[发明专利]一种基于磁场逆问题求解的变电站接地网腐蚀诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及电网检测技术领域，尤其是涉及一种基于磁场逆问题求解的变电站接地网腐蚀诊断方法。

背景技术

接地网是变电站安全运行的重要保证，其工作的可靠性对电力系统的安全稳定运行影响重大。由于国内的变电站接地网大多采用扁钢，圆钢等钢制材料，且其长期埋于地下，不可避免地会受到土壤的电化学腐蚀，引起接地网均压导体腐蚀甚至断裂、接地引下线截面变小、接地体之间接触不良等问题。这些故障均会使得接地网性能大幅下降，严重危害变电站内工作人员及设备的安全。因此，找到一种能快速方便地对接地网腐蚀故障进行检测的方法、进而采取相应的防护措施已成为电力行业现有接地网运维工作中亟待解决的问题。

目前，接地网腐蚀故障检测方法主要有三种：一是基于电路理论，通过建立故障诊断方程并结合相应优化算法实现接地网的故障诊断，但该方法运算较为复杂，诊断方程病态程度较高影响诊断精度，且当接地网仅局部存在轻微故障时难以通过该方法得到识别诊断。二是基于电场理论，通过向接地网注入激励电流探测地表电位分布，从而对接地网进行故障诊断，但该方法所需测点较多工作量大，且有可能出现由于现场检测不准确而导致故障点的误判或漏判的情形。三是基于电磁场理论，通过向接地网注入激励电流探测地表的磁感应强度，根据磁感应强度的分布特征对接地网进行故障诊断，但现有基于地表面磁感应强度的腐蚀诊断方法测点布置需覆盖整个接地网，而实际应用中受制于变电站现场情况，难以实现对所有测点的磁感应强度进行准确测量，且对大型接地网来说存在工作量较大的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于磁场逆问题求解的变电站接地网腐蚀诊断方法，通过测试及计算分析变电站接地网的地表面磁感应强度分布，能够实现对变电站接地网腐蚀故障的高效、准确判断。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于磁场逆问题求解的变电站接地网腐蚀诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、使用数值计算方法计算正常工况下变电站接地网的理论地表面磁感应强度；

步骤2、应用交流信号发生器通过一可及节点向变电站接地网注入交流激励电流，由探测线圈沿接地网上方感应地表面磁场，并由数据采集器采集探测线圈的感应电压信号，选取测点时，根据变电站现场情况，任意分散地选取n个便于探测的地表点为测点，其中，n为接地网导体数；

步骤3、根据采集到的感应电压信号计算n个测点处的磁感应强度；

步骤4、根据n个测点处的磁感应强度，采用Tikhonov正则化算法计算接地网n段导体的轴向电流；

步骤5、分别计算每段导体的轴向电流在接地网各地表点形成的磁感应强度，再将所有导体的计算结果进行叠加，从而得到接地网的地表面磁感应强度的实际计算结果；

步骤6、将实际的接地网地表面磁感应强度与正常工况下理论计算所得的地表面磁感应强度进行比较，对同一接地导体，分别绘制正常工况与实际工况下的地表面磁感应强度曲线，并计算曲线偏差度；若某接地导体的磁感应强度曲线偏差度大于20％，则判断该接地导体存在腐蚀故障，从而完成对变电站接地网的腐蚀诊断。

所述的步骤1)通过数值计算方法计算变电站接地网的地表面磁感应强度，具体是：

1a)将节点数目为m的接地网分为n段导体，计算这n段导体之间的互阻抗矩阵R，其中，矩阵元素R_ij表示i段导体和j段导体之间的互阻抗，其计算公式为：