變電站接地網接地性能及其故障診斷成像系統研究

曾曉 王杰 寧俊保

摘要：變電站接地網連接故障將在一定程度上影響電力系統的穩定運行，因而針對故障問題的產生，應深化對此問題的研究。文章從變電站接地網接地性能分析入手，闡述了變電站接地網故障診斷成像系統實現路徑，旨在推動當代電力行業的進一步創新與發展。

關鍵詞：變電站;接地網;接地性能;故障診斷成像系統;電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM862 文章編號：1009-2374（2016）04-0009-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.04.005

隨著現代化科學技術的不斷發展，接地網的安全性問題逐漸引起了人們的關注。為此，當代變電站在發展的過程中應提高對此問題的重視程度，應從故障診斷成像系統開發入手營造一個良好的接地網運行環境，且就此滿足當代居民用電需求，達到最佳的電能供給狀態。以下就是對變電站接地網接地性能及其故障診斷成像系統的詳細闡述，望其能為當代發電廠等領域的健康穩定發展提供有益參考。

1 變電站接地網接地性能分析

就當前的現狀來看，變電站接地網在發展的過程中逐漸實現了安全接地性能，即變電站在實際運行過程中引進了電力系統安全檢測設備，繼而通過對系統運行數據的分析全面掌控到系統運行現狀，并及時檢測出接地不良問題，避免其問題的突顯影響到系統操作人員的人身安全。此外，在變電站發展過程中為了突顯出其安全性能，強調了充分考慮地面電位梯度所帶來的危害性，最終由此達到良好的變電站接地網接地狀態。

2 變電站接地網故障診斷成像系統實現路徑

2.1 規范接地網故障診斷算法

在變電站接地網故障診斷成像系統實現過程中，規范接地網故障診斷算法是非常必要的。對于此，要求相關技術人員在對故障診斷成像系統進行操控的過程中應著重強調應用牛頓拉夫遜法即NR法的重要性，且應注重在接地網故障診斷計算中充分利用非線性方程即f（x）=0泰勒，如下：

此方程式即表示f（x）在xk處有二階導數存在的情況。此診斷方法的運用可在一定程度上提高診斷結果的精準性，為此，應提高對其的重視程度。此外，Tikhonov正則化處理也是接地網故障診斷算法之一，即其可實現對求逆問題的有效處理。為此，應注重將其應用于接地網故障診斷中，便于相關技術人員在故障問題診斷過程中能及時發現接地不良問題，對其展開行之有效的處理，穩固變電站接地網運行狀態。

2.2 完善測量方式

在變電站接地網故障診斷中測量方式的完善應從以下三個方面入手：第一，在變電站接地網故障診斷中應用基于二電極法的電阻測量方法是非常必要的，此種測量方法的應用要求相關技術人員在故障診斷過程中應設定電路中某一電阻為待測電阻，繼而由此構建相應的等效模型，同時通過電壓表測量電壓的方式來對接地網運行現狀展開細致的分析;第二，基于四電極法的電阻測量也是變電站接地網故障診斷測量方式中的一種，其在故障診斷中的應用可在一定程度上減少電路中特定電阻對測量結果的影響，繼而提升測量結果的精準性;第三，基于四電極法的16通道循環測量方式應用優勢即體現在其可在一定程度上緩解測量精準性及效率問題。同時，16通道循環測量方式對測量次序提出了更高的要求，為此，應提高對其的重視。

2.3 開發軟件系統

在變電站接地網故障診斷成像系統構建中開發軟件系統也是至關重要的，對于此，首先要求當代電力部門在發展的過程中應結合MATLB Engine構建多層土壤參數反演功能模塊，且在反演程序中將所要測試的對象名稱輸入到其中，繼而通過程序運行查找出相應的計算結果，并將計算誤差控制到最小狀態，形成良好的土壤參數反演結果計算成效。此外，在軟件開發過程中接地網未知拓撲重構模塊的構建也是非常必要的，其可通過MATLB Engine與MATLAB混合編程相結合的方式對接地網未知拓撲進行細致的推理，最終全面掌控接地網未知拓撲可行性，達到規范化的變電站故障診斷狀態。另外，接地網故障診斷成像功能模塊也是軟件系統中的重要組成部分，其要求相關技術人員在軟件系統開發過程中應依據變電站接地網接地狀況對接地網進行建模處理，并設置接地網測量參數，實現軟件系統的良好運行。

2.4 完善硬件系統

變電站接地網故障診斷成像平臺硬件系統的構建應從以下兩個方面入手：第一，由于在變電站接地網故障診斷中對接地網恒流源的穩定性提出了更高的要求，因而在此背景下，相關技術人員在對故障診斷成像平臺進行實際操控的過程中應注重規范激勵電流源模塊設計，繼而由此實現測量裝置的有效控制，并確保微控制器D/A能始終處在穩定的運行狀態，最終提升功率電阻輸出電流的穩定水平;第二，由于開關模塊有助于對控制系統的合理切換，因而在硬件系統完善過程中應注重對其的合理化設計。

3 鐘管變電站接地網綜合分析

3.1 鐘管變電站現場測量

土壤視是鐘管變電站現場測量中的一種，其是基于Wennner四電極法而實現的，因而相關工作人員在實際測量的過程中應提高對其的重視程度，最終達到良好的變電站現場測量狀態。例如，浙江省湖州市鐘管變電站在電阻率測量過程中即始終秉承現場測量原則，并基于接地搖表的基礎上展開了相應的測量行為，同時將測量所得電極間距記錄了下來（單位為：m），為0.4、1、1.4、2、2.4、3、6，對應的電阻率測量值分別為（單位為：Ω·m）446、470、510、580、445、375、275。接地網節點電壓測量也是鐘管變電站現場測量的一種表現形式，即其要求相關技術人員在現場測量的過程中應以劃分施工編號的方式完成測量行為，達到精準化數據測量狀態。

3.2 鐘管變電站土壤特性分析

在鐘管變電站接地網綜合分析中對變電站土壤特性展開分析行為也是至關重要的，對于此，要求相關技術人員在土壤特性實驗過程中應注重將無效數據剔除出去，以此來提高數據分析結果的精準性，同時為技術人員提供良好的數據參考，促使其在數據分析過程中能全面掌控到變電站的土壤特性，繼而在其運行過程中出現相應故障問題可結合其土壤信息對故障問題展開行之有效的解決。此外，為了達到鐘管變電站土壤特性分析目的，要求相關技術人員在土壤特性實驗過程中應注重依據實際狀況構建相應的土壤模型，最終依據土壤模型對其特性展開綜合分析行為。另外，在土壤模型參數反演計算過程中將產生一定的誤差，為此，在模型分析過程中應提高對其的重視程度。

3.3 鐘管變電站接地網故障診斷成像

鐘管變電站接地網故障診斷成像亦有助于鐘管變電站接地網綜合分析行為的展開，因而應提高對其的重視程度。例如，浙江湖州鐘管變電站在對自身實際運行情況進行綜合分析的過程中即強調了故障診斷成像的應用，并在對開關場區進行布置的過程中將接地網節點電壓合理劃分為4組，繼而通過不同組間測量的方式達成了接地網故障成像診斷目的。從以上的分析中可以看出，在鐘管變電站綜合分析過程中強化鐘管變電站接地網故障診斷成像的實現是非常必要的，因而應將其落實到實踐實驗項目中，達到最佳的接地網故障分析狀態。

4 變電站接地網接地性能分析裝置實例

4.1 成果

隨著社會的不斷發展，接地網故障診斷問題逐漸引起了人們的關注。為此，為達到良好的隱患診斷效果，國網河北省電力公司檢修分公司在發展的過程中即提高了對接地網故障診斷的重視程度，并致力于開發變電站接地網接地性能分析裝置，繼而通過對該裝置的應用逐漸緩解了變電站實際運行過程中凸顯出的接地不良等問題，最終達到了良好的運行狀態。就變電站接地網性能分析裝置實際運行現狀來看，其在運行過程中嘗試了對異頻特種電源系統的應用，并在此基礎上有效結合了軟件系統功能，最終達到了精準化接地網接地性能分析狀態。同時，該裝置的構建是基于地表面磁感應強度分布特征達到的性能分析目的，因而相關技術人員在對裝置進行操控的過程中必須強化與其運行特點的有效結合。

4.2 主要技術創新點

經過大量的實驗研究表明，變電站接地網接地性能分析裝置技術創新點主要體現在以下三個方面：第一，在裝置設計過程中實現了工作頻率自由交換模式，即相關技術人員在對裝置進行操控的過程中可在300～400Hz范圍內對電流源系統工作頻率進行調整，以期其能達到最佳的運行狀態;第二，改善分布測量系統也是該設備突顯出的技術創新點之一，即在此基礎上可將測量誤差降至最低，繼而由此為相關技術人員系統操控行為的展開提供有利的數據參考;第三，缺陷探測技術的應用也達到了裝置改良目的，即確保相關技術人員在對裝置進行應用的過程中可精準檢測出接地網運行中存在的故障問題，最終可實現對其故障問題的有效解決。

5 結語

綜上可知，近年來，變電站接地網故障診斷成像系統逐漸引起了人們的關注，因而在此背景下為了給予人們一個良好的用電環境，要求變電站在實際運行過程中應提高對故障診斷問題的重視度，且應從完善硬件系統、開發軟件系統、完善測量方式、規范接地網故障診斷算法等途徑入手緩解傳統變電站接地網故障診斷中凸顯出的問題，達到高水平的故障診斷狀態。

參考文獻

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（責任編輯：周 瓊）