电力系统接地网故障的无伤检测方法

电力系统接地网故障的无伤检测方法

钟少军

（云南电网有限责任公司昆明供电局650000）

摘要：文章中提出了接地网故障时无伤诊断的方式，并提出了利用接地网可及点电压值对接地网故障进行检测的依据。之后通过在其中应用网络撕裂法概念建立接地网出现区域故障时采用的诊断方程。在模拟仿真诊断后发现，无伤检测方法检测接地网故障确是十分有效的，它可以对电力系统中出现的故障进行严格诊断。

关键词：电力系统；接地网故障；无伤检测方法

对电力系统来说，发电厂及变电站的接地网是其重要的组成部分，而接地网的性能好坏也将直接影响到电气设备运行的正常及电力人员的人身安全。因此，需要对接地网定期进行检测，消除其中存在的安全隐患，保证接地网的正常运行。如果定期对接地网进行维护维修，做到防患于未然，就可以减少因故障带来的损失[1]。本文在电网理论的基础上，提出了利用可及点电压测量值对接地网故障进行诊断的判据，并利用网络撕裂法建立相应的无伤诊断接地网区域故障方程。通过模拟诊断，发现这种检测方式是可行的。

一、接地网故障诊断判据

假设接地网中的金属导体间焊接点即为接地网节点，两个焊接点间的连接导体就是接地网之路。也就是可以将接地网视作是n个节点，在支路中构成网络，不考虑电感以及电容的影响，可以将接地网看作是等效的纯电阻网络。如果接地网中设置的节点与上述条件保持一致，就可以将其看作是可及点[2]。可及点是可用于测试的端点，且当接地网当中的任何一条支路出现故障时，在该节点上设置的测试信号不会为0。假设接地网中有m个可及点，在部分可及点中设置电源激励，就可构建接地网的节点电压方程式，为

该公式中，Y0是接地网的节点导纳矩阵，Vm及Vi则对接地网中的可及点及内节点电压向量进行表示。Im是在可及点上选择电流源激励，它是已知存在的向量。当接地网未出现故障时，根据方程式可以获得可及点电压的计算值。对接地网是否出现故障进行判别，则可利用下列方式进行计算。

（一）接地网故障的判断依据

接地网中的各可及点电压测量值不等于无故障出现产生的电压计算值时，接地网就提示出现故障。

（二）证明

当接地网未出现故障时，由方程式1就可得到可及点电压的计算值。如果想要对接地网是否出现故障进行判断，则在同一可及点上添加理论计算时相同大小的电流源激励，就可得到可及点的电压测量值。在方程式中表示的是接地网络元件参数在当前值情况下产生的关系函数，它是未知变量。当接地网出现故障时，比较可知，可及点的电压测量值与无故障时的电压计算值不一致[3]。另外，在接地网中选择的可及点与定义的基本条件保持一致，只要可及点的电压测量值与无故障时电压计算值未保持一致，则判定接地网出现故障。

二、接地网故障出现的区域定位

电力系统中接地网出现故障原因多是由于支路被腐蚀破坏，可视作其为开路。接地网的可及测试点数量一般会少于网络的总节点数，因此对这种故障一般会采用3层神经网络诊断，这种诊断方式的定位较为简便。BP神经网用于反向传播算法的的神经网络。第1层是输入层，对故障出现信息进行接受，另外，神经网络的输入层节点数量与地网中可及测试点数数量是一致的[4]。最后一层是输出层，它与故障支路保持一致，节点数与地网中的支路数保持一致。若接地网有n个节点，有b条支路，且有m个可及测试点，神经网络输入层节点数应与m保持一致，输入向量为X，也就是可及测试点的电压值。而神经网络中的输出层节点数应该与支路条数相等，输出向量一般记作O。若网络中的第g条支路出现故障，则输出向量中的第g个元素为1，其余的都为0。依照这个规律进行推测，可得出神经网络最终的输出期望值。而要对接地网出现的故障位置进行诊断，首先需要对地网的等值电路模型进行利用。假设各条之路依次进行断开，并发现其中的可及测试点电压测量值，也就是向量作为神经网络的实际输入样本。经过神经网络的学习后可达到相应的精度要求，进而实现对接地网出现故障的智能诊断。

三、接地网故障的仿真诊断

如某电力系统的接地网，共有独立节点45个，支路80条，均压导体都呈均匀分布，垂直导体之间的间隔距离分别为8、12、12、12、8m，水平导体之间的间隔距离设置为8/13/13/13/8。单位长度导体电阻是0.560×10-2Ω/m。选择的接地网节点为1/2、3/4/5/15/23等，在节点15及公共点之间填入10A的电流源激励[5]。利用方程式中接地网未出现故障时各可及点电压值，对可能出现的故障进行模拟仿真，求出相应的可及点电压测量值。可以发现，当接地网出现故障时，可及点的电压测量值与无故障时的计算值是不一致的。这个结论相对于其他故障出现也都有作用，因此可以利用可及点的电压测量值对接地网是否发生故障进行判断。

结语：

随着经济的发展，社会上对电力系统的要求越来越高。而要想满足社会对电力需求的期望，就需要保证接地网运行的良好性。这就需要及时定期对接地网展开检测，对其中可能出现的故障问题进行排查，做到防患于未然，减少因故障导致的经济成本。在进行接地网检测时，可以通过对接地网可及测试点的电压测量值与其未出现故障时计算得出的电压值进行比较，可对接地网是否出现故障进行有效判定。而应用BP神经网络可以直接定位接地网出现的故障，这种诊断方式工程应用价值较高。

参考文献：

[1]CalculationandEvaluationoftheGroundPotentialRiseControlofLargeGroundingGrid李谦，谭波，文豹，文习山，LiQian，TanBo，WenBao，WenXishan.大型接地网地电位升控制值的校核[J/OL].电网技术，：1-62017-09-27.

[2]林倍民.两种输电线路杆塔接地网模型研究[J/OL].机电工程技术，2017，（09）：119-121+159

[3]潘文霞，柴守江，周建文，刘铜锤.基于最低合理可行准则的接地网安全风险评估[J/OL].电工技术学报，：1-6（2017-07-06）.

[4]王朝晖.电力配电网运行中存在的问题和安全运行措施研究[J/OL].中国战略新兴产业，：（2017-03-13）.

[5]马刚，蒋林洳，徐谷超.基于特勒根定理的接地网腐蚀诊断研究[J].电测与仪表，2016，53（22）：91-95.