接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測方法及系統(tǒng)，該接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測方法包括：采用三電極體系傳感器對被測接地網(wǎng)施加階躍電流，采集被測接地網(wǎng)的階躍響應信號；對階躍響應信號進行小波信號提取生成檢測信號；對檢測信號進行重構(gòu)生成濾波響應信號；根據(jù)重構(gòu)后的濾波響應信號判斷采集到的階躍響應信號是否有效；確定階躍響應信號有效，根據(jù)檢測信號和Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型生成被測接地網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值；根據(jù)被測接地網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和預存儲的標準神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值生成接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測結(jié)果。本發(fā)明對得到的現(xiàn)場檢測電化學信號，無須擬合，直接得到判斷結(jié)果，對于沒有檢驗知識的檢測者同樣適用。
【專利說明】接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明關(guān)于發(fā)電廠及變電站的接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測技術(shù)，特別是關(guān)于應用了電化學檢測的接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測技術(shù)，具體的講是一種接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國普遍采用碳鋼作為接地網(wǎng)材料，由于接地網(wǎng)常年埋于地下后，容易發(fā)生腐蝕，致使其電氣性能惡化，嚴重時直接危及電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，因此研究接地網(wǎng)腐蝕檢測方法，實現(xiàn)不斷電、不開挖情況下的腐蝕狀態(tài)檢測，以便及時發(fā)現(xiàn)故障，防患于未然，這對于保障電力系統(tǒng)的可靠運行具有重要意義。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)電廠及變電站接地網(wǎng)測量方案主要包括:
[0004](I)將接地網(wǎng)等效為純電阻網(wǎng)絡(luò)，每一段導體代表一個電阻，通過地下引線向接地網(wǎng)注入電流或電壓并采集相應端口數(shù)據(jù)，計算可得兩接地引線間的端口電阻，再將端口電阻和接地網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)輸入診斷分析軟件得到各段導體的電阻值，最后將該電阻值與完好時的電阻值進行比較便可得到接地網(wǎng)導體的腐蝕程度及斷點情況。
[0005]該方法利用腐蝕后材料電阻的變化判斷進行判斷，技術(shù)中如果金屬部件足夠細，由于腐蝕造成的材料電阻值得增加會比較明顯，但是接地網(wǎng)尺寸與此相比一般比較大，腐蝕程度的變化反映到電阻變化上不明顯，除非材料嚴重腐蝕。同時該方法得到不同端口數(shù)據(jù)不容易實現(xiàn)。并且該方法依賴于接地網(wǎng)導體電阻的測量，會受到地下引下線具體位置和數(shù)量的限制，并且檢測過程中需要專業(yè)人員實時調(diào)整測量節(jié)點，進行多次測量，因此不便于實際的推廣應用。
[0006](2)對腐蝕體系施加恒定階躍電流，同時記錄極化電位隨時間的變化曲線,通過分析軟件解析出充電曲線得到極化電阻，最后比較極化電阻值便可判斷地網(wǎng)的腐蝕情況。
[0007]該方法需要對所得數(shù)據(jù)解析，得到極化電阻，但是解析過程繁瑣。并且不同腐蝕程度位置電流分布不規(guī)律，得到的結(jié)果為相對結(jié)果。并且恒電流瞬態(tài)響應曲線由大量數(shù)據(jù)點組成，對時間常數(shù)小的體系，體現(xiàn)在很短的時間內(nèi)就會達到穩(wěn)態(tài)，用擬合的方法難于得出反映真實情況的結(jié)果。
[0008]中國專利99109622.3公開的“發(fā)變電站接地網(wǎng)腐蝕及斷點的診斷方法及其測量、診斷系統(tǒng)”、中國專利200710099692.X公開的“一種接地網(wǎng)腐蝕檢測方法及系統(tǒng)”可作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)而合并于此。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供了一種接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測方法及系統(tǒng)，用于根據(jù)現(xiàn)場采集到的檢測電化學信號判斷地網(wǎng)的腐蝕狀態(tài)。
[0010]本發(fā)明提供了一種接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測方法，包括:
[0011]采用三電極體系傳感器對被測接地網(wǎng)施加階躍電流，采集被測接地網(wǎng)的階躍響應
信號；[0012]對所述的階躍響應信號進行小波信號提取生成檢測信號；
[0013]對所述的檢測信號進行重構(gòu)生成濾波響應信號；
[0014]根據(jù)重構(gòu)后的濾波響應信號判斷采集到的階躍響應信號是否有效；
[0015]確定所述的階躍響應信號有效，根據(jù)所述的檢測信號和Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型生成被測接地網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值；
[0016]根據(jù)所述的被測接地網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和預存儲的標準神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值生成接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測結(jié)果。
[0017]同時，本發(fā)明還提供了一種接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測系統(tǒng)，包括:
[0018]三電極體系傳感器，用于對被測接地網(wǎng)施加階躍電流，采集被測接地網(wǎng)的階躍響
應信號；
[0019]信號提取裝置，用于對所述的階躍響應信號進行小波信號提取生成檢測信號；
[0020]信號重構(gòu)裝置，用于對所述的檢測信號進行重構(gòu)生成濾波響應信號；
[0021]判斷裝置，用于根據(jù)重構(gòu)后的濾波響應信號判斷采集到的階躍響應信號是否有效；
[0022]權(quán)值確定裝置,確定所述階躍響應信號有效,用于根據(jù)所述的檢測信號和Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型生成被測接地網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值；
[0023]結(jié)果生成裝置，用于根據(jù)所述的被測接地網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和預存儲的標準神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值生成接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測結(jié)果。
[0024]本發(fā)明采用小波、Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過地網(wǎng)的恒電流瞬態(tài)響應曲線識別接地網(wǎng)的腐蝕狀態(tài)，得到的現(xiàn)場檢測電化學信號，無須濾波和擬合，直接根據(jù)現(xiàn)場檢測信號得到判斷結(jié)果，對于沒有檢驗知識的檢測者同樣適用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本發(fā)明提供的一種接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測方法的流程圖；
[0027]圖2為本發(fā)明一種接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測系統(tǒng)的框圖；
[0028]圖3為本發(fā)明實施例中的權(quán)值確定裝置的框圖；
[0029]圖4為本發(fā)明一實施方式的示意圖；
[0030]圖5為小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學習后的權(quán)值；
[0031]圖6-圖8為對接地網(wǎng)的無涂層扁鋼進行檢測的恒電流濾波圖；
[0032]圖9為對接地網(wǎng)的無涂層扁鋼進行檢測的恒電流濾波圖。
【具體實施方式】
[0033]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0034]如圖1所示，為本發(fā)明提供的一種接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測方法的流程圖，具體步驟包括:
[0035]步驟S101，采用三電極體系傳感器對被測接地網(wǎng)施加階躍電流，采集被測接地網(wǎng)的階躍響應信號；
[0036]步驟S102，對階躍響應信號進行小波信號提取生成檢測信號；
[0037]步驟S103，對檢測信號進行重構(gòu)生成濾波響應信號；
[0038]步驟S104，根據(jù)重構(gòu)后的濾波響應信號判斷采集到的階躍響應信號是否有效；
[0039]步驟S105，確定階躍響應信號有效，根據(jù)檢測信號和Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型生成被測接地網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值；
[0040]步驟S106，根據(jù)被測接地網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和預存儲的標準神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值生成接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測結(jié)果。
[0041 ] 本發(fā)明基于電化學腐蝕的基本特點，給被測的腐蝕體系施加不影響其腐蝕進程的小幅度階躍電流，使得電極電位的變化處于線性極化區(qū)，屬于無損檢測，施加的階躍電流使得所述被測接地網(wǎng)的階躍響應信號的范圍為-40mv-+40mv，本發(fā)明通過對采集的檢測信號進行濾波重構(gòu)生成濾波響應信號，根據(jù)濾波響應信號判斷階躍響應信號是否有效，判斷采集到的階躍響應信號無效，調(diào)整施加的階躍電流和/或預設(shè)的多分辨分析的層數(shù)和/或調(diào)整進行小波信號提取的小波基。具體包括:
[0042]根據(jù)重構(gòu)后的濾波響應信號判斷外加信號是否加載成功，不成功，調(diào)整施加的電流大??；
[0043]判斷重構(gòu)后的濾波響應信號的幅值是否在-40mv-+40mv的范圍內(nèi)，不在所述范圍內(nèi)，調(diào)整施加的電流大??；
[0044]根據(jù)重構(gòu)后的濾波響應信號判斷提取的檢測信號是否有效，調(diào)整預設(shè)的多分辨分析的層數(shù)和/或調(diào)整進行小波信號提取的小波基，使信號提取與實際信號相符。
[0045]本發(fā)明根據(jù)得到濾波的響應信號可以觀察采集的數(shù)據(jù)的有效性，因為現(xiàn)場檢測可能信號沒有加載上，最后結(jié)果是空采，導致誤判。另一方面觀察小波的選取是否合適，有時小波選取不當則不能實現(xiàn)信號的有效提取。
[0046]本發(fā)明建立基于小波分析和Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的檢測模型，對于輸入檢測模型的信號進行冗余提取，降低輸入信息的維數(shù)但同時保證了信號不失真。
[0047]優(yōu)選的，本發(fā)明實施例中對階躍響應信號進行小波信號提取生成檢測信號包括:對階躍響應信號按預設(shè)層數(shù)進行多分辨分析分解，用式(I)、(2)對階躍響應信號進行多分辨分析分解:
[0048]
【權(quán)利要求】
1.一種接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測方法，其特征在于，所述的方法包括:采用三電極體系傳感器對被測接地網(wǎng)施加階躍電流，采集被測接地網(wǎng)的階躍響應信號;對所述的階躍響應信號進行小波信號提取生成檢測信號；對所述的檢測信號進行重構(gòu)生成濾波響應信號；根據(jù)重構(gòu)后的濾波響應信號判斷采集到的階躍響應信號是否有效；確定所述的階躍響應信號有效，根據(jù)所述的檢測信號和Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型生成被測接地網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值；根據(jù)所述的被測接地網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和預存儲的標準神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值生成接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測方法，其特征在于，所述的對階躍響應信號進行小波信號提取生成檢測信號包括:用式(I)、(2)對所述的階躍響應信號按預設(shè)層數(shù)進行多分辨分析分解生成所述檢測信號:
3.如權(quán)利要求1所述的接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測方法，其特征在于，所述的對檢測信號進行重構(gòu)生成濾波響應信號包括:用式(3)對檢測信號進行重構(gòu)生成所述濾波響應信號:
4.如權(quán)利要求2所述的接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測方法，其特征在于，所述的根據(jù)所述的檢測信號和Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型生成被測接地網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值包括:根據(jù)所述的檢測信號和式(4)的Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型生成被測接地網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，/其中，為多分辨分析分解的輸出信號；Yj為Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出層的信號；Wij為待確定的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值；r(yj)為調(diào)整步幅，為任一時間的非線性升函數(shù)；當y」=l時，Hyj)等于原值，Yj=O時,對Hyj)進行調(diào)整。
5.如權(quán)利要求1所述的接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測方法，其特征在于，所述的方法還包括對模擬接地網(wǎng)進行測試，確定預存儲的標準神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，步驟如下:采用三電極體系傳感器對模擬接地網(wǎng)施加階躍電流，采集模擬接地網(wǎng)的階躍響應信號;對所述模擬接地網(wǎng)的階躍響應信號進行小波信號提取生成模擬檢測信號；根據(jù)所述的模擬檢測信號和Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型生成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值；根據(jù)式(5)、(6)對所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值進行學習、調(diào)整生成預存儲的標準神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值；
6.如權(quán)利要求4所述的接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測方法，其特征在于:所述的根據(jù)重構(gòu)后的濾波響應信號判斷采集到的階躍響應信號是否有效包括:判斷采集到的階躍響應信號無效，調(diào)整施加的階躍電流和/或預設(shè)的多分辨分析的層數(shù)和/或調(diào)整進行小波信號提取的小波基。
7.如權(quán)利要6所述的接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測方法，其特征在于:所述的判斷采集到的階躍響應信號無效，調(diào)整施加的階躍電流和/或預設(shè)的多分辨分析的層數(shù)和/或調(diào)整進行小波信號提取的小波基包括:根據(jù)重構(gòu)后的濾波響應信號判斷外加信號是否加載成功，不成功，調(diào)整施加的電流大判斷重構(gòu)后的濾波響應信號的幅值是否在-40mv?+40mv的范圍內(nèi)，不在所述范圍內(nèi)，調(diào)整施加的電流大?。桓鶕?jù)重構(gòu)后的濾波響應信號判斷提取的檢測信號是否有效，調(diào)整預設(shè)的多分辨分析的層數(shù)和/或調(diào)整進行小波信號提取的小波基，使信號提取與實際信號相符。
8.一種接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括:三電極體系傳感器，用于對被測接地網(wǎng)施加階躍電流，采集被測接地網(wǎng)的階躍響應信號;信號提取裝置，用于對所述的階躍響應信號進行小波信號提取生成檢測信號；信號重構(gòu)裝置，用于對所述的檢測信號進行重構(gòu)生成濾波響應信號；判斷裝置，用于根據(jù)重構(gòu)后的濾波響應信號判斷采集的階躍響應信號是否有效；權(quán)值確定裝置，確定所述階躍響應信號有效，用于根據(jù)所述的檢測信號和Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型生成被測接地網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值；結(jié)果生成裝置，用于根據(jù)所述的被測接地網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和預存儲的標準神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值生成接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測結(jié)果。
9.如權(quán)利要求8所述的接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的信號提取裝置根據(jù)式(I)、(2)對所述的階躍響應信號按預設(shè)層數(shù)進行多分辨分析分解，生成所述檢測信號:
10.如權(quán)利要求8所述的接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的信號重構(gòu)裝置用式(3)對分解后的信號進行重構(gòu)生成所述檢測信號:
11.如權(quán)利要求8所述的接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的權(quán)值確定裝置包括:權(quán)值計算模塊，用于根據(jù)所述的檢測信號和式(4)的Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型生成被測接地網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，
12.如權(quán)利要求8所述的接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)還用于對模擬接地網(wǎng)進行測試，確定預存儲的標準神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，步驟如下:采用三電極體系傳感器對模擬接地網(wǎng)施加階躍電流，采集模擬接地網(wǎng)的階躍響應信號;對所述模擬接地網(wǎng)的階躍響應信號進行小波信號提取生成模擬檢測信號；根據(jù)所述的模擬檢測信號和Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型生成標準神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值。
13.如權(quán)利要求12所述的接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的權(quán)值確定裝置還包括:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值生成單元，用于根據(jù)所述的模擬檢測信號和Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型生成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值；學習單元，用于根據(jù)式(5)、式(6)對所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值進行學習、調(diào)整生成預存儲的標準神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值；
14.如權(quán)利要求9所述的接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的系統(tǒng)包括:調(diào)整裝置，判斷裝置確定采集到的階躍響應信號無效時，調(diào)整裝置調(diào)整施加的階躍電流和/或預設(shè)的多分辨分析的層數(shù)和/或調(diào)整進行小波信號提取的小波基。
15.如權(quán)利要求14所述的接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的調(diào)整裝置調(diào)整施加的階躍電流和/或預設(shè)的多分辨分析的層數(shù)和/或調(diào)整進行小波信號提取的小波基包括:根據(jù)重構(gòu)后的濾波響應信號判斷外加信號是否加載成功，不成功，調(diào)整施加的電流大判斷重構(gòu)后的濾波響應信號的幅值是否在-40mv?+40mv的范圍內(nèi)，不在所述范圍內(nèi)，調(diào)整施加的電流大?。桓鶕?jù)重構(gòu)后的濾波響應信號判斷提取的檢測信號是否有效，調(diào)整預設(shè)的多分辨分析的層數(shù)和/或調(diào)整進行小波信號提取的小波基，使信號提取與實際信號相符。
【文檔編號】G01R31/08GK103439631SQ201310349437
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】張秀麗, 高志明, 王應高, 李永立, 王娜, 馬茜 申請人:國家電網(wǎng)公司, 華北電力科學研究院有限責任公司, 天津大學