一种基于Lasso理论的接地网腐蚀诊断方法技术

本发明专利技术提供了一种基于Lasso理论的接地网腐蚀诊断方法，包括：步骤1：建立变电站接地网的结构关系矩阵，同时，获取变电站接地网的基本参数；步骤2：对变电站接地网进行检测，获得检测参数；步骤3：基于结构关系矩阵、基本参数和检测参数，建立变电站接地网腐蚀诊断方程组；步骤4：利用Lasso理论迭代求解变电站接地网腐蚀诊断方程组，获得求解结果；步骤5：基于求解结果，图形化展示变电站接地网的腐蚀程度。本发明专利技术的基于Lasso理论的接地网腐蚀诊断方法，利用lasso理论对支路电阻变化量进行稀疏处理，再对故障诊断方程组进行求解，以解决变电站接地网腐蚀诊断中采用电网络方法时欠定方程求解容易出现不收敛及出现伪故障的问题。题。题。

A method of grounding grid corrosion diagnosis based on lasso theory

【技术实现步骤摘要】
一种基于Lasso理论的接地网腐蚀诊断方法


[0001]本专利技术涉及变电站接地网故障诊断
，特别涉及一种基于Lasso理论的接地网腐蚀诊断方法。

技术介绍

[0002]变电站接地网具有均压和泄流功能，对保证电力系统的安全稳定运行，保护变电站工作人员的人身安全和电气设备的运行安全起到重要作用。变电站接地网大多采用普通钢或镀锌扁钢，容易受到土壤腐蚀和电化学腐蚀的影响而导致接地体锈蚀变薄甚至断裂脱落。接地网腐蚀会降低接地网的接地性能，抬升地网的接地电位，危及设备及人身安全，给变电站的运行带来巨大的安全隐患。
[0003]目前接地网腐蚀诊断主要有三种方法：电磁法、电化学法及电网络法。电磁法向接地网的引出线注入交流电流，通过检测地面上磁感应强度的分布情况来进行接地网腐蚀的诊断与定位，电磁法会存在电磁干扰问题，特别是变电站这种强电磁环境会对测量结果产生较大影响；电化学法利用电化学特征来表征接地网的腐蚀情况，接地网在电化学腐蚀的作用下后接地极会发生氧化反应变成阳极，通过电化学传感器测量接地网不同位置的极化电阻来诊断接地网的腐蚀程度，电化学法需要开挖土壤埋设传感器，且周围的噪声会对检测精度产生影响；电网络法利用电网络理论和特勒根定理建立故障诊断方程组，通过端口电阻的变化情况得到接地网各支路电阻阻值的变化量，通过求解端口网络阻抗变化的方程组，得到接地网各支路的支路电阻，根据支路电阻的阻值得到接地网各支路的腐蚀情况。这种方法操作简单，便于实现，但由于接地网引出线的数目少于支路数，采用电网络法测量所得的端口电压电流方程数少于待求解的支路数，因而电网络法所建立的方程为欠定方程，目前，对这类方程一般采用优化方法进行求解，如文献[许磊,李琳.基于电网络理论的变电站接地网腐蚀及断点诊断方法[J].电工技术学报，2012,27(10):270
‑
276]利用最小二乘法进行求解，这类方法在可及节点过少(方程数过少)的情况下求解会出现过拟合、诊断结果误差大、出现伪故障等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于Lasso理论的接地网腐蚀诊断方法，利用lasso理论对支路电阻变化量进行稀疏处理，再对故障诊断方程组进行求解，以解决变电站接地网腐蚀诊断中采用电网络方法时欠定方程求解容易出现不收敛及出现伪故障的问题。
[0005]本专利技术提供一种基于Lasso理论的接地网腐蚀诊断方法，包括：
[0006]步骤1：建立变电站接地网的结构关系矩阵，同时，获取变电站接地网的基本参数；
[0007]步骤2：对变电站接地网进行检测，获得检测参数；
[0008]步骤3：基于所述结构关系矩阵、基本参数和所述检测参数，建立变电站接地网腐蚀诊断方程组；
[0009]步骤4：利用Lasso理论迭代求解所述变电站接地网腐蚀诊断方程组，获得求解结
果；
[0010]步骤5：基于求解结果，图形化展示变电站接地网的腐蚀程度。
[0011]优选的，所述步骤1中，建立变电站接地网的结构关系矩阵，包括：
[0012]分析变电站接地网的设计图纸的拓扑结构，建立描述变电站接地网的结构关系的关联矩阵A；
[0013]其中，关联矩阵A描述变电站接地网的节点与支路之间的连接关系，A的“行”代表接地网的节点元素，A的“列”代表接地网支路元素；按照从左到右、从上到下作为参考方向，对于A的每个元素，当该元素对应的支路按照参考方向离开该元素所对应的节点时，该元素取+1；当该元素对应的支路按照参考方向进入该元素所对应的节点时，该元素取
‑
1；当该元素对应的支路与该元素对应的节点不相关联时，该元素取0。
[0014]优选的，所述步骤1中，获取变电站接地网的基本参数，包括：
[0015]根据变电站接地网的支路的长度和支路采用的接地材料，计算支路的标称电阻值R
i
＝ρl
i
/s
i
，其中，i＝1,2,3...,b,b为接地网支路总数，ρ为地网支路金属的电阻率，l
i
为地网支路的长度，s
i
为地网支路金属的截面积，并据此得到接地网的支路标称电阻向量R
k
＝(R1,R2,...R
i
,...,R
b
)；
[0016]由支路标称电阻值R
k
得接地网支路电导矩阵进一步得接地网节点电导矩阵G
n
＝AG
b
A
T
，其中，下标n代表接地网节点总数。
[0017]优选的，所述步骤2：对变电站接地网进行检测，获得检测参数，包括：
[0018]将变电站地网上设有引出线的节点作为可及节点，选定变电站地网中任一节点作为参考节点，在参考节点与可及节点1之间注入直流电流I0，测量可及节点1与参考节点之间的端口电压值U
′
(1)
；
[0019]选择下一个可及节点与参考节点之间注入直流电流I0，测量该可及节点与参考节点之间的端口电压值U
′
(2)
；
[0020]再对其余可及节点依次重复上述操作，记录其对应的端口电压值U
′
(m)
，m为可及节点的个数，得到注入电流I0情况下的端口电压向量U
’
＝(U
′
(1)
,U
′
(2)
,
…
,U
′
(m)
)。
[0021]优选的，所述步骤3：基于所述结构关系矩阵、基本参数和所述检测参数，建立变电站接地网腐蚀诊断方程组，包括：
[0022](31)以步骤2中选取的参考节点，根据变电站接地网的网络拓扑和步骤1中计算所得的接地网节点电导矩阵G
n
＝AG
b
A
T
，计算出在步骤2中各个可及节点注入直流电流I0情况下，变电站接地网各节点电压理论值：下，变电站接地网各节点电压理论值：其中I
n
是注入节点n电流向量，I
n
＝(0
(1)
,0
(2)
,...,I
0(i)
,...,
‑
I
0(j)
,...,0
(n)
)；
[0023](32)计算接地网支路电流理论值,I
k(1)
＝G
b
A
T
U
n(1)
，I
k(2)
＝G
b
A
T
U
n(2)
，...，I
k(m)
＝G
b
A
T
U
n(m)
，并据此得到接地网支路电流向量理论值为I
k
＝(I
k(1)
,I
k(2)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Lasso理论的接地网腐蚀诊断方法，其特征在于，包括：步骤1：建立变电站接地网的结构关系矩阵，同时，获取变电站接地网的基本参数；步骤2：对变电站接地网进行检测，获得检测参数；步骤3：基于所述结构关系矩阵、基本参数和所述检测参数，建立变电站接地网腐蚀诊断方程组；步骤4：利用Lasso理论迭代求解所述变电站接地网腐蚀诊断方程组，获得求解结果；步骤5：基于求解结果，图形化展示变电站接地网的腐蚀程度。2.如权利要求1所述的一种基于Lasso理论的接地网腐蚀诊断方法，其特征在于，所述步骤1中，建立变电站接地网的结构关系矩阵，包括：分析变电站接地网的设计图纸的拓扑结构，建立描述变电站接地网的结构关系的关联矩阵A；其中，关联矩阵A描述变电站接地网的节点与支路之间的连接关系，A的“行”代表接地网的节点元素，A的“列”代表接地网支路元素；按照从左到右、从上到下作为参考方向，对于A的每个元素，当该元素对应的支路按照参考方向离开该元素所对应的节点时，该元素取+1；当该元素对应的支路按照参考方向进入该元素所对应的节点时，该元素取
‑
1；当该元素对应的支路与该元素对应的节点不相关联时，该元素取0。3.如权利要求2所述的一种基于Lasso理论的接地网腐蚀诊断方法，其特征在于，所述步骤1中，获取变电站接地网的基本参数，包括：根据变电站接地网的支路的长度和支路采用的接地材料，计算支路的标称电阻值R
i
＝ρl
i
/s
i
，其中，i＝1,2,3...,b,b为接地网支路总数，ρ为地网支路金属的电阻率，l
i
为地网支路的长度，s
i
为地网支路金属的截面积，并据此得到接地网的支路标称电阻向量R
k
＝(R1,R2,...R
i
,...,R
b
)；由支路标称电阻值R
k
得接地网支路电导矩阵进一步得接地网节点电导矩阵G
n
＝AG
b
A
T
，其中，下标n代表接地网节点总数。4.如权利要求1所述的一种基于Lasso理论的接地网腐蚀诊断方法，其特征在于，所述步骤2：对变电站接地网进行检测，获得检测参数，包括：将变电站地网上设有引出线的节点作为可及节点，选定变电站地网中任一节点作为参考节点，在参考节点与可及节点1之间注入直流电流I0，测量可及节点1与参考节点之间的端口电压值U'
(1)
；选择下一个可及节点与参考节点之间注入直流电流I0，测量该可及节点与参考节点之间的端口电压值U'
(2)
；再对其余可及节点依次重复上述操作，记录其对应的端口电压值U'
(m)
，m为可及节点的个数，得到注入电流I0情况下的端口电压向量U
’
＝(U'
(1)
,U'
(2)
,
…
,U'
(m)
)。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的一种基于Lasso理论的接地网腐蚀诊断方法，其特征在于，所述步骤3：基于所述结构关系矩阵、基本参数和所述检测参数，建立变电站接地网腐蚀诊断方程组，包括：(31)以步骤2中选取的参考节点，根据变电站接地网的网络拓扑和步骤1中计算所得的接地网节点电导矩阵G
n
＝AG
b
A
T
，计算出在步骤2中各个可及节点注入直流电流I0情况下，变
电站接地网各节点电压理论值：电站接地网各节点电压理论值：其中I
n
是注入节点n电流向量，I
n
＝(0
(1)
,0
(2)
,...,I
0(i)
,...,
‑
I
0(j)
,...,0
(n)
)；(32)计算接地网支路电流理论值,I
k(1)
＝G
b
A
T
U
n(1)
，I
k(2)
＝G
b
A
T
U
n(2)
，...，I
k(m)
＝G
b
A
T
U
n(m)
，并据此得到接地网支路电流向量理论值为I
k
＝(I
k(1)
,I
k(2)
,...,I
k(m)
)；(33)根据所述接地网各节点电压理论值，计算在各可及节点注入直流电流I0时，各可及节点与参考节点之间的端口电压理论值U＝(U
(1)
,U
(2)
,
……
U
(m)
)；(34)根据欧姆定律计算接地网各可及节点端口电阻的理论值：R
ij(1)
＝U
(1)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳华，王宏兴，李善飞，李加加，杨华，刘啸辰，钟文帆，程宏波，徐茂华，武素芳，刘建新，
申请(专利权)人：中铁电气化局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：