心頻率、時窗、采樣率、測點點距、天線間距及測網(wǎng)布置的選擇方法；提出了基于雷達探測數(shù)據(jù)的接地網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)重構(gòu)方法，開發(fā)了接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)測量系統(tǒng)，成功的解決了接地網(wǎng)電氣連接故障診斷中一直無法克服的接地網(wǎng)原始結(jié)構(gòu)參數(shù)