變電站接地網(wǎng)接地性能及其故障診斷成像系統(tǒng)研究

曾曉 王杰 寧俊保

摘要：變電站接地網(wǎng)連接故障將在一定程度上影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，因而針對(duì)故障問(wèn)題的產(chǎn)生，應(yīng)深化對(duì)此問(wèn)題的研究。文章從變電站接地網(wǎng)接地性能分析入手，闡述了變電站接地網(wǎng)故障診斷成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)路徑，旨在推動(dòng)當(dāng)代電力行業(yè)的進(jìn)一步創(chuàng)新與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：變電站;接地網(wǎng);接地性能;故障診斷成像系統(tǒng);電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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

隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，接地網(wǎng)的安全性問(wèn)題逐漸引起了人們的關(guān)注。為此，當(dāng)代變電站在發(fā)展的過(guò)程中應(yīng)提高對(duì)此問(wèn)題的重視程度，應(yīng)從故障診斷成像系統(tǒng)開(kāi)發(fā)入手營(yíng)造一個(gè)良好的接地網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境，且就此滿足當(dāng)代居民用電需求，達(dá)到最佳的電能供給狀態(tài)。以下就是對(duì)變電站接地網(wǎng)接地性能及其故障診斷成像系統(tǒng)的詳細(xì)闡述，望其能為當(dāng)代發(fā)電廠等領(lǐng)域的健康穩(wěn)定發(fā)展提供有益參考。

1 變電站接地網(wǎng)接地性能分析

就當(dāng)前的現(xiàn)狀來(lái)看，變電站接地網(wǎng)在發(fā)展的過(guò)程中逐漸實(shí)現(xiàn)了安全接地性能，即變電站在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中引進(jìn)了電力系統(tǒng)安全檢測(cè)設(shè)備，繼而通過(guò)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析全面掌控到系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀，并及時(shí)檢測(cè)出接地不良問(wèn)題，避免其問(wèn)題的突顯影響到系統(tǒng)操作人員的人身安全。此外，在變電站發(fā)展過(guò)程中為了突顯出其安全性能，強(qiáng)調(diào)了充分考慮地面電位梯度所帶來(lái)的危害性，最終由此達(dá)到良好的變電站接地網(wǎng)接地狀態(tài)。

2 變電站接地網(wǎng)故障診斷成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)路徑

2.1 規(guī)范接地網(wǎng)故障診斷算法

在變電站接地網(wǎng)故障診斷成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，規(guī)范接地網(wǎng)故障診斷算法是非常必要的。對(duì)于此，要求相關(guān)技術(shù)人員在對(duì)故障診斷成像系統(tǒng)進(jìn)行操控的過(guò)程中應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)應(yīng)用牛頓拉夫遜法即NR法的重要性，且應(yīng)注重在接地網(wǎng)故障診斷計(jì)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(dǎo)數(shù)存在的情況。此診斷方法的運(yùn)用可在一定程度上提高診斷結(jié)果的精準(zhǔn)性，為此，應(yīng)提高對(duì)其的重視程度。此外，Tikhonov正則化處理也是接地網(wǎng)故障診斷算法之一，即其可實(shí)現(xiàn)對(duì)求逆問(wèn)題的有效處理。為此，應(yīng)注重將其應(yīng)用于接地網(wǎng)故障診斷中，便于相關(guān)技術(shù)人員在故障問(wèn)題診斷過(guò)程中能及時(shí)發(fā)現(xiàn)接地不良問(wèn)題，對(duì)其展開(kāi)行之有效的處理，穩(wěn)固變電站接地網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 完善測(cè)量方式

在變電站接地網(wǎng)故障診斷中測(cè)量方式的完善應(yīng)從以下三個(gè)方面入手：第一，在變電站接地網(wǎng)故障診斷中應(yīng)用基于二電極法的電阻測(cè)量方法是非常必要的，此種測(cè)量方法的應(yīng)用要求相關(guān)技術(shù)人員在故障診斷過(guò)程中應(yīng)設(shè)定電路中某一電阻為待測(cè)電阻，繼而由此構(gòu)建相應(yīng)的等效模型，同時(shí)通過(guò)電壓表測(cè)量電壓的方式來(lái)對(duì)接地網(wǎng)運(yùn)行現(xiàn)狀展開(kāi)細(xì)致的分析;第二，基于四電極法的電阻測(cè)量也是變電站接地網(wǎng)故障診斷測(cè)量方式中的一種，其在故障診斷中的應(yīng)用可在一定程度上減少電路中特定電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，繼而提升測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)性;第三，基于四電極法的16通道循環(huán)測(cè)量方式應(yīng)用優(yōu)勢(shì)即體現(xiàn)在其可在一定程度上緩解測(cè)量精準(zhǔn)性及效率問(wèn)題。同時(shí)，16通道循環(huán)測(cè)量方式對(duì)測(cè)量次序提出了更高的要求，為此，應(yīng)提高對(duì)其的重視。

2.3 開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)

在變電站接地網(wǎng)故障診斷成像系統(tǒng)構(gòu)建中開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)也是至關(guān)重要的，對(duì)于此，首先要求當(dāng)代電力部門在發(fā)展的過(guò)程中應(yīng)結(jié)合MATLB Engine構(gòu)建多層土壤參數(shù)反演功能模塊，且在反演程序中將所要測(cè)試的對(duì)象名稱輸入到其中，繼而通過(guò)程序運(yùn)行查找出相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果，并將計(jì)算誤差控制到最小狀態(tài)，形成良好的土壤參數(shù)反演結(jié)果計(jì)算成效。此外，在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中接地網(wǎng)未知拓?fù)渲貥?gòu)模塊的構(gòu)建也是非常必要的，其可通過(guò)MATLB Engine與MATLAB混合編程相結(jié)合的方式對(duì)接地網(wǎng)未知拓?fù)溥M(jìn)行細(xì)致的推理，最終全面掌控接地網(wǎng)未知拓?fù)淇尚行裕_(dá)到規(guī)范化的變電站故障診斷狀態(tài)。另外，接地網(wǎng)故障診斷成像功能模塊也是軟件系統(tǒng)中的重要組成部分，其要求相關(guān)技術(shù)人員在軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)依據(jù)變電站接地網(wǎng)接地狀況對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行建模處理，并設(shè)置接地網(wǎng)測(cè)量參數(shù)，實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)的良好運(yùn)行。

2.4 完善硬件系統(tǒng)

變電站接地網(wǎng)故障診斷成像平臺(tái)硬件系統(tǒng)的構(gòu)建應(yīng)從以下兩個(gè)方面入手：第一，由于在變電站接地網(wǎng)故障診斷中對(duì)接地網(wǎng)恒流源的穩(wěn)定性提出了更高的要求，因而在此背景下，相關(guān)技術(shù)人員在對(duì)故障診斷成像平臺(tái)進(jìn)行實(shí)際操控的過(guò)程中應(yīng)注重規(guī)范激勵(lì)電流源模塊設(shè)計(jì)，繼而由此實(shí)現(xiàn)測(cè)量裝置的有效控制，并確保微控制器D/A能始終處在穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，最終提升功率電阻輸出電流的穩(wěn)定水平;第二，由于開(kāi)關(guān)模塊有助于對(duì)控制系統(tǒng)的合理切換，因而在硬件系統(tǒng)完善過(guò)程中應(yīng)注重對(duì)其的合理化設(shè)計(jì)。

3 鐘管變電站接地網(wǎng)綜合分析

3.1 鐘管變電站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量

土壤視是鐘管變電站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中的一種，其是基于Wennner四電極法而實(shí)現(xiàn)的，因而相關(guān)工作人員在實(shí)際測(cè)量的過(guò)程中應(yīng)提高對(duì)其的重視程度，最終達(dá)到良好的變電站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量狀態(tài)。例如，浙江省湖州市鐘管變電站在電阻率測(cè)量過(guò)程中即始終秉承現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量原則，并基于接地?fù)u表的基礎(chǔ)上展開(kāi)了相應(yīng)的測(cè)量行為，同時(shí)將測(cè)量所得電極間距記錄了下來(lái)（單位為：m），為0.4、1、1.4、2、2.4、3、6，對(duì)應(yīng)的電阻率測(cè)量值分別為（單位為：Ω·m）446、470、510、580、445、375、275。接地網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓測(cè)量也是鐘管變電站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的一種表現(xiàn)形式，即其要求相關(guān)技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的過(guò)程中應(yīng)以劃分施工編號(hào)的方式完成測(cè)量行為，達(dá)到精準(zhǔn)化數(shù)據(jù)測(cè)量狀態(tài)。

3.2 鐘管變電站土壤特性分析

在鐘管變電站接地網(wǎng)綜合分析中對(duì)變電站土壤特性展開(kāi)分析行為也是至關(guān)重要的，對(duì)于此，要求相關(guān)技術(shù)人員在土壤特性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注重將無(wú)效數(shù)據(jù)剔除出去，以此來(lái)提高數(shù)據(jù)分析結(jié)果的精準(zhǔn)性，同時(shí)為技術(shù)人員提供良好的數(shù)據(jù)參考，促使其在數(shù)據(jù)分析過(guò)程中能全面掌控到變電站的土壤特性，繼而在其運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)相應(yīng)故障問(wèn)題可結(jié)合其土壤信息對(duì)故障問(wèn)題展開(kāi)行之有效的解決。此外，為了達(dá)到鐘管變電站土壤特性分析目的，要求相關(guān)技術(shù)人員在土壤特性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注重依據(jù)實(shí)際狀況構(gòu)建相應(yīng)的土壤模型，最終依據(jù)土壤模型對(duì)其特性展開(kāi)綜合分析行為。另外，在土壤模型參數(shù)反演計(jì)算過(guò)程中將產(chǎn)生一定的誤差，為此，在模型分析過(guò)程中應(yīng)提高對(duì)其的重視程度。

3.3 鐘管變電站接地網(wǎng)故障診斷成像

鐘管變電站接地網(wǎng)故障診斷成像亦有助于鐘管變電站接地網(wǎng)綜合分析行為的展開(kāi)，因而應(yīng)提高對(duì)其的重視程度。例如，浙江湖州鐘管變電站在對(duì)自身實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行綜合分析的過(guò)程中即強(qiáng)調(diào)了故障診斷成像的應(yīng)用，并在對(duì)開(kāi)關(guān)場(chǎng)區(qū)進(jìn)行布置的過(guò)程中將接地網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓合理劃分為4組，繼而通過(guò)不同組間測(cè)量的方式達(dá)成了接地網(wǎng)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(guò)程中強(qiáng)化鐘管變電站接地網(wǎng)故障診斷成像的實(shí)現(xiàn)是非常必要的，因而應(yīng)將其落實(shí)到實(shí)踐實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，達(dá)到最佳的接地網(wǎng)故障分析狀態(tài)。

4 變電站接地網(wǎng)接地性能分析裝置實(shí)例

4.1 成果

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，接地網(wǎng)故障診斷問(wèn)題逐漸引起了人們的關(guān)注。為此，為達(dá)到良好的隱患診斷效果，國(guó)網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司在發(fā)展的過(guò)程中即提高了對(duì)接地網(wǎng)故障診斷的重視程度，并致力于開(kāi)發(fā)變電站接地網(wǎng)接地性能分析裝置，繼而通過(guò)對(duì)該裝置的應(yīng)用逐漸緩解了變電站實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中凸顯出的接地不良等問(wèn)題，最終達(dá)到了良好的運(yùn)行狀態(tài)。就變電站接地網(wǎng)性能分析裝置實(shí)際運(yùn)行現(xiàn)狀來(lái)看，其在運(yùn)行過(guò)程中嘗試了對(duì)異頻特種電源系統(tǒng)的應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上有效結(jié)合了軟件系統(tǒng)功能，最終達(dá)到了精準(zhǔn)化接地網(wǎng)接地性能分析狀態(tài)。同時(shí)，該裝置的構(gòu)建是基于地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度分布特征達(dá)到的性能分析目的，因而相關(guān)技術(shù)人員在對(duì)裝置進(jìn)行操控的過(guò)程中必須強(qiáng)化與其運(yùn)行特點(diǎn)的有效結(jié)合。

4.2 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，變電站接地網(wǎng)接地性能分析裝置技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：第一，在裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了工作頻率自由交換模式，即相關(guān)技術(shù)人員在對(duì)裝置進(jìn)行操控的過(guò)程中可在300～400Hz范圍內(nèi)對(duì)電流源系統(tǒng)工作頻率進(jìn)行調(diào)整，以期其能達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài);第二，改善分布測(cè)量系統(tǒng)也是該設(shè)備突顯出的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)之一，即在此基礎(chǔ)上可將測(cè)量誤差降至最低，繼而由此為相關(guān)技術(shù)人員系統(tǒng)操控行為的展開(kāi)提供有利的數(shù)據(jù)參考;第三，缺陷探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用也達(dá)到了裝置改良目的，即確保相關(guān)技術(shù)人員在對(duì)裝置進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中可精準(zhǔn)檢測(cè)出接地網(wǎng)運(yùn)行中存在的故障問(wèn)題，最終可實(shí)現(xiàn)對(duì)其故障問(wèn)題的有效解決。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上可知，近年來(lái)，變電站接地網(wǎng)故障診斷成像系統(tǒng)逐漸引起了人們的關(guān)注，因而在此背景下為了給予人們一個(gè)良好的用電環(huán)境，要求變電站在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)提高對(duì)故障診斷問(wèn)題的重視度，且應(yīng)從完善硬件系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)、完善測(cè)量方式、規(guī)范接地網(wǎng)故障診斷算法等途徑入手緩解傳統(tǒng)變電站接地網(wǎng)故障診斷中凸顯出的問(wèn)題，達(dá)到高水平的故障診斷狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1] 藍(lán)茂明.變電站接地網(wǎng)故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].電氣開(kāi)關(guān)，2012，12（1）.

[2] 李琳.基于電網(wǎng)絡(luò)理論的變電站接地網(wǎng)腐蝕及斷點(diǎn)診斷方法[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2012，21（10）.

[3] 曾嶸.電力系統(tǒng)接地技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J].高電壓技術(shù)，2015，15（8）.

（責(zé)任編輯：周 瓊）