CN113687191B - 一种基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法，利用接地网故障支路灵敏度特性能够快速对接地网进行故障检测，只需测量端口电阻，无需测量支路电阻及求解方程组；对故障区域进行电阻抗成像，并采用土壤分离的方式进行腐蚀部位成像，提高了定位准确度与诊断效率；将电阻抗技术与电网络分析法结合对接地网进行腐蚀故障诊断，可以准确定位腐蚀支路，评估腐蚀程度，提高了诊断效率，为接地网故障诊断提供了工程上的新方法，具有一定的工程实践价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法。
背景技术
术语解释：
最小二乘法：最小二乘法是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。
牛顿迭代法：牛顿迭代法是一种不断用变量的旧值递推新值的过程，跟迭代法相对应的是直接法(或者称为一次解法)，即一次性解决问题。迭代算法是用计算机解决问题的一种基本方法。它利用计算机运算速度快、适合做重复性操作的特点，让计算机对一组指令(或一定步骤)重复执行，在每次执行这组指令(或这些步骤)时，都从变量的原值推出它的一个新值。
四极法：四极等距法是一种测量土壤电阻的方法，是四极法的一种。其原理是：四个测量电极位于同一深度等间距的一条直线上，试验电流流入外侧两个电极，接地电阻测试仪通过测得试验电流和内侧两个电极间的电位差，最终得到被测场地的视在土壤电阻率。
变电站接地按照功能不同，可以分为保护接地、工作接地、防雷接地和屏蔽接地。接地网是变电站接地系统的重要组成，为变电站内所安装的各种电气设备提供公共的参考地；在遭受雷击或电力系统发生短路故障时，接地网还能提供迅速排泄故障电流的途径，从而保障变电站内的电气设备正常运行及工作人员安全接地网是变电站的重要组成部分，具有分散漏电流、保障设备有效接地、确保工作人员人身安全等作用。
由于接地网长期掩埋在地下，易受电化学和土壤腐蚀的影响，可能造成接地网出现腐蚀甚至断裂等故障，不利于变电站的安全运行，甚至可能危及电力系统的稳定运行，带来较大的经济损失。大型接地网通常埋设在地下约0.8m深的土壤中，难以大面积挖掘查找接地网故障位置。
由于接地网导体材料在土壤中的腐蚀从机理上讲属于电化学腐蚀，所以通过电化学检测技术来检测接地导体的腐蚀状态是一种有效的手段。这一方法的缺陷在于电化学测量难度很大，而且很容易受到土壤中的杂散电流以及导体泄漏电流的影响，并且这一方法只能对腐蚀情况做出判断，对于虚焊、漏焊、断裂等情况无法做出诊断。基于电化学方法的接地网故障诊断法可以针对接地导体的腐蚀情况精确求解，但是这种方法对硬件检测装置要求很高，并且很容易受到土壤中的其余信号的干扰，这种诊断法的广泛运用还需要克服这些问题.
接地网是变电站、发电厂等的重要组成部分，是电力系统安全和稳定运行的保障。接地网埋于地下，由于焊接不良、泄露电流原电池效应和土壤腐蚀等原因，接地网支路易发生腐蚀、断裂等问题，从而降低接地性能，严重威胁人员和电力系统的安全。
电网络理论法是根据电路分析理论建立故障诊断方程，利用不同算法求解故障诊断方程得出最终解从而实现接地网故障诊断。该方法测量方便但易受可及节点数量的影响，可能导致诊断方程高度欠定。电阻抗成像技术可以对埋于地下的接地网进行电阻抗分析，形成导体电阻率分布图像，从而直观的观测腐蚀故障位置。但当实际测量时，需要测量大量电极电位数据，工作量大，且易产生电位测量误差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法，可以快速准确定位腐蚀支路，评估腐蚀程度，提高了诊断效率。
实现上述目的的技术方案是：一种基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法，包括以下步骤：
S1，利用电网络理论法建立接地网的电网络模型，基于电网络的节点导纳矩阵对可及节点电压求微分，得出接地网故障支路灵敏度特性；
S2，根据接地网故障支路灵敏度特性，提出故障支路腐蚀分块定理：在接地网投入运行前，各支路的电阻值视为标称值，其与电流源电流大小的乘积称为电压标称值；接地网运行若干年后，如果接地网的一个支路被腐蚀，该支路的电阻变大，该支路电阻增量将明显大于其他分支；通过向接地网的可及节点注入激励电流源，测量其两端电压值，得到测量电压值，测量电压值与标称电压值之差为电压变化量，电压变化量最大的支路为受腐蚀故障影响最大的支路；在进行接地网故障检测时，在接地网的可及节点处测得端口电压，根据实测各端口的电压变化量，对于单支路故障快速找出故障支路，对于多支路故障快速定位到故障区域；
S3，将接地网按照结构不同分为均一网格接地网和参差接地网，定义均一网格接地网是由规则方形网格组成的接地网，参差接地网为不同形状网格混合组成的接地网；
S4，在均一网格接地网中，在均一网格接地网的可及节点处测得端口电压；当各支路电压变化量中仅有一条支路电压变化量最大，且该支路电压变化量远大于其他支路电压变化量，则该支路为故障支路；
当有多条支路腐蚀故障发生时，根据故障支路腐蚀分块定理，由端口电压值反推出故障区域；然后对故障区域进行电阻抗成像，得到故障区域导体电阻率分布图像，然后采用土壤分离的方式进行腐蚀部位成像，诊断出故障支路及其腐蚀程度；
S5，在参差接地网中，先将参差接地网约简为本征接地网，在本征接地网的可及节点处测得端口电压；
当单一支路腐蚀故障发生时，本征接地网中一条本征支路电压增量明显高于其他本征支路电压增量，且该本征支路与原参差接地网中的支路是直接对应的，则确定原参差接地网中的故障支路；若电压变化量较大的本征支路在一个元网络内，则根据元模块与元网络的关系求解出参差接地网的故障支路；
当多条支路腐蚀故障发生时，本征接地网中多条故障支路的端口电压值产生增量变化，根据故障支路腐蚀分块定理，由端口电压值反推出故障区域；然后对故障区域进行电阻抗成像，得到故障区域导体电阻率分布图像，然后采用土壤分离的方式进行腐蚀部位成像，诊断出故障支路及其腐蚀程度。
上述的一种基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法，步骤S1的具体流程为：
设接地网的节点数为N，支路数为b，A为支路与结点关联性矩阵，Y为支路导纳矩阵，Un为节点电压列向量，Is为激励电流源引起的注入结点的列向量；利用电网络理论描述接地网模型为：
AYATUn＝AIs (1)
节点导纳矩阵：
Yn＝AYAT (2)
则节点电压表示为：
Un＝(AYAT)-1AIs＝YnAIs (3)
对纯电阻网络，在相同的激励条件下，支路电阻变化对各支路电压的扰动能力不同；为了反映支路电阻对支路电压的扰动，将节点电压对其支路电阻求偏导：
节点导纳矩阵Yn是非奇异阵，利用对矩阵逆的微分公式：
d(X-1)＝-X-1dXX-1 (5)
得：
将式(6)代入式(4)中，得：
式(7)中：
根据微分与偏导的关系：
得：
式(10)中，dRj为支路j发生腐蚀时，支路电阻发生的变化量；dUn为发生腐蚀前后Un的变化量，将其写成增量形式，即：
由式(11)可知，电阻变化量与电压变化量具有同样的变化关系，获取接地网故障支路灵敏度特性：接地网某一分支被腐蚀，电阻变大，则其对应的分支电压的变化量将明显高于其他分支，每一支路的电阻变化量对其所在支路都具有最高的电压扰动能力。
上述的一种基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法，步骤S4和步骤S5中，所述电阻抗成像的步骤为：
A，选择测量引出线，对先择好的测量引出线施加激励电流源，通过测量平台得到实测电压；
B，设置初始电阻率，根据电阻率与电压的关系，由初始电阻率求解计算电压；
C，将计算电压与实测电压进行比较，计算电压与实测电压差平方和，若满足误差关系则停止迭代，进行接地网成像；若不满足误差关系，则根据正则化算法中的迭代公式，计算雅可比矩阵，迭代求出电阻率，根据该电阻率反求出计算电压，将计算电压与实测电压进一步比较，直至满足误差条件，则停止迭代，得到最终的电阻率，进行电阻抗成像，得到故障区域导体电阻率分布图像。
本发明的基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法，可以快速准确定位腐蚀支路，评估腐蚀程度，提高了诊断效率，与现有技术相比具有以下优点：
(1)利用接地网故障支路灵敏度特性能够快速对接地网进行故障检测，只需测量端口电阻，无需测量支路电阻及求解方程组；
(2)对故障区域进行电阻抗成像，并采用土壤分离的方式进行腐蚀部位成像，提高了定位准确度与诊断效率；
(3)将电阻抗技术与电网络分析法结合对接地网进行腐蚀故障诊断，可以准确定位腐蚀支路，评估腐蚀程度，提高了诊断效率，为接地网故障诊断提供了工程上的新方法，具有一定的工程实践价值。
附图说明
图1为本发明的基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法的流程图；
图2为接地网等效模型示意图；
图3为电阻抗成像技术流程图；
图4为简单接地网拓扑结构图；
图5为接地网含土壤与土壤分离成像结果对比图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：
请参阅图1，本发明的最佳实施例，一种基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法，包括以下步骤：
S1，利用电网络理论法建立接地网的电网络模型，基于电网络的节点导纳矩阵对可及节点电压求微分，得出接地网故障支路灵敏度特性；
S2，根据接地网故障支路灵敏度特性，提出故障支路腐蚀分块定理：在接地网投入运行前，各支路的电阻值视为标称值，其与电流源电流大小的乘积称为电压标称值；接地网运行若干年后，如果接地网的一个支路被腐蚀，该支路的电阻变大，该支路电阻增量将明显大于其他分支；通过向接地网的可及节点注入激励电流源，测量其两端电压值，得到测量电压值，测量电压值与标称电压值之差为电压变化量，电压变化量最大的支路为受腐蚀故障影响最大的支路；在进行接地网故障检测时，在接地网的可及节点处测得端口电压，根据实测各端口的电压变化量，对于单支路故障快速找出故障支路，对于多支路故障快速定位到故障区域；
S3，将接地网按照结构不同分为均一网格接地网和参差接地网，定义均一网格接地网是由规则方形网格组成的接地网，参差接地网为不同形状网格(如三角形、方形)混合组成的接地网；
S4，在均一网格接地网中，在均一网格接地网的可及节点处测得端口电压；当各支路电压变化量中仅有一条支路电压变化量最大，且该支路电压变化量远大于其他支路电压变化量，则该支路为故障支路；
当有多条支路腐蚀故障发生时，根据故障支路腐蚀分块定理，由端口电压值反推出故障区域；然后对故障区域进行电阻抗成像，得到故障区域导体电阻率分布图像，然后采用土壤分离的方式进行腐蚀部位成像，诊断出故障支路及其腐蚀程度；
S5，在参差接地网中，先将参差接地网约简为本征接地网，在本征接地网的可及节点处测得端口电压；
当单一支路腐蚀故障发生时，本征接地网中一条本征支路电压增量明显高于其他本征支路电压增量，且该本征支路与原参差接地网中的支路是直接对应的，则确定原参差接地网中的故障支路；若电压变化量较大的本征支路在一个元网络内，则根据元模块与元网络的关系求解出参差接地网的故障支路；
当多条支路腐蚀故障发生时，本征接地网中多条故障支路的端口电压值产生增量变化，根据故障支路腐蚀分块定理，由端口电压值反推出故障区域；然后对故障区域进行电阻抗成像，得到故障区域导体电阻率分布图像，然后采用土壤分离的方式进行腐蚀部位成像，诊断出故障支路及其腐蚀程度。
接地网故障支路灵敏度特性：
请参阅图2，在对接地网利用电网络理论进行故障诊断时，往往忽略外界环境的影响及其分布电感和电容的值，可将其等效为一个纯电阻网络。为了保证变电站中诸如变压器、断路器等电力设备的可靠接地，从接地网1′中引出一些引下线2′，与这些设备相连。这些交点称为接地网的可及节点3′。因此，整个接地网由水平铺设的纯电阻网络和接地引下线组成，可等效为一个多端口的纯电阻网络效为一个多端口的纯电阻网络.
设接地网的节点数为N，支路数为b，A为支路与结点关联性矩阵，Y为支路导纳矩阵，Un为节点电压列向量，Is为激励电流源引起的注入结点的列向量；利用电网络理论描述接地网模型为：
AYATUn＝AIs (1)
节点导纳矩阵：
Yn＝AYAT (2)
则节点电压表示为：
Un＝(AYAT)-1AIs＝YnAIs (3)
对纯电阻网络，在相同的激励条件下，支路电阻变化对各支路电压的扰动能力不同；为了反映支路电阻对支路电压的扰动，将节点电压对其支路电阻求偏导：
节点导纳矩阵Yn是非奇异阵，利用对矩阵逆的微分公式：
d(X-1)＝-X-1dXX-1 (5)
得：
将式(6)代入式(4)中，得：
式(7)中：
根据微分与偏导的关系：
得：
式(10)中，dRj为支路j发生腐蚀时，支路电阻发生的变化量；dUn为发生腐蚀前后Un的变化量，将其写成增量形式，即：
由式(11)可知，电阻变化量与电压变化量具有同样的变化关系，获取接地网故障支路灵敏度特性(也称作接地网腐蚀特性)：接地网某一分支被腐蚀，电阻变大，则其对应的分支电压的变化量将明显高于其他分支，每一支路的电阻变化量对其所在支路都具有最高的电压扰动能力。
腐蚀故障特性分块定理
通过分析接地网故障支路灵敏度特性：在接地网投入运行前，各支路的电阻值视为标称值，其与电流源电流大小的乘积称为电压标称值。运行若干年后，由于土壤腐蚀、电动力等原因使接地网中某些导体电阻值实际值增大，其对应支路电压增大。因此，如果接地网的一个支路被腐蚀，电阻变大，该支路电阻增量将明显大于其他分支。通过向可及节点注入电流激励，测量其两端电压值，得到测量电压值，测量电压值与标称电压值之差为电压变化量。此时电压变化量最大的支路为受故障支路影响最大的支路。
利用该接地网故障支路灵敏度特性，对于单支路故障能够跟据实测各端口电压变化量，进而快速找出故障支路，对于多支路故障，利用该特性能够快速定位到故障区域。进一步提出接地网腐蚀故障分块特性定理。通过测量分析支路电压变化量能判断出单一支路故障，而当接地网中有两处发生故障时，并不能准确定位故障位置。
再请参阅图1，将接地网按照结构不同分为均一网格接地网和参差接地网。
单一支路故障：
对于单一支路故障来说，可以根据电压变化量求出故障支路。在均一网格接地网中，当各支路电压变化量中仅有一条支路电压变化量最大，且该支路电压变化量远大于其他支路电压变化量，则认为该支路故障。对于参差接地网，当单一支路腐蚀故障发生时，本征接地网中该支路电压增量明显高于其他支路电压增量，若该支路与原接地网中的支路是直接对应的，这种支路称为明晰支路，则可以直接确定原接地网中故障支路，能够准确判断出腐蚀故障。若电压变化量较大的支路在一个元网络内，则可以根据元模块与元网络的关系求解出故障支路。
复合支路故障：
当多条支路腐蚀故障时，本征接地网中多条故障支路的端口电阻值产生增量变化，且支路间互相影响导致仅通过本征接地网与原接地网的关系无法准确求解故障支路。若通过端口循环测试，有多个端口电压变化值异常增大，且增大的幅值明显高于标准值，则可以判定为有多条本征支路出现故障。确定端口电压变化值大的支路所在元模块，进一步根据故障支路锁定其对应的原接地网中故障区域，将整个接地网的故障诊断问题转化为一个求局部区域的故障诊断问题。对局部区域进一步采用电阻抗成像法，从而确定具体故障支路的位置及腐蚀程度。
对接地网进行腐蚀故障诊断，首先将接地网约简为本征接地网，然后根据腐蚀特性，当某一条本征支路发生故障时，在所有支路端口依次施加激励电流源，测出各端口电阻值，受腐蚀影响支路端口电阻值均有所增大，但故障支路的电阻值增量最大，且距故障支路越远，所受影响越小，端口电阻增量越小。
利用腐蚀故障分块特性定理，无需求解支路电阻值进行故障诊断，也无需求解多元方程组计算，仅需在可及节点处测得端口电压，由端口电压值反推出故障支路或故障区域。通过比较端口输入电压的增大关系，快速判断出故障区域或支路，由于本征接地网与实际接地网存在简化关系，对于多支路故障需要采用电阻抗成像技术进一步得出腐蚀具体位置及腐蚀程度。
电阻抗成像逆问题计算模型基本原理：
电阻抗成像(EIT)本质是一个电流场的重建问题，通过给场域注入已知电流，测量相应的电位信息，用图像的形式将场域内电阻率分布表示出来。本质上是基于电磁场原理，分为正问题、逆问题求解的数学模型。电阻抗成像正问题是在场域电导率分布已知，电流注入大小位置已知的情况下，计算场域内的电压。逆问题是在正问题的基础上，通过向场域内注入电流，测量场域内电压进一步求解场域内部的电阻率分布图像。但逆问题的求解是典型的欠定方程具有病态性，不能直接求出接地网各支路电阻值，往往还需要采用合理的优化算法来克服逆问题的病态性。接地网电阻抗成像技术的理论依据是接地网支路发生腐蚀、断裂故障时，腐蚀部分的等效电阻率变大，通过电阻率成像得到整个接地网的电阻率分布图像，从而实现对接地网的故障进行定位。
电阻抗成像逆问题是通过向场域内注入低频电流，测量已布置的电极电位来重建场域内部的电阻率分布或其变化的图像。在已知激励电流注入位置和大小、电极电位条件下求解场域内的电阻率大小分布情况。
对第i对电极施加电流激励，测量第j对电极的电压Vij(i，j＝1，2，...，N，N为电极数)，通过测量出的电压Vij来计算各电极的电压。根据场域电阻率可以得到电阻率为ρ时，各电极的电压Uij(ρ)(i，j＝1，2，...，N)且：
Uij(ρ)＝Vij i，j＝1，2，...，N (12)
计算电压Uij(ρ)与测量电压Vij往往存在各种误差，使得上式等式较难实现，通常构造误差函数：
通过最小二乘法寻找电阻率分布ρ使得E(ρ)最小，则认为成像区域的电阻率为ρ，停止计算。若不满足，则采用正则化方法进行处理，直至满足误差条件则计算出电阻率。
在逆问题的求解中，雅可比矩阵Jk的条件数比较大可能导致的条件数更大，使逆问题求解为呈现病态性。
采用NOSER算法进行求解，首先通过牛顿迭代法建立迭代求解形式，选择一个较好的初始值，仅需进行一次迭代求解便可快速求出电阻率。
取的主对角线元素为罚函数，即：
应用该方法，通过设置较好的初始电阻率，可以快速求解出场域电阻率，进一步对接地网进行电阻率成像。
请参阅图3，因此，根据接地网腐蚀特性分块定理求解出故障区域后，进一步对故障区域进行电阻抗成像，从而求出故障支路。电阻抗成像具体步骤为：
A，选择测量引出线，对先择好的测量引出线施加激励电流源，通过测量平台得到实测电压；
B，设置初始电阻率，根据电阻率与电压的关系，由初始电阻率求解计算电压；
C，将计算电压与实测电压进行比较，计算电压与实测电压差平方和，若满足误差关系则停止迭代，进行接地网成像；若不满足误差关系，则根据正则化算法中的迭代公式，计算雅可比矩阵，迭代求出电阻率，根据该电阻率反求出计算电压，将计算电压与实测电压进一步比较，直至满足误差条件，则停止迭代，得到最终的电阻率，进行电阻抗成像，得到故障区域导体电阻率分布图像。
迭代过程只在故障区域内进行，计算速度快、结果更精确。请参阅图4，引入一个网格尺寸为2m×2m的9节点简单接地网进行电阻抗成像，接地网节点编号为1～9，接地网支路编号为1～12，其支路阻抗均为1Ω。
考虑到实际情况中土壤的电阻率主要由土壤含水量和土壤本身电阻率决定，目前，我国国家标准一般采用四极法测量土壤电阻率，因土壤种类的不同土壤电阻率大小可能处于50～1000Ω·m，而接地网钢制材料电阻率一般≤1Ω·m。由于土壤和接地网材料的电阻率相差很大，基于图4所示的接地网模型，假设流入的电流为10A，对电阻抗成像技术得到的故障区域导体电阻率分布图像，采用土壤分离的方式进行腐蚀部位成像，重建电阻率分布图，确定接地网的腐蚀位置和腐蚀程度，提高了定位准确度与诊断效率。
在小电流激励下，由于电阻率的高对比度，两者电位相差极小，土壤对接地引下线的电位影响可以忽略，因此可以对接地网场域进行土壤分离成像。
请参阅图5，通过接地网含土壤与土壤分离成像结果对比结果可知，土壤分离成像能够更加清晰地判断接地网腐蚀点位置，对照接地网导体腐蚀程度划分表如表1所示，可以进一步确定接地网腐蚀程度，提高了成像的分辨率和腐蚀定位准确度。
| 腐蚀程度 | 轻度腐蚀 | 中度腐蚀 | 严重腐蚀(断裂) |
| 支路电阻增大倍数 | 0～5 | 5～20 | ＞20 |
表1
现有技术中，仅利用电阻抗成像法对接地网进行腐蚀诊断，需将整个接地网分成若干区域进行分区成像，再合并得到整体的接地网成像，但采集数据量大，成像运算时间长。在已知接地网拓扑结构的情况下，先利用拓扑结构将接地网转换成本征接地网，然后根据腐蚀故障分块特性定理求出原接地网故障区域，对该故障区域进行电阻抗成像，进一步求解出腐蚀支路及腐蚀程度。本发明的基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法，融合了电网络法定位快速、方便和电阻抗成像法诊断准确、直观的优点，具有计算量较小、求解精度高、检测直观等优点。
综上所述，本发明的基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法，可以快速准确定位腐蚀支路，评估腐蚀程度，提高了诊断效率。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (3)
1.一种基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，利用电网络理论法建立接地网的电网络模型，基于电网络的节点导纳矩阵对可及节点电压求微分，得出接地网故障支路灵敏度特性；
S2，根据接地网故障支路灵敏度特性，提出故障支路腐蚀分块定理：在接地网投入运行前，各支路的电阻值视为标称值，其与电流源电流大小的乘积称为电压标称值；接地网运行若干年后，如果接地网的一个支路被腐蚀，该支路的电阻变大，该支路电阻增量将明显大于其他分支；通过向接地网的可及节点注入激励电流源，测量其两端电压值，得到测量电压值，测量电压值与标称电压值之差为电压变化量，电压变化量最大的支路为受腐蚀故障影响最大的支路；在进行接地网故障检测时，在接地网的可及节点处测得端口电压，根据实测各端口的电压变化量，对于单支路故障快速找出故障支路，对于多支路故障快速定位到故障区域；
S3，将接地网按照结构不同分为均一网格接地网和参差接地网，定义均一网格接地网是由规则方形网格组成的接地网，参差接地网为不同形状网格混合组成的接地网；
S4，在均一网格接地网中，在均一网格接地网的可及节点处测得端口电压；当各支路电压变化量中仅有一条支路电压变化量最大，且该支路电压变化量远大于其他支路电压变化量，则该支路为故障支路；
当有多条支路腐蚀故障发生时，根据故障支路腐蚀分块定理，由端口电压值反推出故障区域；然后对故障区域进行电阻抗成像，得到故障区域导体电阻率分布图像，然后采用土壤分离的方式进行腐蚀部位成像，诊断出故障支路及其腐蚀程度；
S5，在参差接地网中，先将参差接地网约简为本征接地网，在本征接地网的可及节点处测得端口电压；
当单一支路腐蚀故障发生时，本征接地网中一条本征支路电压增量明显高于其他本征支路电压增量，且该本征支路与原参差接地网中的支路是直接对应的，则确定原参差接地网中的故障支路；若电压变化量较大的本征支路在一个元网络内，则根据元模块与元网络的关系求解出参差接地网的故障支路；
当多条支路腐蚀故障发生时，本征接地网中多条故障支路的端口电压值产生增量变化，根据故障支路腐蚀分块定理，由端口电压值反推出故障区域；然后对故障区域进行电阻抗成像，得到故障区域导体电阻率分布图像，然后采用土壤分离的方式进行腐蚀部位成像，诊断出故障支路及其腐蚀程度。
2.根据权利要求1所述的一种基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法，其特征在于，步骤S1的具体流程为：
设接地网的节点数为N，支路数为b，A为支路与结点关联性矩阵，Y为支路导纳矩阵，Un为节点电压列向量，Is为激励电流源引起的注入结点的列向量；利用电网络理论描述接地网模型为：
AYATUn＝AIs (1)
节点导纳矩阵：
Yn＝AYAT (2)
则节点电压表示为：
Un＝(AYAT)-1AIs＝YnAIs (3)
对纯电阻网络，在相同的激励条件下，支路电阻变化对各支路电压的扰动能力不同；为了反映支路电阻对支路电压的扰动，将节点电压对其支路电阻求偏导：
节点导纳矩阵Yn是非奇异阵，利用对矩阵逆的微分公式：
d(X-1)＝-X-1dXX-1 (5)
得：
将式(6)代入式(4)中，得：
式(7)中：
根据微分与偏导的关系：
得：
式(10)中，dRj为支路j发生腐蚀时，支路电阻发生的变化量；dUn为发生腐蚀前后Un的变化量，将其写成增量形式，即：
由式(11)可知，电阻变化量与电压变化量具有同样的变化关系，获取接地网故障支路灵敏度特性：接地网某一分支被腐蚀，电阻变大，则其对应的分支电压的变化量将明显高于其他分支，每一支路的电阻变化量对其所在支路都具有最高的电压扰动能力。
3.根据权利要求1所述的一种基于电阻抗成像技术与电网络理论法联合的接地网故障诊断方法，其特征在于，步骤S4和步骤S5中，所述电阻抗成像的步骤为：
A，选择测量引出线，对先择好的测量引出线施加激励电流源，通过测量平台得到实测电压；
B，设置初始电阻率，根据电阻率与电压的关系，由初始电阻率求解计算电压；
C，将计算电压与实测电压进行比较，计算电压与实测电压差平方和，若满足误差关系则停止迭代，进行接地网成像；若不满足误差关系，则根据正则化算法中的迭代公式，计算雅可比矩阵，迭代求出电阻率，根据该电阻率反求出计算电压，将计算电压与实测电压进一步比较，直至满足误差条件，则停止迭代，得到最终的电阻率，进行电阻抗成像，得到故障区域导体电阻率分布图像。
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