1、接地網(wǎng)故障診斷,劉 健 陜西電力科學(xué)研究院總工程師 教授、博士生導(dǎo)師、博士、 Senior Member, IEEE 百千萬人才工程國家級人選、國務(wù)院政府特殊津貼專家,主 要 內(nèi) 容,接地網(wǎng)故障診斷的意義 接地網(wǎng)故障診斷的困難 基于可測性的故障診斷 接地網(wǎng)故障診斷測試 小 結(jié),接地網(wǎng)故障診斷的意義,1,接地網(wǎng)故障診斷的意義,隨著系統(tǒng)容量不斷增大，短路電流水平逐年增大，對接地裝置的參數(shù)要求有所提高。,與接地網(wǎng)相連的110kV變電站設(shè)備,與接地網(wǎng)相連的750kV變電站設(shè)備,接地網(wǎng)是電力設(shè)備的重要保護(hù)設(shè)施，埋在地下，起著快速泄放故障電流、雷擊電流和提供零電位參考點(diǎn)等重要作用，對保障人身和設(shè)備安全有著

2、重要的意義。,接地網(wǎng)故障診斷的意義,我國變電站接地網(wǎng)普遍用鍍鋅鋼制成，因腐蝕、焊接不良而造成的缺陷時(shí)有發(fā)生，為進(jìn)一步提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性，科學(xué)合理的狀態(tài)評價(jià)愈顯重要。 如: 2006年，我省銅川地區(qū)某110kV變電站因接地故障導(dǎo)致停電；2007年寶雞某330kV變電站因接地電位差過大造成主設(shè)備跳閘，造成了負(fù)荷損失；2008年，我省西安某330kV變電站因接地故障導(dǎo)致一臺主變被燒，造成設(shè)備損壞。,接地網(wǎng)故障診斷的困難,2,接地網(wǎng)故障診斷方法,支路直流電阻反映支路腐蝕狀況。 電流激勵(lì)，電壓量測，建立節(jié)點(diǎn)電壓方程組 增量化形成增量方程組 采用迭代最小二乘法求解出R R=R0+ R 1劉健,王建新,王森

3、等.一種改進(jìn)的接地網(wǎng)故障診斷算法及測試方案評價(jià)J. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2005, 25(3):7177.,接地網(wǎng)故障診斷的困難,接地網(wǎng)埋于地下，支路數(shù)動(dòng)輒上百條，只有接地引下線露出地面，可以作為測試的節(jié)點(diǎn)（稱可及節(jié)點(diǎn)）。相比支路來講，可及節(jié)點(diǎn)太少，通過測試建立的獨(dú)立方程個(gè)數(shù)少于待求解的未知數(shù)（反映支路腐蝕狀況的支路電阻）。 所測試的信號微弱，測試環(huán)境中的干擾大，支路電阻診斷結(jié)果對測試偏差敏感。 大型接地網(wǎng)的現(xiàn)場測試工作量大,基于可測性的故障診斷,3,接地網(wǎng)的可測性,明晰支路 不確定支路,節(jié)點(diǎn)撕裂與分層約簡,接地網(wǎng)的可測性分析,極限可測性：充分量測下的可測性 采用分層約簡模型確定 測試可測性：

4、給定測試方案下的可測性 采用蒙特卡洛法確定 在合理范圍內(nèi)，隨機(jī)設(shè)置接地網(wǎng)各條支路的電阻，按照給定測試方案，采用迭代最小二乘法進(jìn)行故障診斷，計(jì)算各條支路診斷結(jié)果的平均相對誤差和相對標(biāo)準(zhǔn)差直至達(dá)到期望的精度要求。相對標(biāo)準(zhǔn)差小于給定閾值的支路被判定為明晰支路，其余支路被判定為不確定支路。,接地網(wǎng)的可測性分析的應(yīng)用,測試方案評估：測試可測性的明晰支路數(shù)與極限可測性下的明晰支路數(shù)相等：則給定測試方案是充分的（充分利用了可及節(jié)點(diǎn)） 明晰支路： 可以直接得出可信的診斷結(jié)果 不確定支路：采用二分法得出可能取值范圍及 其概率分布,接地網(wǎng)的可測性分析的應(yīng)用,實(shí)際當(dāng)中也沒有必要太精確，定義若干模糊類型： 基本正常、

5、輕微故障、故障、嚴(yán)重故障、斷裂,大型接地網(wǎng)分塊撕裂診斷,確保撕裂后可測性不變：分塊撕裂,參考文獻(xiàn),2劉健,王樹奇,李志忠等.基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞謱蛹s簡的接 地網(wǎng)腐蝕故障診斷J.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào).2008, 28(16):122128. 3劉健,王樹奇,李志忠等.接地網(wǎng)腐蝕故障診斷的可測性研究J.高電壓技術(shù),2008, 34 (1): 6469. 4王建新,劉健,盧偉等.基于蒙特卡羅的接地網(wǎng)故障診斷可測性分析J.電測與儀表,2008, 45(2): 5357.,接地網(wǎng)故障診斷測試,4,測試方案自動(dòng)生成,最大電壓定理： 給出觀測電壓U最大的電流激勵(lì)與電壓量測位置 最大電壓定理推論： 給出U/ R最大（抗

6、干擾能力最強(qiáng)）的量測方案 最優(yōu)充分測試方案自動(dòng)生成 充分且換接線工作量最少的測試方案自動(dòng)生成,自動(dòng)測試,提出了帶極性轉(zhuǎn)換，多幅值電流自動(dòng)擬合的測試策略，利用數(shù)據(jù)冗余與固有的線性關(guān)系，進(jìn)一步減少觀測誤差的影響，提高測試精度，并研制了測試系統(tǒng)。,接地引下線測試,面向接地引下線的測量,支路全部明晰的本證接地網(wǎng),根據(jù)本征支路 電阻計(jì)算得出,輪換接地引下線分別進(jìn)行面向接地引下線的測試，并確保每一條接地引下線至少參與2次，就可建立一個(gè)關(guān)于各條接地引下線電阻的線性方程組，假設(shè)共有M條接地引下線，則該方程組的秩也為M,接地網(wǎng)安全評估,采用格林函數(shù)的復(fù)鏡像法來仿真接地網(wǎng)各支路故障電流分布，從而結(jié)合支路腐蝕診斷結(jié)

7、果評估接地網(wǎng)的安全性。,應(yīng) 用,蘭州東等多座750kV變電站接地網(wǎng)評估 灃河變等3座330kV變電站接地網(wǎng)評估 寶雞二電廠等3個(gè)電廠接地網(wǎng)評估 蒲城等10座110kV變電站接地網(wǎng)評估 接地網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和接地引下線的連接位置準(zhǔn)確的情況下，診斷結(jié)果比較理想,參考文獻(xiàn),5 劉健，李騰等, 接地網(wǎng)故障診斷測試方案的自動(dòng)生成方法J. 高電壓技術(shù).2009,35(7) 6倪云峰,劉健,李志忠等. 接地網(wǎng)接地引下線腐蝕故障的分區(qū)診斷方法J.高電壓技術(shù).2008,34(11):2338-2342. 7劉健,倪云峰,王樹奇等. 一種基于分層約簡模型含接地引下線的接地網(wǎng)故障診斷方法J.高壓電器, 2009.45(2):31-35. 8 程紅麗, 楊燕娜, 劉健等.接地網(wǎng)故障診斷自動(dòng)測試系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究J. 高電壓技術(shù). 2010,36(10),總 結(jié),5,可及節(jié)點(diǎn)太少，方程數(shù)量不足： 可測性分析：明晰支路、不確定支路 明晰支路：直流電阻，不確定支路：取值范圍及概率分布 基于本征支路的接地引下線測試 測試信號微弱，測試誤差大： 最優(yōu)充分測試方案自動(dòng)生成 雙極性多級輸出自動(dòng)測試與曲線擬合 大型接地網(wǎng)的現(xiàn)場測試工作量大： 充分且換接線工作量最少的