接地網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)點或電氣設施的某些導電部分與地之間的電氣連接，其目的是利用地作為傳導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施，其接地性能一直受到國內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)的建設以及城市電網改造的大規(guī)模進行，接地網的安全問題越來越突出，這就對接地網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外對接地網電氣連接狀態(tài)進行監(jiān)測的相關研究成果，并結合相應的診斷技術，對發(fā)、變電站接地地網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果。論文利用接地網拓撲結構圖及接地

3、網引下線間的電阻測量值，建立了基于接地網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。論文提出了結合有限元法和模擬電荷法對接地網均壓導體及附近土壤的溫度場進行計算的模型，并基于接地網均壓導體電、熱模型進行了接地網電氣連接故障判據的分析，提出了變電站故障電流通過接地網入地散流時，接地網均壓導體支路電阻相對變化量與故障程度的對應關系。
　　 ⑨發(fā)、變電站接地

5、網拓撲結構一般規(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)點構造診斷方程，并結合優(yōu)化技術取得預期的最優(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。論文引入了網絡拓撲變換理論，根據接地網、準元版塊、元版塊、元網絡、可及接地網和本征接地網6個層次的網絡分層，設計了基于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、確定了接地網電氣連接故障診斷時實用性強的選擇原則。
　　 ④接地網材料通常為電的良導體，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端口電阻值進行測量，并設計了模擬實驗確定了診斷步驟，實驗結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果的影響。
　　 ⑤目前各種接地網電氣連接故障診斷技術都

7、需要詳盡的接地網設計資料才能進行，而接地網出現(xiàn)大面積的電氣連接故障一般在多年運行后，其原始設計參數(shù)很難獲得。論文引入了物探技術，對探地雷達在接地網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、天線間距及測網布置的選擇方法；提出了基于雷達探測數(shù)據的接地網拓撲結構重構方法，開發(fā)了接地網結構參數(shù)測量系統(tǒng)，成功的解決了接地網電氣連接故障診斷中一直無法克服的接地網原始結構參數(shù)