CN105675475A - 一种接地网腐蚀速率等级预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接地网腐蚀速率等级预测方法，涉及接地网腐蚀与防护领域，用以解决现有技术中存在接地网腐蚀速率等级预测准确性不高，预测方法不易实现的问题的问题。该方法包括：采样接地网腐蚀测试数据；对所述接地网测试数据中的聚类指标腐蚀程度值进行归一化处理，确定接地网腐蚀子类临界值；根据所述接地网腐蚀子类临界值，确定接地网腐蚀白化权函数；根据所述接地网腐蚀子类临界值，确定接地网腐蚀权重；根据所述接地网腐蚀白化权函数和所述接地网腐蚀权重，确定接地网腐蚀等级聚类；根据所述接地网腐蚀等级聚类，确定接地网腐蚀速率等级。

Description

一种接地网腐蚀速率等级预测方法

技术领域

本发明涉及接地网腐蚀与防护领域，更具体的涉及一种接地网腐蚀速率等级预测方法。

背景技术

接地网是电力系统电气装置为防止雷击或接地短路电流危机人身和设备安全而采用的安全措施，是维护电力系统安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全的重要措施，其对电网的安全运行具有重要的意义。由于接地网长期处于地下环境中，土壤的化学腐蚀和电化学腐蚀不可避免，同时还要承受地网散流与杂散电流的腐蚀，所以对接地网腐蚀程度进行检测和诊断预测对于正确掌握接地网的运行状况，及时发现隐患，并且采取相应措施具有决定性的指导意义。

现有技术中，清华大学何金良等人提出的发变电站接地网腐蚀及断点的诊断方法及其测量、诊断系统(专利号：99109622.3)，依赖接地网导体电阻的测量，不便实际推广应用；华北电力大学崔翔等人将电磁感应理论应用于接地网的断点诊断开发的变电站接地网断点诊断系统，测量时接地网周围存在强磁场会对检测产生一定程度的干扰，影响诊断准确性；华北电科院的张秀丽等人开发的腐蚀检测系统，对于非地下引线处的接地网导体的腐蚀检测还没有进行讨论。

综上所述，现有技术中，存在接地网腐蚀速率等级预测准确性不高，预测方法不易实现的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种接地网腐蚀速率等级预测方法，用以解决现有技术中存在接地网腐蚀速率等级预测准确性不高，预测方法不易实现的问题。

本发明实施例提供一种接地网腐蚀速率等级预测方法，包括：

采样接地网腐蚀测试数据；

对所述接地网测试数据中的聚类指标腐蚀程度值进行归一化处理，确定接地网腐蚀子类临界值；

根据所述接地网腐蚀子类临界值，确定接地网腐蚀白化权函数；

根据所述接地网腐蚀子类临界值，确定接地网腐蚀权重；

根据所述接地网腐蚀白化权函数和所述接地网腐蚀权重，确定接地网腐蚀等级聚类；

根据所述接地网腐蚀等级聚类，确定接地网腐蚀速率等级。

当所述聚类指标腐蚀程度值与接地网腐蚀程度成正比时，所述归一化处理公式为：

y(k)＝(x(k)-min(x(n)))/(max(x(n))-min(x(n)))

其中，k为聚类指标序号，且k＝1，2，3，…，N；n为聚类对象序号；x(k)为归一化处理前聚类指标腐蚀程度值；y(k)为归一化处理后聚类指标腐蚀程度值；min(x(n))为所述聚类指标腐蚀程度值中的最小值；max(x(n))为所述聚类指标腐蚀程度值中的最大值；

当所述聚类指标腐蚀程度值与接地网腐蚀程度成反比，所述归一化处理公式为：

y(k)＝(max(x(n))-x(k))/(max(x(n))-min(x(n)))。

所述接地网腐蚀权重，由下式确定：

${\mathrm{\η}}_j^k=\frac{{\mathrm{\λ}}_j^k}{\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{\mathrm{\λ}}_j^k}$

其中，j为聚类指标序号；m为聚类指标序号最大值；k为灰类序号；为聚类指标j关于k灰类的接地网腐蚀子类临界值；为聚类指标j关于k灰类的接地网腐蚀权重。

所述接地网腐蚀等级聚类，由下式确定：

$\Σ\left({\mathrm{\σ}}_i^k\right)=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{\σ}}_1^1& {\mathrm{\σ}}_1^2& ...& {\mathrm{\σ}}_1^s\\ {\mathrm{\σ}}_2^1& {\mathrm{\σ}}_2^2& ...& {\mathrm{\σ}}_2^s\\ ...& ...& ...& ...\\ {\mathrm{\σ}}_n^1& {\mathrm{\σ}}_n^2& ...& {\mathrm{\σ}}_n^s\end{array}\right]$

其中，i为聚类对象序号；n为聚类对象序号最大值；k为灰类序号；s为灰类序号最大值；为聚类对象i关于k灰类的接地网腐蚀等级聚类系数。

所述接地网腐蚀等级聚类系数，由下式确定：

${\mathrm{\σ}}_i^k=\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{f}_j^k\left(x_{ij}\right){\mathrm{\η}}_j^k$

其中，i为聚类对象序号；j为聚类指标序号；m为聚类指标序号最大值；k为灰类序号；x_ij为聚类对象i关于聚类指标j的聚类指标腐蚀程度值；为聚类指标j关于k灰类的接地网腐蚀白化权函数；为聚类指标j关于k灰类的接地网腐蚀权重；为聚类对象i关于k灰类的接地网腐蚀等级聚类系数。

本发明实施例中，通过确定的接地网腐蚀白化权函数和接地网腐蚀权重，能够较好地处理接地网腐蚀程度与聚类指标之间的映射关系，对接地网腐蚀速率等级作出比较准确、客观的预测；通过确定的接地网腐蚀等级聚类，可以方便快捷地进行接地网腐蚀速率等级诊断，指导运行单位采取有效防护措施，及时对接地网进行维护，从而避免发生因接地网引发的人身、电网和设备事故。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种接地网腐蚀速率等级预测方法流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种接地网腐蚀速率等级预测方法，包括：采样接地网腐蚀测试数据；对所述接地网测试数据中的聚类指标腐蚀程度值进行归一化处理，确定接地网腐蚀子类临界值；根据所述接地网腐蚀子类临界值，确定接地网腐蚀白化权函数；根据所述接地网腐蚀子类临界值，确定接地网腐蚀权重；根据所述接地网腐蚀白化权函数和所述接地网腐蚀权重，确定接地网腐蚀等级聚类；根据所述接地网腐蚀等级聚类，确定接地网腐蚀速率等级。从而解决现有技术中存在接地网腐蚀速率等级预测准确性不高，预测方法不易实现的问题的问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示例性的示出了本发明实施例提供的一种接地网腐蚀速率等级预测方法流程示意图，该方法至少可以应用于接地网腐蚀速率等级预测。

如图1所示，本发明实施例提供的一种接地网腐蚀速率等级预测方法包括以下步骤：

步骤S101，采样接地网腐蚀测试数据；

步骤S102，确定接地网腐蚀子类临界值；

步骤S103，确定接地网腐蚀白化权函数；

步骤S104，确定接地网腐蚀权重；

步骤S105，确定接地网腐蚀等级聚类；

步骤S106，确定接地网腐蚀速率等级。

在步骤S101中，采样接地网腐蚀测试数据；具体地，某科学研究院提供不同测试点的接地网腐蚀测试数据，如表1所示：

表1接地网腐蚀原始数据

具体地，我国材料土壤腐蚀试验网站及石油天然气行业标准对土壤腐蚀性

分级标准，如表2所示：

表2接地网腐蚀性分级标准

表1中聚类对象为9个，即9个测试点的数据；聚类指标为12个，即12个影响接地网腐蚀的因素，分别为：PH值、含水量、电导率、有机质、全氮、HCO3-、CL-、SO42-、Ca2+、Mg2+、K+和Na+因素；表2中灰类为5，即根据我国材料土壤腐蚀试验网站及石油天然气行业标准对土壤腐蚀性分级标准，根据此标准将接地网腐蚀速率划分为五个等级：低腐蚀率等级I、较低腐蚀率等级II、一般腐蚀率等级III、较高腐蚀率等级IV和高腐蚀率等级V。

在步骤S102中，对所述接地网测试数据中的聚类指标腐蚀程度值进行归一化处理，确定接地网腐蚀子类临界值；

所述聚类指标腐蚀程度值与接地网腐蚀程度成正比，所述归一化处理公式为：

y(k)＝(x(k)-min(x(n)))/(max(x(n))-min(x(n)))

其中，k为聚类指标序号，且k＝1，2，3，…，N；n为聚类对象序号；x(k)为归一化处理前聚类指标腐蚀程度值；y(k)为归一化处理后聚类指标腐蚀程度值；min(x(n))为所述聚类指标腐蚀程度值中的最小值；max(x(n))为所述聚类指标腐蚀程度值中的最大值；

所述聚类指标腐蚀程度值与接地网腐蚀程度成反比，所述归一化处理公式为：

y(k)＝(max(x(n))-x(k))/(max(x(n))-min(x(n)))。

以聚类指标PH值为例，接地网聚类指标PH值与腐蚀程度的关系，分别为弱(6.5到8.5)、中(4.5到6.5)和强(小于4.5)，因为把接地网聚类指标腐蚀速率分为五级，所以调整参数，由弱到强依次为8.5、7.6、6.8、5.8、5，根据接地网聚类指标腐蚀程度值与接地网腐蚀程度成反比的归一化处理公式，其中最大值取9.5，最小值取4.5，归一化后相应的参数为0.2、0.38、0.55、0.73、0.9，接地网其他聚类指标的子类临界值依此确定。

需要说明的是，上述最大值和最小值取值：根据表1中原始参数，调整使归一化后的参数在0和1之间分布合理。

在步骤S103中，根据所述接地网腐蚀子类临界值，确定接地网腐蚀白化权函数；

以聚类指标PH值为例，上述接地网聚类指标PH值的子类临界值为0.2、0.38、0.55、0.73、和0.9，所以接地网聚类指标PH值的白化权函数为：

$\begin{array}{cc}{f}_1^1=\left\{\begin{array}{cc}0& x\∉\[0,0.38\]\\ 1& x\∈\[0,0.2\]\\ \frac{0.38-x}{0.38-0.2}& x\∈\[0.2,0.38\]\end{array}\right.& f_1^2=\left\{\begin{array}{cc}0& x\∉\[0.2,0.55\]\\ \frac{x-0.2}{0.38-0.2}& x\∈\[0.2,0.38\]\\ \frac{0.55-x}{0.55-0.38}& x\∈\[0.38,0.55\]\end{array}\right.\end{array}$

$\begin{array}{cc}{f}_1^3=\left\{\begin{array}{cc}0& x\∉\[0.38,0.73\]\\ \frac{x-0.38}{0.55-0.38}& x\∈\[0.38,0.55\]\\ \frac{0.73-x}{0.73-0.55}& x\∈\[0.55,0.73\]\end{array}\right.& f_1^4=\left\{\begin{array}{cc}0& x\∉\[0.55,0.9\]\\ \frac{x-0.55}{0.73-0.55}& x\∈\[0.55,0.73\]\\ \frac{0.9-x}{0.9-0.73}& x\∈\[0.73,0.9\]\end{array}\right.\end{array}$

$f_1^5=\left\{\begin{array}{cc}0& x\∉\[0.73,1\]\\ \frac{x-0.73}{0.9-0.73}& x\∈\[0.73,0.9\]\\ 1& x\∈\[0.9,1\]\end{array}\right.$

其中，白化权函数下标1表示接地网第一个聚类指标PH值，上标数值1到5分别表示各灰类，接地网其他聚类指标的白化权函数依此确定。

在步骤S104中，根据所述接地网腐蚀子类临界值，确定接地网腐蚀权重；

所述接地网腐蚀权重，由下式确定：

${\mathrm{\η}}_j^k=\frac{{\mathrm{\λ}}_j^k}{\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{\mathrm{\λ}}_j^k}$

其中，j为聚类指标序号；m为聚类指标序号最大值；k为灰类序号；为聚类指标j关于k灰类的接地网腐蚀子类临界值；为聚类指标j关于k灰类的接地网腐蚀权重。

在步骤S105中，根据所述接地网腐蚀白化权函数和所述接地网腐蚀权重，确定接地网腐蚀等级聚类；

所述接地网腐蚀等级聚类，由下式确定：

$\Σ\left({\mathrm{\σ}}_i^k\right)=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{\σ}}_1^1& {\mathrm{\σ}}_1^2& ...& {\mathrm{\σ}}_1^s\\ {\mathrm{\σ}}_2^1& {\mathrm{\σ}}_2^2& ...& {\mathrm{\σ}}_2^s\\ ...& ...& ...& ...\\ {\mathrm{\σ}}_n^1& {\mathrm{\σ}}_n^2& ...& {\mathrm{\σ}}_n^s\end{array}\right]$

其中，i为聚类对象序号；n为聚类对象序号最大值；k为灰类序号；s为灰类序号最大值；为聚类对象i关于k灰类的接地网腐蚀等级聚类系数。

所述接地网腐蚀等级聚类系数，由下式确定：

${\mathrm{\σ}}_i^k=\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{f}_j^k\left(x_{ij}\right){\mathrm{\η}}_j^k$

其中，i为聚类对象序号；j为聚类指标序号；m为聚类指标序号最大值；k为灰类序号；x_ij为聚类对象i关于聚类指标j的聚类指标腐蚀程度值；为聚类指标j关于k灰类的接地网腐蚀白化权函数；为聚类指标j关于k灰类的接地网腐蚀权重；为聚类对象i关于k灰类的接地网腐蚀等级聚类系数。

在步骤S106中，根据所述接地网腐蚀等级聚类，确定接地网腐蚀速率等级；

根据表1和上述步骤方法，在MATLAB环境下经过编程计算，得到接地网腐蚀等级聚类，如表3所示：

表3接地网腐蚀聚类

表3中接地网腐蚀速率等级预测结果和表1中实际结果比较，如表4所示：

表4接地网腐蚀速率等级预测结果和实际结果比较

根据表4可知，接地网腐蚀速率等级预测结果和实际结果是一致的，结果表明：采用灰色聚类对接地网腐蚀速率等级进行分级评定预测，对接地网腐蚀速率等级作出比较准确、客观的预测；通过确定的接地网腐蚀等级聚类，可以方便快捷地进行接地网腐蚀速率等级诊断，指导运行单位采取有效防护措施，及时对接地网进行维护，从而避免发生因接地网引发的人身、电网和设备事故。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种接地网腐蚀速率等级预测方法，其特征在于，包括：

采样接地网腐蚀测试数据；

对所述接地网测试数据中的聚类指标腐蚀程度值进行归一化处理，确定接地网腐蚀子类临界值；

根据所述接地网腐蚀子类临界值，确定接地网腐蚀白化权函数；

根据所述接地网腐蚀子类临界值，确定接地网腐蚀权重；

根据所述接地网腐蚀白化权函数和所述接地网腐蚀权重，确定接地网腐蚀等级聚类；

根据所述接地网腐蚀等级聚类，确定接地网腐蚀速率等级。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述聚类指标腐蚀程度值与接地网腐蚀程度成正比时，所述归一化处理公式为：

y(k)＝(x(k)-min(x(n)))/(max(x(n))-min(x(n)))

其中，k为聚类指标序号，且k＝1，2，3，…，N；n为聚类对象序号；x(k)为归一化处理前聚类指标腐蚀程度值；y(k)为归一化处理后聚类指标腐蚀程度值；min(x(n))为所述聚类指标腐蚀程度值中的最小值；max(x(n))为所述聚类指标腐蚀程度值中的最大值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述聚类指标腐蚀程度值与接地网腐蚀程度成反比时，所述归一化处理公式为：

y(k)＝(max(x(n))-x(k))/(max(x(n))-min(x(n)))

其中，k为聚类指标序号，且k＝1，，2，3，…，N；n为聚类对象序号；x(k)为归一化处理前聚类指标腐蚀程度值；y(k)为归一化处理后聚类指标腐蚀程度值；min(x(n))为所述聚类指标腐蚀程度值中的最小值；max(x(n))为所述聚类指标腐蚀程度值中的最大值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接地网腐蚀权重，由下式确定：

${\mathrm{\η}}_j^k=\frac{{\mathrm{\λ}}_j^k}{\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{\mathrm{\λ}}_j^k}$

其中，j为聚类指标序号；m为聚类指标序号最大值；k为灰类序号；为聚类指标j关于k灰类的接地网腐蚀子类临界值；为聚类指标j关于k灰类的接地网腐蚀权重。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接地网腐蚀等级聚类，由下式确定：

$\mathrm{\Σ}\left({\mathrm{\σ}}_i^k\right)=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{\σ}}_1^1& {\mathrm{\σ}}_1^2& \mathrm{...}& {\mathrm{\σ}}_1^s\\ {\mathrm{\σ}}_2^1& {\mathrm{\σ}}_2^2& \mathrm{...}& {\mathrm{\σ}}_2^s\\ \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}\\ {\mathrm{\σ}}_n^1& {\mathrm{\σ}}_n^2& \mathrm{...}& {\mathrm{\σ}}_n^s\end{array}\right]$

其中，i为聚类对象序号；n为聚类对象序号最大值；k为灰类序号；s为灰类序号最大值；为聚类对象i关于k灰类的接地网腐蚀等级聚类系数。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述接地网腐蚀等级聚类系数，由下式确定：

${\mathrm{\σ}}_i^k=\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{f}_j^k\left(x_{ij}\right){\mathrm{\η}}_j^k$

其中，i为聚类对象序号；j为聚类指标序号；m为聚类指标序号最大值；k为灰类序号；x_ij为聚类对象i关于聚类指标j的聚类指标腐蚀程度值；为聚类指标j关于k灰类的接地网腐蚀白化权函数；为聚类指标j关于k灰类的接地网腐蚀权重；为聚类对象i关于k灰类的接地网腐蚀等级聚类系数。