[发明专利]一种基于BP神经网络的接地网故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统中的接地网故障诊断技术，具体涉及一种基于BP神经网络的接地网故障诊断方法。

背景技术

接地网的安全运行作为保证电力系统安全运行的关键因素，其防腐蚀问题已经成为电力企业亟需解决的问题。接地网作为电力系统中变电站交/直流设备接地及防雷保护接地，对电力系统的安全运行起着重要的作用。在接地网存在缺陷的情况下，当电力系统发生接地短路缺陷或遭受雷击时，设备接地点的电位以及地表的局部电位差都会异常升高，直接危及运行人员的生命和设备安全。接地网的导体埋设在地下，常因土壤多年的腐蚀而使性能变坏，造成系统接地短路时地电位异常升高或分布不均，严重威胁运行人员安全，还可能因反击或电缆皮环流破坏二次设备，引起检测或控制设备误动、拒动而扩大事故。地网接地性能一般由接地电阻的大小间接判断，但无法了解地网腐蚀情况，而地网导体腐蚀甚至断点时，接地电阻仍可能正常，若待发现地网接地电阻不合格或引起事故后，再大面积开挖查找接地网断点和腐蚀段，则是盲目性大、工作量大的方法，还影响电力系统运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的接地网故障检查时的复杂性、不确定性、降阻剂的腐蚀及污染问题，提供一种能够为接地网的安全运行提供保障、故障定位准确可靠、现场工作量较小、诊断速度快、诊断效率高、现场工作量较小、故障诊断的操作简单、易于推广的基于BP神经网络的接地网故障诊断方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于BP神经网络的接地网故障诊断方法，步骤包括：

1）在不考虑电容的情况下把立体网状的待诊断接地网模拟为包含n 个节点和b 条支路的平面网格状结构，从n 个节点中选择一对相邻节点作为激励节点，从n 个节点中选择多对相邻节点，共得到m个可及测试点；

2）基于所述平面网格状结构建立接地网模拟电路，针对所述接地网模拟电路的激励节点施加直流电源激励，然后依次从m个可及测试点中选择断开一对相邻可及测试点，测量各可及测试点的电压，根据各可及测试点的电压生成输入向量X{x₁，x₂，…，x_m}，元素x_i表示第i个可及测试点的电压，记录对应的输出向量O{O₁, O₂ ，…O_b}，如果第j条支路断开，则输出向量O中元素O_j的值为1、其余元素为0，所述输入向量X和输出向量O构成一组测试数据，最终得到多组测试数据；

3）初始化BP神经网络输入层的节点数为可及测试点数量m、输出层的节点数为平面网格状结构的支路数量b，将所述多组测试数据训练BP神经网络；

4）针对待诊断接地网激励节点施加直流电源激励，检测待诊断接地网中m个可及测试点的电压并生成输入向量X{x₁，x₂，…，x_m}，将输入向量X输入训练后的BP神经网络，判定输出向量O{O₁, O₂ ，…O_b}中值为1的元素所对应的支路为故障支路。

优选地，所述步骤2）中基于平面网格状结构建立的接地网模拟电路为b 条支路组成的平面网格状的纯电阻模拟电路，且b 条支路中的每一条水平支路上串联有一个电阻，每一组相邻支路之间的连接点对应所述平面网格状结构中的一个节点。

优选地，所述步骤2）和步骤3）中激励节点施加直流电源激励的电流大小为10A。

优选地，所述步骤3）中的BP神经网络为三层BP神经网络。

本发明基于BP神经网络的接地网故障诊断方法具有下述优点：

1、本发明通过在不考虑电容的情况下把立体网状的待诊断接地网模拟为包含n 个节点和b 条支路的平面网格状结构，然后基于平面网格状结构建立接地网模拟电路，进行故障模拟得到多组测试数据并训练BP神经网络作为专家系统，然后检测待诊断接地网中m个可及测试点的电压并生成输入向量，将输入向量X输入训练后的BP神经网络，判定输出向量中值为1的元素所对应的支路为故障支路，因此能够利用BP神经网络的自学习功能，直接利用待诊断接地网中m个可及测试点的电压来快速诊断出故障支路，不需要开挖查找接地网断点和腐蚀段，能够有效解决现有技术的接地网故障检查时的复杂性、不确定性、降阻剂的腐蚀及污染问题，能够为接地网的安全运行提供保障，具有故障定位准确可靠的优点。