基于分层约简模型的接地网腐蚀故障诊断研究

摘要

为了对接地网的导体支路进行腐蚀故障诊断，及时发现接地网的缺陷，确保人身安全、设备安全、电力系统安全和生产安全，本文开展了下列工作： 提出了接地网的分层约简模型，根据接地网的拓扑结构和可及节点分布，将接地网分为实际接地网、元版块网、可及接地网和本征接地网等4个层次，能够清楚地反映腐蚀故障诊断中不确定性发生的原因和所影响的范围，为判断接地网支路的可测性和进行故障诊断奠定基础。 提出了一系列自动生成接地网的分层约简模型的新算法，包括准元版块分解算法、元版块分解和元版块网生成算法、元网络分解和可及接地网生成算法以及本征接地网生成算法，并建议了一种适合于接地网的分层约简模型的数据结构。 将接地网支路定义为电阻可以唯一确定的明晰支路和电阻不能唯一确定的不确定支路两类，基于分层约简模型，提出了一种在充分测试方案下，采用规则和数值方法相结合的接地网支路诊断前可测性判断方法和流程，根据支路腐蚀状态提出了诊断后可测性的转化规则，结合实例深入论证了提出方法的必要性和可行性。 提出了一种基于分层约简模型的接地网故障诊断方法，能够得出明晰支路的实际电阻，并以不确定支路组为单位，分别估计出各条不确定支路电阻的可能取值范围及其概率分布。在此基础上，提出了计算不确定支路、不确定支路组和接地网的信息熵的方法，从而对不确定支路的不确定程度和接地网的诊断效果进行了客观评价。 探讨了接地网故障诊断测试方案的选取问题。提出并证明了最大电压定理的3个推论，指出在量测位置给定的条件下，若要使量测电压对某条支路电阻的变化最敏感，则激励电流源必须加在该支路上；当激励电流源加在某条支路上时，该支路两端电压对该支路电阻的变化最敏感。在此基础上，提出了一种抗干扰性强的最优测试方案，并针对接地引下线自身电阻影响的实际问题，讨论了解决方案。 在一个60支路实验接地网上以及330kV沣河变电站的实际大型接地网上进行了可测性分析、腐蚀故障诊断和信息熵评价，诊断结果表明本文理论和所提出的方法是正确的和可行的。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号表

声明

1绪论

1.1选题的意义

1.2接地网研究现状

1.2.1接地参数计算与接地电阻测量

1.2.2接地网腐蚀故障诊断

1.3本文的主要工作

2接地网的分层约简模型

2.1接地网的撕裂和约简

2.2明晰支路、不确定支路和不确定支路组

2.3实例

2.4本章小结

3接地网分层约简模型的数据结构及网络拓扑自动生成算法

3.1接地网拓扑数据结构

3.2接地网分层约简模型的网络拓扑自动生成算法

3.2.1准元版块的分解

3.2.2元版块网的生成

3.2.3可及接地网的生成

3.2.4本征接地网的生成

3.3特殊支路的处理

3.4本章小结

4基于分层约简的接地网故障诊断可测性研究

4.1测试方案的独立性和理想充分测试方案

4.2基于分层约简模型的诊断前可测性分析

4.2.1本征接地网的可测性

4.2.2元网络和元版块的可测性

4.2.3实际接地网的可测性

4.3根据实际接地网支路电阻计算各层网支路电阻

4.3.1根据实际接地网支路电阻计算元版块支路电阻

4.3.2根据元版块支路电阻计算元网络支路电阻

4.3.3根据元网络支路电阻计算本征支路电阻

4.4元网络和元版块可测性判断的数值方法

4.5诊断前可测性的分析流程

4.6诊断后可测性分析

4.7实例

4.8本章小结

5基于分层约简模型的接地网腐蚀故障诊断

5.1基本步骤

5.2各层网支路电阻的最优解

5.3不确定支路电阻可能取值范围估计

5.4不确定支路电阻可能取值范围概率分布估计

5.5接地网故障诊断结果的信息熵估计

5.5.1不确定支路的信息熵估计

5.5.2接地网诊断结果的信息熵估计

5.6实例

5.7本章小结

6接地网腐蚀故障诊断的测试方案研究

6.1接地网故障诊断对测试方案的要求

6.2最大电压定理及其推论

6.2.1最大电压定理

6.2.2 3个推论

6.3一种实用的接地网腐蚀故障诊断测试方案

6.3.1理想最优测试方案

6.3.2实际应用问题

6.3.3解决方案

6.4算例与验证

6.5本章小结

7结论

7.1结论

7.2主要创新

7.3展望

致 谢

参考文献

附 录

攻读博士学位期间发表的论文