一种变电站接地网腐蚀状态检测方法与流程

本发明属于变电站接地网腐蚀状态检测
技术领域：
，具体涉及一种变电站接地网腐蚀状态检测方法。
背景技术：
：与国外形成鲜明对比，由于我国建设的许多大中型变电站接地网系统当中，多数开始就使用镀锌钢作为接地导体的主要材料，运行多年后，钢材埋于地下遭到腐蚀，尤其是在土壤酸碱度较严重或土壤电阻率较高的地区腐蚀现象更加严重。变电站运维人员多数采用的方法是定期对接地网开挖进行检查，但是这样的检查没有针对性，腐蚀问题不能够被及时发现，不能从根本上避免因接地网故障导致的电力事故发生，因此国内专家及学者在设计接地网、研究防腐措施、诊断腐蚀状态等方面进行的研究更加深入。有的学者从接地网腐蚀机理展开分析，重点研究接地网采用材料的耐腐蚀性能，通过研制并试用新型材料，对其防腐蚀性能进行实验验证，通过分析来选取最优方案。有的学者通过分析接地网故障诊断方程具有的高度欠定性，提出了对接地网不同位置的节点进行激励的方法，在一次激励中，尽可能的多选取可及节点间电压进行测量，通过这种方法增加诊断方程个数，分析求解方程组，使得求解的诊断结论更加具有代表性和准确性。可以看出国内外对于接地网故障诊断积累了一些经验，提出了很多不同类型的方法。不同诊断方法有各自优缺点，但重点研究方向还是集中在提升故障诊断的准确率与快速性方面。相对于接地网导体支路，接地引线数量较少，分布位置也无法确定，这些问题增加了接地网故障处理的操作难度。因此，在运用现有的诊断方法基础上，优化故障诊断的模型，提升故障方程求解的速度及精度，提高诊断结果的可靠性，是目前接地网故障诊断的研究方向。基于接地网纯电阻模型进行的分区故障诊断预测，忽略了土壤环境的影响，但在工程实际当中，接地网埋于地下，材质肯定会受到土壤环境的腐蚀。由于腐蚀因素存在多种因素影响，导致数据较大，在分析预测当中，大数据可以提高预测的精度，但却使现有方法计算量随之增大。因此如何克服现有技术的不足是目前变电站接地网腐蚀状态检测
技术领域：
亟需解决的问题。技术实现要素：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种变电站接地网腐蚀状态检测方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种变电站接地网腐蚀状态检测方法，包括如下步骤：步骤(1)，理化性质检测：检测接地网土壤的ph值、可溶盐含量、so42-浓度、cl-浓度、含气量、土壤含水率和空隙含水率；步骤(2)，归一化处理：采用式(1)对步骤(1)检测的7个指标值进行归一化处理，得到隶属度值；式(1)中，x1和x2分别为各个指标对应的下限值、上限值；x表示该指标的实测值；步骤(3)，接地网腐蚀状态确定：计算接地网腐蚀速率的综合性指标值civ，计算公式为；式(3)中，ni和wi为分别表示第i个指标的隶属度值和权重系数；之后，根据civ对确定接地网腐蚀状态等级：当civ>0.8，为i级，极易腐蚀；当0.6≤civ<0.8，为ii级，中度腐蚀；当0.4≤civ<0.6为iii级，轻微腐蚀；当0.2≤civ<0.4为iv级，不易腐蚀。进一步，优选的是，步骤(2)中，归一化时，ph值对应的x1为6.48，x2为9.28；可溶盐含量对应的x1为0.01，x21.135；so42-浓度对应的x1为0.00098，x21.00；cl-浓度对应的x1为0，x20.02；含气量对应的x1为0.029，x234.8；土壤含水率对应的x1为4.3，x223.5；空隙含水率对应的x1为16，x2100.3。进一步，优选的是，步骤(3)中，ph值、可溶盐含量、so42-浓度、cl-浓度、含气量、土壤含水率、空隙含水率的权重系数分别为0.1570、0.1101、0.1820、0.1473、0.1510、0.1102、0.1430。本发明同时提供一种变电站接地网腐蚀状态检测方法，包括如下步骤：步骤(1)，理化性质检测：检测接地网土壤的ph值、可溶盐含量、so42-浓度；步骤(2)，归一化处理：采用式(1)对步骤(1)检测的3个指标值进行归一化处理，得到隶属度值；式(1)中，x1和x2分别为各个指标对应的下限值、上限值；x表示该指标的实测值；步骤(3)，接地网腐蚀状态确定：计算接地网腐蚀速率的综合性指标值civ，计算公式为；式(3)中，ni和wi为分别表示第i个指标的隶属度值和权重系数；之后，根据civ对确定接地网腐蚀状态等级：当civ>0.8，为i级，极易腐蚀；当0.6≤civ<0.8，为ii级，中度腐蚀；当0.4≤civ<0.6为iii级，轻微腐蚀；当0.2≤civ<0.4为iv级，不易腐蚀。进一步，优选的是，步骤(2)中，归一化时，ph值对应的x1为6.48，x2为9.28；可溶盐含量对应的x1为0.01，x21.135；so42-浓度对应的x1为0.00098，x21.00。进一步，优选的是，步骤(3)中，ph值、可溶盐含量、so42-浓度的权重系数分别为0.1570、0.1101、0.1820。本发明通过对金属在土壤中的腐蚀影响因素分析，得到影响腐蚀的土壤理化性质主要包括ph值、可溶盐含量、so42-浓度、cl-浓度、含气量、土壤含水率、空隙含水率等因素，各影响因素之间交互作用，共同对土壤的腐蚀性产生影响。本发明从空间划分将多个是指标行线性组合，构造对应的非函数关系，从而确定了土壤腐蚀情况。本发明对接地网故障特征数据进行选取，建立隶属度矩阵，计算相关系数和权重，通过综合指标计算，对本发明研究的数据进行腐蚀状态定级。运用主元分析理论对数据进行约简，找出影响接地网状态的主要因素，可去除对接地网腐蚀状态识别影响较小的因素，加快运算速度，提高识别效率。本发明与现有技术相比，其有益效果为：工程实际当中，接地网埋于地下，材质肯定会受到土壤环境的腐蚀。由于腐蚀因素存在多种因素影响，导致数据较大，在分析预测当中，大数据可以提高预测的精度，但却使现有方法计算量随之增大进而影响诊断效率。本发明对接地网故障特征数据进行选取，建立隶属度矩阵，计算相关系数和权重，通过综合指标计算，对本发明研究的数据进行腐蚀状态定级。运用主元分析理论对数据进行约简，找出影响接地网状态的主要因素，去除对接地网腐蚀状态识别影响较小的因素，加快运算速度，提高识别效率，达到快速故障因素判定的目的。附图说明图1为matlab计算得到的图前3个主成分的贡献率图，其中，纵坐标为方差系数，横坐标为主要影响因素，1、2、3分别表示ph值、可溶盐含量、so42-浓度。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。应用实例1.预测样本数据选取通过查阅材料得到我国记录在册的几个变电站接地网腐蚀监测记录情况，得到了接地网导体腐蚀状况与土壤理化性质的对应关系表，整理得到初始样本数据如表1所示。表1接地网土壤环境成分含量检测表2.建立隶属度矩阵由于数据量纲本身具有一定区别，在应用到预测土壤腐蚀情况上需对数据进行归一化处理，构建各指标(影响因素)在腐蚀影响当中的关系函数。本发明选用s型隶属度函数算出各指标的隶属度值。其数学表达式为：本发明结合研究区域土壤特点，通过查阅资料与专家研究经验，确定在本次研究中对应的隶属度函数变换点数值。式(1)中，x1和x2分别为各个指标对应的下限值、上限值；x表示该指标的实测值；在本次研究当中，涉及到的几个评价影响因素对应的临界值如表2所示。在隶属度临界值确定之后，依据s型隶属度函数可计算出上述7个指标的隶属度值，对应的接地网腐蚀评价隶属度矩阵如表3所示，其数值在0.1-1.0范围内。由于土壤环境肯定对接地网运行存在一定腐蚀影响，为符合工程实际，所以其最小值均大于0，处理后的数据去除了各影响因素的量纲差异，方便了计算。通过计算后的隶属度值在表3中列出。表2s型隶属度函数临界值影响因素临界值x1临界值x2ph值6.489.28可溶盐含量(ms/cm)0.011.135so42-浓度/％0.000981.00cl-浓度/％00.02含气量/％0.02934.8土壤含水率(vm/vs)4.323.5空隙含水率/％16100.3表3影响因素数据隶属度值3.确定评价因子权重在对接地网腐蚀情况进行研究时，传统的计算指标权重方法存在不确定性，容易受到主观影响而产生偏差。为提高预测准确性，考虑应用相关系数法进行土壤腐蚀研究。计算各单项影响因子间的相关系数(表4)，设xi和yi对应两组评价向量，则这两个评价因子间所有数据相关系数rxy可表示如下：其中，xi为向量x中的第i个元素，yi为向量y中的第i个元素；为向量x中所有元素的均值；为向量y中所有元素的均值；n为每组向量中元素的个数；rxy为两个向量的相关系数。在确定了相关系数之后，还需求出单个因素与其它因素间相关系数的均值，以其均值占所有影响因子的相关系数平均值之和的比值，作为该影响因子的权重系数(表5)，最大限度地消徐了主观因素影响，更能准确反映土壤腐蚀的实际情况，提高了测量精度。表4土壤腐蚀因素相关系数矩阵表5各腐蚀影响因素权重4.接地网腐蚀速率综合指标计算为了对土壤腐蚀各影响因素进行综合分析，划分土壤腐蚀速率等级。本发明引用综合指标计算法。所谓综合指标计算法是指在对大量数据进行整理计算之后显示出的事物总体内数量关系。在接地网腐蚀诊断当中，对土壤腐蚀状态进行研究，需对造成同类影响的因子采用叠加求和，求出影响接地网腐蚀速率的综合性指标值civ(comprehensiveindexvalue)，计算公式为；式(3)中，ni和wi为分别表示第i种影响因素的隶属度值和权重系数。通过计算得出所有样本的影响因素的综合评定值，如表6所示。从中可以看出算出的综合性指标值在0.1-1之间。将算出的土壤影响指标值，按照一定的标准即可划分为不同的腐蚀速率等级，本发明将接地网腐蚀指标值划分为四个等级即i级：civ>0.8为极易腐蚀；ii级：0.6≤civ<0.8为中度腐蚀；iii级；0.4≤civ<0.6为轻微腐蚀；iv级：0.2≤civ<0.4为不易腐蚀。其数值大小表示了腐蚀速率的高低，也就是对接地网材质腐蚀的影响程度，通过算出各个样本的腐蚀速率等级，可以对接地网均压导体腐蚀状态进行评估，并采取相应措施。表6样本腐蚀综合指数与速率定级从表6可以看出，本实例列出的24个样本数据中，有2个处于中度腐蚀状态土壤环境当中，14个处于轻微腐蚀状态土壤环境中，8个处于不易腐蚀土壤状态中。且这24个样本数据的实地检查结果与本发明检测结果一致。之后，本发明对于另外45个样本数据进行检测，同时进行实地检查，实地检查结果与本发明检测结果均一致。5.pca实验仿真验证影响土壤腐蚀速率的因素较多，数据量较大，在研究接地网腐蚀状态研究当中，需要数据精简准确，此时利用收集到的几个变电站土壤样本，根据前面pca的基本思想，对影响土壤腐蚀速率的ph值、可溶盐含量、so42-浓度、cl-浓度、含气量、土壤含水率、空隙含水率7个重要因素进行主成分分析，得到各pca的特征值、贡献率及累计贡献率如下表7所示，对应的运用pca方法在matlab中进行计算得出的结果如图1所示：表7pca约简后特征值、贡献率及累计贡献率结合表1及图1可知，前3个主成分(ph值、可溶盐含量、so42-浓度)的累计贡献率为96.18％，已超过了95％，也就是说，前3个主成分已把全部指标提供信息的96％以上都反映出来了，在接地网故障诊断当中已经具有很好的代表性，达到了降低数据维度的目的。进行主元分析的目的就是找出影响接地网状态的主要因素，在进行检测时，可去除对接地网腐蚀状态识别影响较小的因素，加快运算速度，提高识别效率。本发明首先对样本数据进行选取，通过构建隶属度矩阵，计算评价因子权重，综合指标计算将接地网腐蚀状态分为4类，并进行了定级。同时，本发明通过理论研究验证了其应用于分析接地网腐蚀状态分类的可行性。通过实验仿真，运用pca方法对数据进行了约简，验真了本发明方法的有效性。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12