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1、摘 要电力系统的接地网是维护电力系统安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全的重要设备，但往往由于接地网的导体腐蚀、断裂等故障，引起或者扩大事故，带来巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，诊断接地网的断点和腐蚀情况已经成为电力部门的一项重大反事故措施。根据地网接地引下线之间电阻或者转移电阻的测量值，建立合适的模型，求出地网各段导体的电阻值，进而判断地网是否有断裂或者被腐蚀的导体存在以及它们的位置。但是受到可及节点数目总是小于地网支路数目的限制，得到的故障诊断方程都是欠定的，而且方程还没有显式的解析表达式，直接求解困难很多。针对上述问题，本文从模型和求解两方面接地网故障诊断方法做了深入详细的分析
2、和研究。分析了故障诊断模型的特点，根据矩阵分析的基本理论，考虑用基于遗传算法的最小二乘法来求解诊断方程。避免了由与简化过程所带来的误差，从而使地网故障诊断方程的以直接求解。本文建立和求解的数学模型的过程可以分为三步：首先，根据可及节点的数目建立非线性隐式方程；其次，求解非线性约束规划问题，以能量达到最小构造目标函数；最后，将遗传算法引入对非线性故障诊断方程的求解过程中，用遗传算法求出满足目标函数的全局最优解，并收到了良好的效果。关键词：接地网，故障诊断，遗传算法1 / 文档可自由编辑打印ABSTRACTThe grounding grids of substations are importa
3、nt equipment to keep stableoperation power system and safety to operator and power apparatus. But thegrounding faults due to corrosion of substation grounding grid often take place. Thecorrosion of these grounding grid and electromotive force of grounding current, caninduce grounding grid fault. The
4、se grounding grid faults often bring huge economicallost and bad society effect. So how to diagnosis the corrosion condition of groundinggrid and its location is a very important measure remained to electric power system toguard against grounding faults.If the relationship between port resistances a
5、nd conductor resistance is given,conductor resistance can be computed from port resistances through mathematicalanalysis. Comparing these results with the initial values that they are designed to be,the accurate current corrosion status of all grounding conductors under ground can beknown. But the n
6、umber of those touchable nodes is always fewer than that of thebranches, the function we obtain according electric circuit theory is a function whichis fewer than its variable, and they have no explicit analytic expression. Tosolve the function straightly become very difficult.From above problems, t
7、his thesis gives some in-depth and detailed analysis aboutcorrosion of substation grounding grid from its model and solution. After analyzingthe characteristics of model, and based on matrix analysis theory, one solution isproposed. That is, we can use implicit function to satisfy all demands fromop
8、timization a rithmetics, such as differential coefficient, grids or determinant, whichmakes sure that simplified errors can be prevent and our model can be solved too. Themathematic models in this thesis can be divided into three parts: part one, to sum upsolving the implict equation; part two, to s
9、um up solving a nonlinear constrainedoptimization problem; part three, bring Genetic Algorithms into solving the model ofnonlinear implict equation, and get a good result.3PDFnumber目录第 1 章 绪论1.11.21.31.3.11.3.2第 2 章 矩阵知识和遗传算法概述2.12.22.3第 3 章 接地网故障诊断原理及其数学模型133.13.23.2.13.2.23.33.4遗传算法的主要实现技术22本文中遗传算
10、法的实现24本章小结25第 4 章 地网故障诊断实例研究27算例 1 27算例 2 33算例 3 36本章小结39第 5 章 结论与展望41致谢5PDF3.4.13.4.23.34.14.24.34.4参考文献附录附录 1 45附录 2 48附录 3 536PDF第 1 章 绪 论1.1 研究问题的工程背景发电厂、变电站的接地网是保证电力系统安全可靠运行的重要措施。变电站接地系统是维持电力系统安全稳定运行、保障电气设备和运行人员安全的重要电力设施, 地网将电气设备连接处的电位固定在允许范围, 有效地改善地表电位分布,接地网导体常用560/650的扁钢或者直径为20的圆钢水平铺设，排列成长孔行或
11、者方孔行，埋入地下0.6-1m深处，其面积大体与发电厂或者变电站的面积相同，两条水平接地地带的间距为3-10m.有时为了要加强冲击电流的扩散通常在接地网上装设集中的垂直接地体，垂直接地体一般为长度约2.5m的角钢或者钢管。构成接地网的导体埋设在地下，常因焊接不良、漏焊、接地短路电流电动力的作用等原因，特别是经过土壤多年的腐蚀，使接地网均压导体之间存在连接不良的情况，使接地网的接地性能变差。当系统发生接地故障时，可能造成地电位升高或者分布不均，除给运行人员人身安全带来严重威胁之外，还有可能因反击或者电缆皮环流使二次设备的绝缘造成破坏，导致高压窜入控制室，引起检测设备和控制设备发生误动或者据动，从
12、而扩大事故，带来巨大的经济损失和不良的社会影响。在实际运行中, 因接地网故障引起或扩大的电力系统事故时有发生, 事故带来巨大的经济损失甚至人员伤亡。例如，1981年广西合山电厂110kV开关站内A相母线侧的支柱瓷瓶在雨雾中闪络，造成弧光接地，A相接地发展成为两相短路，最后发展成为三相短路，损坏二次电缆、端子排及二次设备，一台10万kW发电机损坏，造成全厂停电的重大事故，事故扩大的主要原因是接地引下线在地表以下的几十公分处腐蚀严重，有的只剩下原直径的三分之一左右；19851986年两年间湖北胡集、潜江、武钢三个220kV变电站因接地不良将站内弧光短路扩大为全7PDF站停电和设备严重损坏事故；1996年3月23日，福州东郊变因110kV出线近区遭受雷击，雷电侵入波进入变电站接地网和二次直流系统，由于接地网寻存在故障，引起多套保护据动，造成1号120MVA主变烧毁，东郊地区供电暂时中断。由此可见，接地网故障已成为电力系统安全运行的一个严重隐患，诊断接地网的断点和腐蚀情况也已成为电力部门的一项重大反事故措施。由于接地网深埋于地下，具有极强的隐蔽性，工程上对接地网性能好坏的检测一般是通过接地电阻的大小来间接判断，但无法了解地网的腐蚀和断点的具体情况。即使接地网导体出现腐蚀和断点，接地电阻仍有可能正常，过去一般都是在发现接地电阻不合格
