一種變電站接地網(wǎng)腐蝕診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種變電站接地網(wǎng)腐蝕診斷方法，尤其是設(shè)及電路基本原理及特勒根 定理的腐蝕診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，大部分變電站存在運(yùn)行年限過長、接地裝置有缺陷等問題，嚴(yán)重威脅電力系 統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。接地是指電氣系統(tǒng)的部分節(jié)點(diǎn)或電氣設(shè)施的導(dǎo)電部分與大地之間的電 氣連接，是保證變電站及電力系統(tǒng)安全工作的關(guān)鍵裝置，具有均壓和泄流的重要作用，是確 保系統(tǒng)可靠安全運(yùn)行、保證工作人員W及電氣設(shè)備安全運(yùn)行的關(guān)鍵。然而，接地網(wǎng)會因自然 腐蝕或雜散電流腐蝕導(dǎo)致接地體減薄和腐蝕斷裂，其程度與±壤的電阻率、含鹽量、含水率 及PH值等元素直接相關(guān);特別在有雜散電流存在時(shí)，腐蝕會集中發(fā)生在接地網(wǎng)某一部位使 其在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生減薄和斷裂。接地網(wǎng)上的網(wǎng)腐蝕往往會引起或者擴(kuò)大事故，帶來巨額的 經(jīng)濟(jì)損失及不良的社會影響。
[0003] 近年來接地網(wǎng)的研究主要集中在接地網(wǎng)腐蝕特點(diǎn)及腐蝕機(jī)理的研究、接地網(wǎng)防腐 蝕維護(hù)W及不開挖接地網(wǎng)腐蝕情況診斷監(jiān)測。實(shí)際的接地網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量往往超過100個(gè)，接地 網(wǎng)面積大，電氣設(shè)備和接地引下線較多，給腐蝕診斷帶來了極大困難。對接地網(wǎng)初步診斷時(shí) 采用大分塊結(jié)合不動點(diǎn)測量的方法效率最高，診斷效果最好，可提高診斷速度、降低實(shí)際工 作量。為提高接地網(wǎng)腐蝕防護(hù)效果，需使用耐蝕接地材料，如連鑄銅包鋼及鍛銅鋼;實(shí)施陰 極保護(hù);涂覆導(dǎo)電材料W隔離±中的電解質(zhì)、溶解氧、水分等腐蝕介質(zhì)。
[0004] 變電站集中了大量重要電氣設(shè)備，是電網(wǎng)中的樞紐，保證變電站的良好接地是電 網(wǎng)安全運(yùn)行的前提。因此，經(jīng)?；蚨ㄆ诘貙拥鼐W(wǎng)的狀況進(jìn)行檢測，并對接地網(wǎng)狀況進(jìn)行評 估，提前發(fā)現(xiàn)問題W采取相應(yīng)措施，維護(hù)接地網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行對保證電網(wǎng)的可靠性具有 重要現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的就是為了提高對接地網(wǎng)的診斷保護(hù)能力而提出的一種基于特勒根 定理的變電站接地網(wǎng)腐蝕診斷方法。
[0006] 發(fā)明的目的可W通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種變電站接地網(wǎng)腐蝕診斷方法，其特征在于:包括步驟如下：
[0008] 步驟S1:根據(jù)實(shí)際變電站接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，建立實(shí)際變電站接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)的簡化網(wǎng)絡(luò) 電路模型；
[0009] 步驟S2:基于特勒根定理，建立接地網(wǎng)腐蝕診斷方程組；
[0010] 步驟S3:向簡化網(wǎng)絡(luò)電路模型的支路輸送激勵電流，通過信號采集傳感器進(jìn)行數(shù) 據(jù)采集，并把采集到的數(shù)據(jù)輸送給終端處理器；
[0011] 步驟S4:根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)利用迭代方法對腐蝕診斷方程組進(jìn)行求解；
[0012] 步驟S5:利用終端處理器對求解后的結(jié)果進(jìn)行對比，從而判斷出接地網(wǎng)的腐蝕故 障狀態(tài)。
[0013] 進(jìn)一步:所述的步驟S2建立接地網(wǎng)腐蝕診斷方程組，具體如下所示：
[0014] 1)根據(jù)建立的簡化網(wǎng)絡(luò)電路模型，結(jié)合已知的激勵電流(1〇)和通過信號采集傳感 器采集到的支路節(jié)點(diǎn)電壓列向量(化+1)，則可W依據(jù)節(jié)點(diǎn)分析法，求出任意兩端口的電阻 [001 引 Ru=Ub"/i0
[0016] 從而得出任意兩端口的電阻增量
[0017] ARu=R'u-Ru
[001 引i=i,...,n;j=i,...,n;b=l,...,n;n=l,2,3..·。
[0019] 2)根據(jù)特勒根定理，則可W得出支路電阻增量的關(guān)系式為
[0020]
[0021] 3)根據(jù)步驟1)和步驟2)得到的網(wǎng)絡(luò)兩端口的電阻增量與支路電阻增
[0022] 量的關(guān)系，可W得到一組方程：
[0027] i二i,'''，m;j=l,'''，m;k=l,'''，m;m=l,2,3···。
[0028] 又進(jìn)一步:所述的步驟S4中提供的迭代方法具體如下所示：
[0029] 步驟1:讀取接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、電氣數(shù)據(jù)，計(jì)算支路上的電流量Ik;
[0030] 步驟2:選取部分測量節(jié)點(diǎn)，計(jì)算Ru，現(xiàn)慢R' 1J;
[0031] 步驟3:計(jì)算網(wǎng)絡(luò)兩端口的電阻增量ΔRy=R' 1廣Ru;
[0032] 步驟4:設(shè)置第一次的迭代次數(shù)(t)為0，Γk=Ik;
[0033] 步驟5:根據(jù)診斷方程組計(jì)算ΔRWk;
[0034] 步驟6:當(dāng)?shù)螖?shù)(t) > 1時(shí)進(jìn)入步驟(G)，反之迭代次數(shù)(t)加1回到步驟D);
[003引步驟7:當(dāng)IΔ化W-Δ化為精度值)時(shí)進(jìn)入步驟化），反之迭代次數(shù)(t)加 1 回到步驟D);
[0036] 步驟 8:計(jì)算I("i)k。
[0037] 又進(jìn)一步:所述的步驟S5中利用終端處理器對求解后的結(jié)果進(jìn)行對比，其具體是 當(dāng)計(jì)算出的與正常情況下的Ik相差超過一倍時(shí)，則證明該接地網(wǎng)支路發(fā)生了腐蝕故 障，從而發(fā)出接地腐蝕警報(bào)。
[0038] 再進(jìn)一步:所述的步驟S3中的信號采集傳感器的種類有電壓傳感器、電流傳感器 和電阻傳感器。
[0039] 本發(fā)明能夠快速有效的判斷出故障腐蝕支路，保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全可靠性， 具有簡單、準(zhǔn)確、受現(xiàn)場運(yùn)行條件限制小等優(yōu)點(diǎn)，有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
【附圖說明】
[0040]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0041]圖1為步驟S4中所采用的迭代方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]本發(fā)明提供了一種變電站接地網(wǎng)腐蝕診斷方法，其包括步驟如下：
[0043]步驟S1:根據(jù)實(shí)際變電站接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，建立實(shí)際變電站接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)的簡化網(wǎng)絡(luò) 電路模型；
[0044] 步驟S2:基于特勒根定理，建立接地網(wǎng)腐蝕診斷方程組；
[0045] 步驟S3:向簡化網(wǎng)絡(luò)電路模型的支路輸送激勵電流，通過信號采集傳感器進(jìn)行數(shù) 據(jù)采集，并把采集到的數(shù)據(jù)輸送給終端處理器；
[0046]步驟S4:根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)利用迭代方法對腐蝕診斷方程組進(jìn)行求解；
[0047]步驟S5:利用終端處理器對求解后的結(jié)果進(jìn)行對比，從而判斷出接地網(wǎng)的腐蝕故 障狀態(tài)。
[0048]本發(fā)明認(rèn)為埋在±壤中的接地網(wǎng)導(dǎo)體相連構(gòu)成了電阻網(wǎng)絡(luò)，假如忽視±壤因素影 響，整個(gè)接地網(wǎng)可直接當(dāng)成純電阻性的網(wǎng)絡(luò)。利用接地網(wǎng)的運(yùn)一特性，本發(fā)明選取故障參數(shù) 識別法來進(jìn)行故障元件的識別。故障參數(shù)識別法是依照電路網(wǎng)絡(luò)已知拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與參數(shù)，通 過輸入激勵與輸出響應(yīng)，用一定的算法估算出網(wǎng)絡(luò)剩余所有的參數(shù)，最后依據(jù)各個(gè)參數(shù)的 允許容差來確定電路網(wǎng)絡(luò)中故障元件的一種故障識別方法。在實(shí)際接地網(wǎng)施工完成后，各 段接地體的長度、橫截面積及其電阻率為定值，其標(biāo)準(zhǔn)電阻數(shù)值可視為定值。當(dāng)接地網(wǎng)投運(yùn) 多年后，接地體發(fā)生腐蝕或斷裂，導(dǎo)致接地網(wǎng)支路電阻大于標(biāo)準(zhǔn)值，此時(shí)的接地網(wǎng)絡(luò)可W視 為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同，而支路電阻值不同的小電阻網(wǎng)絡(luò)。腐蝕前的接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與其支路電 阻已知，電阻網(wǎng)絡(luò)端口電阻值可利用電路理論計(jì)算得出；腐蝕后的接地網(wǎng)端口電阻可經(jīng)接 地引線測出。經(jīng)過比對，可算出端口電阻的變化值，即增量。
[0049]上述的步驟S2建立接地網(wǎng)腐蝕診斷方程組，具體如下所示：
[0050]步驟1)中本發(fā)明中為方便數(shù)據(jù)輸入和相應(yīng)方程組的建立，不考慮電纜支架、地下 電纜的可導(dǎo)電金屬外皮、自來水管或者配電網(wǎng)的構(gòu)架基礎(chǔ)裝置等自然接地體。假設(shè)待測電 阻或電壓的接地引線與接地網(wǎng)相連的點(diǎn)都在水平接地網(wǎng)支路節(jié)點(diǎn)處，忽略±壤濕度、溫度 等環(huán)境因素。假設(shè)包含n+1個(gè)節(jié)點(diǎn)，b條支路，m條接地引出線，可將接地網(wǎng)簡化成為如圖1所 示的純電阻小型接地網(wǎng)路。圖1僅為示例，所使用的簡化電阻網(wǎng)路圖W應(yīng)實(shí)際結(jié)構(gòu)為準(zhǔn)。
[0051] 如果選擇在該網(wǎng)絡(luò)第i，j兩端口之間加上激勵電流源，設(shè)定電流為1〇,基于電路理 論做W下定義:A為指定參考節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)矩陣;Yb為支路導(dǎo)納矩陣;Υη為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣； Ib為支路電流矩陣;Un為節(jié)點(diǎn)電壓列向量;Ub為支路電壓列向量;In為節(jié)點(diǎn)激勵電