安防之家讯：cript>电力系统接地网故障诊断
张晓玲黄青阳
(福州大学福州350002)(泉州电业局泉州362000)
摘要本文对电力系统发、变电站接地网故障诊断进行了研究，应用电网络理论和矩阵理论建立故障诊断方程，将能量最低原理、优化技术等有效地应用于接地网故障诊断，结合多激励法，从而有效地解决了欠定方程的求解问题；同时通过算例分析验证了该方法的正确性、可行性及实用性；讨论了可及节点数量变化对诊断结果的影响。关键词接地网优化技术故障诊断多激励法1引言电力系统的接地网是维护电力系统安全可靠运行、保障运行人员和
电气设备安全的重要措施，但往往由于接地网的均压导体的腐蚀、断裂或者漏焊等故障，引起或扩大事故，带来巨大的经济损失和不良的社会影响。由故障诊断学理论可知,无论采用哪种方法建立起来的故障诊断方程均是欠定方程或病态方程。对于电力系统的接地网，由于其可及节点是有限的,建立的故障诊断方程无疑也是欠定方程，欠定方程的求解问题一直是故障诊断学里讨论的问题，并没有最终得到解决。因此，本文结合电网理论、矩阵理论、优化技术、能量学原理及多激励法对接地网的故障诊断问题进行讨论。2故障诊断方程的建立地网的平面结构如图1所示，设有n个独立节点，b条支路，m个可及节点。忽略电感和电容的影响，可以将地网等效为纯电阻性线性网络N，如图2所示。
2.1灵敏度矩阵的求解由电网络理论的节点分析法可得：其中，A为节点关联矩阵，In为节点的电流源激励列向量(非激励接点的电流值为0)，Yb是支路导纳矩阵(该矩阵是对角阵，对角元素为Rj的倒数，其余元素为0，Rj是地网均压导体的支路电阻值，对于实际地网，可以根据地网的平面施工图计算得到），Vn为节点电压列向量，Yn是节点导纳矩阵。由上面三个关系式可以推得单个支路电阻的变化对节点电压的影响，即对(3)式求Rj的偏导数，得由(5)式可得 当给定地网的设计值或标称值，可通过（7）式计算每一条支路电阻变化时每个节点电压的变化量，方程右端的Vn代表节点电压的理论计算值或标称值，由(3)式求得。由于Yb为对角矩阵，其对角元素为Rj的倒数，其余均为0，则于是可得每一条支路电阻(Rj)变化时对节点电压Vn的影响，如果用0.01Rj乘上述矩阵的每一项，可得到Rj变化1时对节点电压Vn的影响。由上述方法求得的矩阵Vnb为n×b维矩阵，从中取出与m个可及节点有关的行向量，组成一个新的矩阵Vmb，并称此矩阵为灵敏度矩阵，其中各元素Vij代表的物理意义为当对可及节点施加激励时，第j个支路电阻的变化，对测量节点i电压的影响值；而传统的灵敏度矩阵是通过测量可及节点间的电阻建立的，由于此电阻值较小，因此对
仪器仪表的精度要求较高，同时测量误差的影响也较大。2.2故障诊断方程的确定采用故障诊断学里的参数识别法［2］建立故障诊断方程，其故障参量为每段导体电阻增量的百分比。如果令Zn=,Zmn是Zn中取出的与m个可及节点有关的行向量组成的阻抗矩阵，令m个可及节点电压列向量的理论计算值为Vm，测量值为其增量为ΔVm，于是有由式(9)与灵敏度矩阵Vmb可建立故障诊断方程:
其中X是b维列向量，Xj代表第j段导体电阻增加倍数，由于它是一个相对量，故可以直接用于故障诊断。3故障诊断方程的求解当电流通过接地网的接地引线流入大地时,其电流是按恒定电流场原理进行分布的,但是仍然满足能量最低原理,如果施加直流源(由于电感和电容不消耗能量,交流源也适用),可以忽略电感及电容的影响,且地网中的主要能量损耗是由均压导体的发热引起。 假设地网中每段导体的实际电阻为:=Rj0·(1 Xj)整个地网能量损耗表达式为：由于能量损耗最小，即是求P的极小值Pmin。将以上整个推导过程中的矩阵形式，写成其分量表达式，则故障求解式由约束条件和目标函数两部分组成，而其中的约束条件由故障诊断方程的等式约束和电阻增量的非负约束所组成，即(12)和(13)式所组成的表达式。[1][2]下一页
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