- 頭條遼寧工程技術大學科研團隊提出接地網電阻抗成像的新方法2022-09-11 作者：閆孝姮、林曉雪 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語為了克服接地網扁鋼和土壤電阻率數量級相差巨大，改善接地網電阻抗成像病態性問題，遼寧工程技術大學電氣與控制工程學院的研究人員閆孝姮、林曉雪、呂秋皓、陳偉華，在2022年第9期《電工技術學報》上撰文，將傳統的同倫延拓法與Tikhonov正則化相結合，提出了基于Homotopy-Tikhonov算法（HT-GN）的接地網電阻抗成像故障診斷方法。
接地網是變電站、發電廠的重要組成部分，接地網性能的好壞直接影響工作人員及電氣設備的安全。由于接地網常年埋于地下，接地網導體常常因受土壤侵蝕而無法正常工作，目前已經發生了多起因接地網造成事故的事例，因此需要對接地網進行故障診斷，為電力系統穩定運行提供保障。目前提出的很多方法難以得到準確的結果，實際上憑借經驗進行停電開挖判斷，具有盲目性并且無法直觀成像。
電阻抗成像（Electrical Impedance Tomography, EIT）技術具有非入侵、無損傷、結構簡單、易于操作且成本低廉等優點，有廣闊的應用前景。然而提高圖像質量和分辨率是當前電阻抗成像領域的一大挑戰，特別是EIT技術應用于接地網故障診斷領域，由于接地網的測量電壓數據有限，不足以反映重構目標的基本特征，且接地網中導體和土壤的電阻率數量級相差巨大使其系統矩陣病態性嚴重，因此EIT逆問題具有不適定性。
因此，為了克服接地網扁鋼和土壤電阻率數量級相差巨大，改善接地網電阻抗成像病態性問題，遼寧工程技術大學電氣與控制工程學院的研究人員閆孝姮、林曉雪、呂秋皓、陳偉華，在2022年第9期《電工技術學報》上撰文，將傳統的同倫延拓法與Tikhonov正則化相結合，提出了基于Homotopy-Tikhonov算法（HT-GN）的接地網電阻抗成像故障診斷方法。
圖 3×3接地網模型
研究人員在求取的最佳迭代初值和最佳正則化參數基礎上，對比了HT-GN算法和Tikhonov算法的接地網重建圖像，分析不同迭代初值、不同正則化參數對接地網成像的影響。仿真結果表明基于HT-GN算法重構的接地網圖像腐蝕位置更加清晰，且收斂后的電壓相對誤差更小，優于Tikhonov算法重建的接地網圖像，但迭代次數相對較多。
他們針對HT-GN算法的接地網電阻抗成像，分別對比了最佳迭代初值與該初值的0.2~1.5倍、最佳正則化參數與其他正則化參數的接地網重構圖像，仿真結果表明采用HT-GN算法的接地網圖像在幾種迭代初值條件下均能收斂，并且在最佳迭代初值和最佳正則化參數條件下腐蝕區域成像效果最好，圖像清晰度最高。進一步驗證了在接地網電阻抗成像中，該方法對電阻率迭代初值要求更加寬松且成像效果與正則化參數的選取密切相關。
另外，仿真設置了接地網輕腐蝕、重腐蝕、斷裂三種情況，結果表明采用HT-GN算法均能反映接地網腐蝕位置，且輕腐蝕狀態下電壓相對誤差最小，隨著腐蝕程度加大，接地網腐蝕區域成像越明顯。同時接地網實驗驗證了輕腐蝕條件下該方法重建圖像的可行性。
研究人員指出，基于HT-GN算法的接地網電阻抗成像腐蝕位置更清晰，收斂效果最好，更好地改善了電阻抗成像逆問題的病態性，為解決接地網腐蝕定位成像提供了一種新方法，推動了電阻抗成像技術在接地網中的實際應用，有利于解決實際工程問題。
本文編自2022年第9期《電工技術學報》，論文標題為“基于Homotopy-Tikhonov算法的接地網電阻抗成像方法”。本課題得到了基金項目2019年遼寧省教育廳科學技術研究創新團隊項目、遼寧工程技術大學學科創新團隊項目和遼寧省科技廳面上項目資助的支持。
