基于故障支路端口特性定理的變電站接地網電磁聯合故障診斷

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

變電站接地網是電力系統中的重要組成部分，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，由于施工不規范、土壤腐蝕性大[3]、泄漏電流電動力等緣故，可能會出現虛焊漏焊、腐蝕、斷裂等故障，此時接地網的接地性能顯著下降[4]，危及系統安全穩定運行[5]。

目前，工程實踐中對變電站接地網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，影響了電力系統的持續穩定運行[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故障進行定位，但在接地網形變不明顯時誤差較大，診斷精度低[10]。電網絡分析法的基本原理是用電路理論求解節點電壓方程[11]，在診斷方程組病態、欠定的時候常采用迭代法[12]、Tikhonov正則化算法[13-14]等方法，求得總體最優解[15]。單一的電網絡分析法的優點是測量方便，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點的數量。當可及節點數量遠少于總節點個數時，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解，無法尋求精確的唯一解。……