基于故障支路端口特性定理的變電站接地網(wǎng)電磁聯(lián)合故障診斷

王永翔， 陳 冠， 范麗君， 袁思遠， 王 昕

(1.上海交通大學電工與電子技術中心, 上海 200240，2.國網(wǎng)上海市電力公司嘉定供電公司，上海 201800)

0 引 言

變電站接地網(wǎng)是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，起到分散漏電流、保護工作人員人身安全、保障設備有效接地的重大作用[1,2]。我國變電站一般采用鍍鋅鋼材料的導體，將其埋設在地下約0.5 m到2 m深的位置，由于施工不規(guī)范、土壤腐蝕性大[3]、泄漏電流電動力等緣故，可能會出現(xiàn)虛焊漏焊、腐蝕、斷裂等故障，此時接地網(wǎng)的接地性能顯著下降[4]，危及系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行[5]。

目前，工程實踐中對變電站接地網(wǎng)的常用診斷方法是從地表測量電阻[6]，當電阻值超過閾值時，對于全部接地網(wǎng)進行大面積開挖[7]。這樣做不僅耗費大量的人力物力，而且需要停電檢修，影響了電力系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運行[8]。

近年來國內外研究人員一直尋求在不開挖的方法[9]。一些新興的技術在這方面取得了一定的進展，包括：超聲波探傷法、電網(wǎng)絡分析法、磁場分析法等。超聲探傷法利用超聲波的反射特性對接地網(wǎng)故障進行定位，但在接地網(wǎng)形變不明顯時誤差較大，診斷精度低[10]。電網(wǎng)絡分析法的基本原理是用電路理論求解節(jié)點電壓方程[11]，在診斷方程組病態(tài)、欠定的時候常采用迭代法[12]、Tikhonov正則化算法[13-14]等方法，求得總體最優(yōu)解[15]。單一的電網(wǎng)絡分析法的優(yōu)點是測量方便，只需對地表的接地引下線進行電氣測量，但是這一方法嚴重受限于可及節(jié)點的數(shù)量。當可及節(jié)點數(shù)量遠少于總節(jié)點個數(shù)時，會導致建立的診斷方程組高度欠定，只能依賴于正則化的方法得到方程的最優(yōu)解，無法尋求精確的唯一解。……