[发明专利]一种基于电磁参数特征的接地网故障诊断方法及系统

权利要求书

1.一种基于电磁参数特征的接地网故障诊断方法，其特征在于，该方法通过激励磁场引发的接地网的感应电压，获取接地网区域的电磁参数分布图，根据电磁参数分布图中损伤像素点占比的变化实现对接地网的状态判别，包括以下步骤：

S1、通过一置于待测接地网上方的感应线圈阵列获得待测接地网的感应电压向量；

S2、根据所述感应电压向量和所述感应线圈阵列的灵敏度矩阵，采用Tikhonov正则化算法求解待测接地网的电磁参数分布矩阵；

S3、将所述电磁参数分布矩阵映射至范围为[0,255]的图像灰度域，得到电磁参数灰度矩阵，形成接地网区域的电磁参数分布图；

S4、根据所述电磁参数灰度矩阵的灰度值的损伤像素点占比判断待测接地网是否存在故障；

所述步骤S2具体包括：

S201、建立接地网的感应电压向量U、感应线圈阵列的灵敏度矩阵S及电磁参数分布矩阵G的数学关系式：

U＝Sg

式中，向量g为电磁参数分布矩阵G的列向量；

S202、定义上述数学关系式的最小化Landweber泛函的表达式：

式中，a为正则化参数；

S203、使用牛顿迭代法求解非线性方程||Sg-U||＝δ，其中，δ为误差水平；

S204、判断当前电磁参数分布矩阵G的列向量是否满足误差水平限制，若是，则结束迭代，执行步骤205，若否，则返回步骤203继续迭代；

S205、将电磁参数分布矩阵G的列向量转化为矩阵形式，即为电磁参数分布矩阵G，为

式中，r为接地网区域网格划分时每条边所划分的网格数。

2.根据权利要求1所述的基于电磁参数特征的接地网故障诊断方法，其特征在于，所述感应线圈阵列包括一个直径为d的圆形非金属管道和P个直径为d/4的绕线线圈，P个绕线线圈呈等间距分布，截面与圆形非金属管道切线方向平行。

3.根据权利要求2所述的基于电磁参数特征的接地网故障诊断方法，其特征在于，所述感应线圈阵列的灵敏度矩阵通过以下步骤获取：

(1)将感应线圈阵列置于空场环境；

(2)使用激励电源依次向P个绕线线圈中的一个注入交流电流，采集其它P-1个绕线线圈的感应电压，得到初始电压向量V₀：

V₀＝[x₁,x₂,…,x_i,…,x_P]^T

＝[x₁₁,x₁₂,…,x_1P,x₂₁,x₂₂,…,x_2P,…,x_P1,x_P2,…,x_PP]^T

x_i为向第i个绕线线圈注入交流电流时，其它P-1个绕线线圈的感应电压，其中，x_ii＝0，i＝1,2,…,P，T为转置；

(3)将感应线圈阵列中圆形非金属管道的外切正方形进行网格划分，得到n个边长为δ的正方形网格{z₁,z₂,…,z_n}，所述外切正方形直径为d，中心点与感应线圈阵列的圆心重合，且有n＝(d/δ)²；

(4)在n个网格中依次插入棒长为l、直径为δ的金属棒，插入深度为l/2，使用激励电源依次向P个绕线线圈中的一个注入交流电流，采集其它P-1个绕线线圈的感应电压，得到感应电压矩阵C：

其中，第j个网格中插入金属棒时得到的感应电压向量为C(z_j)＝[c₁(z_j),c₂(z_j),…,c_m(z_j)]^T，j＝1,2,…,n，m＝P²；

所述金属棒所用材质与待测接地网的金属材质相同；

(5)根据感应电压矩阵C和初始电压向量V₀计算感应线圈阵列的灵敏度矩阵S：

S＝(s_ij)_m×n

式中，s_ij为灵敏度矩阵S的第i行和第j列的元素。