断①、④、⑤、 ⑨、?区域内存在故障支路。由于④、⑨区域所对应的本征接地网的其他支路没有故障，所 以④、⑨区域是伪故障区域。因此，接地网中存在故障的区域是①、⑤、?，且①区域为轻微 故障，⑤、?为较严重故障。该诊断结果与实际设定的情况相符合，说明本文的故障诊断方 法能够正确诊断出小型接地网各个区域内的故障情况。
[0161] 以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域 的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种变电站接地网的分区域故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1:针对给定的接地网原始设计拓扑结构，应用电路网络理论对接地网拓扑结构 进行约简，削去不可及节点，将一个接地网分解为接地网、准元版块、元版块、元网络、可及 接地网和本征接地网6个层次； 步骤2 :根据准元版块阶段拓扑分解的结果划分接地网的地理位置区域，并依次编号； 步骤3 :对本征接地网内的每条支路逐层追溯各支路所在区域或由哪几个区域约简得 至IJ，并在表格中记录每个支路对应的区域编号； 步骤4:根据接地网的原始设计数据，推算本征接地网的支路电阻的标称值参数，选择 公共节点，生成关联矩阵A和支路导纳矩阵Y; 步骤5 :根据本征接地网拓扑结构，搭建仿真电路模型，应用充分量测方案，在电路中 选取节点i，j间施加直流源激励'测试选定的可及节点的电压U1,，得到i，j间的端口电 阻％ 步骤6 :接地网故障后，节点i，j间的端口电阻测量值变为R'u，与接地网正常状态下 可及端口电阻对比，得到端口电阻差值向量AR1j，根据接地网故障诊断模型，建立故障诊断 方程组； 步骤7 :应用最小二乘优化算法对故障诊断方程组进行求解，得到最后计算结果； 步骤8 :根据步骤7中的求解结果，计算出本征接地网故障后支路电阻值相对标称值的 倍数，根据各条本征支路故障情况和其对应的区域判断各个区域内的故障情况。2. 根据权利要求1所述的变电站接地网的分区域故障诊断方法，其特征在于，步骤1 中： 所述准元版块是在一组可及节点处对接地网进行撕裂后得到的最小单元网络； 所述元版块由准元版块中的串、并联支路合并得到，同时保留所有的可及节点； 所述元网络是将元版块中每一块通过电路等效变换转变为只含可及节点的等效网 络； 所述可及接地网是全部元网络中具有相同节点的支路进行连接构成的只含可及节点 的网络； 所述本征接地网是由可及接地网中的全部并联支路合并得到，其任意两个可及节点间 至多有一条支路，称为本征支路。3. 根据权利要求1所述的变电站接地网的分区域故障诊断方法，其特征在于，步骤3具 体为：根据电路等效变换过程，对本征接地网内的每条支路逐层追溯其所在区域或由哪几 个准元版块内的支路变换得到，并根据其所在区域或这些准元版块对应于步骤2中各区域 的编号，在表格中记录每个支路对应的区域编号。4. 根据权利要求1所述的变电站接地网的分区域故障诊断方法，其特征在于，步骤4 中，定义A为选定一个参考节点后网络的关联矩阵；Yb为支路导纳矩阵；Yn为节点导纳矩 阵；支路导纳矩阵与节点导纳矩阵之间具有以下关系： Yn=A*Yb*AT (1) 式中，At为关联矩阵A的转置矩阵。5. 根据权利要求4所述的变电站接地网的分区域故障诊断方法，其特征在于，步骤5具 体为： 设一个正常的接地网模型N具有b+1条支路，n+1个节点，对该接地网等效电阻网络的 所有节点和支路按以下规则编号：节点编号：以最终拓扑图为准，至上而下，至左而右，进 行编号，最后一个节点不编号，并将其设为基准点，测量时也不允许使用；支路编号：以最 终拓扑图为准，至上而下，至左而右，进行编号，先对横向支路编号，再对纵向支路编号；第 b+1条支路连接在接地引线的i，j端，在第i，j端口加上直流电流源激励，其电流值为I。， 根据电路原理求Rlj,定义Ib为支路电流矩；Un为节点电压列向量；In为节点的电流源列向 量，非激励节点的电流值为O; 电阻网络的基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律方程表示为： AIb=O(2) Ub=A1Un (3) 式中Ub表示节点b的电压； 结合公式（1)、（2)、（3)可以得到YnUn=In (4) 端口电阻R1,计算式为： Rlj=IWI0 (5) 式中Ub+1表示节点b+1的电压。6.根据权利要求5所述的变电站接地网的分区域故障诊断方法，其特征在于，步骤6具 体为： 将接地网发生腐蚀故障后的模型图视为网络N'，仍在其i，j端加电流源，电流值为I。， 求出R1/ ;网络N和网络N'拓扑结构相同；对具有相同拓扑结构的电路N和N'，且对应的 支路和节点取相同的编号，且各条支路的参考方向相同，根据特勒跟定理则有：式中，Ik'、Uk'分别为电网络N'的支路电流和支路电压，Ik、Uk分别为电网络N的支路 电流和支路电压；当支路k发生腐蚀或断裂故障时，其支路电阻由Rk变为Rk'，即： ARk=Rk，-Rk (8) 此时i，j两端的电阻由R1，变为R 即： ARij=R1Z-R ij (9) 因为两个网络的在i，j端的第b+1条支路的电流都为I。，SP: Ib+1= I b+l= I〇(10) Um=-RijI0 (11) U'b+1=_R' ^ (12) 将公式（10)、（11)、（12)代入公式（6)，（7)中得：公式（16)表示支路电阻变化值和端口电阻值变化的关系，由于该网络中支路电阻的 变量有b个，因此需要测量一系列的端口电阻，假设测量的不同的端口个数是m，从而得出 方程组：7. 根据权利要求6所述的变电站接地网的分区域故障诊断方法，其特征在于，步骤7包 括以下步骤： 步骤71 :从设计图得到接地网的拓扑结构和支路电阻Rk;根据电路原理计算出IMs)，选 取测量节点组求出理论节点间电阻(s= 1~m); 步骤72 :测量端口电阻R' lHs)，计算端口电阻变化值ARiKs) =R'lj(s)-Rlj(s)； 步骤73 :令I' k〇3) (O) =IMs)，I' k〇3) (O)是初次迭代时各条支路的电流值； 步骤74 :用方程组（17)结合最小二乘优化方法计算出ARkw (s)，t= 0, 1，. . .，t是迭 代次数，ARk(t) (s)是第t次迭代时支路电阻的差值；由于原始支路电阻为Rk，加上第t次迭 代时支路电阻的差值ARk(t)(s)，得到第t次支路电阻值R'k(t)(s)，R'k(t)(s) =Rk+ARkw (s); 步骤75:如果七彡1而且|六1^)-六1^1)|< ￡，那么停止迭代计算，得到1?'1^)为 最后结果，e为设定的常数；否则执行步骤76; 步骤76:用R'k(t)计算I'k(s)(t+1)，I'k(s)(t+1)是第t+1次迭代时各条支路的电流值； 重复步骤74和步骤75。8. 根据权利要求7所述的变电站接地网的分区域故障诊断方法，其特征在于，所述最 小二乘优化方法公式为：式中，A5f是第t次迭代时第b条支路的电阻计算差值，&是第t次与第t-1迭代 时端口电阻的差值。9. 根据权利要求8所述的变电站接地网的分区域故障诊断方法，其特征在于，最小二 乘优化方法中的参数的取值下限为支路电阻的标称值，上限为标称值的50倍，该上限值、 下限值对应公式（18)中的约束条件。10. 根据权利要求1所述的变电站接地网的分区域故障诊断方法，其特征在于，步骤8 中，电阻值增大倍数与故障程度对应情况如下： 设电阻值增大倍数为y，若y为1~2则基本正常；若y为2~4则出现轻微故障； 若y为4~10则出现中度故障；若y为10~20则出现较重故障；若y为20~40则出 现严重故障；若y为40以上则出现断裂。
【专利摘要】一种变电站接地网的分区域故障诊断方法，针对给定的接地网设计拓扑结构，对接地网拓扑结构进行分层约简；根据原始设计数据，推算支路电阻的标称值参数，选择公共节点，生成关联矩阵A和支路导纳矩阵Y；搭建仿真电路模型，在电路中选取节点i，j间施加直流源激励I0，测试选定的可及节点的电压Uij，得到i，j间的端口电阻Rij；接地网故障后，节点i，j间的端口电阻测量值变为R’ij，与接地网正常状态下可及端口电阻对比，得到端口电阻差值向量ΔRij，根据故障诊断模型，建立故障诊断方程组；对故障诊断方程组进行求解，得到最后计算结果；根据求解结果，计算本征接地网故障后支路电阻值相对标称值的倍数，判断故障情况。
【IPC分类】G01R31/08
【公开号】CN105044559
【申请号】CN201510475125
【发明人】郑益慧, 李立学, 王昕 , 蓝文昊, 陈洪涛, 张明海, 韩长海
【申请人】上海交通大学, 国家电网公司, 国网吉林省电力有限公司松原供电公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月5日
【公告号】CN104865487A