一种预测变电站接地网土壤腐蚀速率的方法技术

本发明专利技术公开了一种预测变电站接地网土壤腐蚀速率的方法。目前的一种参数分析法尚未能很好地解决接地网腐蚀速率预测问题。本发明专利技术在所选区域内合理布局取样点；在取样点测定土壤参数，所述的土壤参数包括电阻率、含水率、氧化还原电位、pH值和容重，并采取土样回实验室进行含盐量和氯离子理化性质的测定，同时利用电化学方法测定金属材料在土壤中的腐蚀速率；以电阻率、含水率、氧化还原电位、pH值、容重、含盐量和氯离子7个指标组建模型，采用BP神经网络对测得数据进行训练。本发明专利技术快速有效、预测准确，为变电站接地网土壤腐蚀预测提供可靠依据。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。目前的一种参数分析法尚未能很好地解决接地网腐蚀速率预测问题。本专利技术在所选区域内合理布局取样点；在取样点测定土壤参数，所述的土壤参数包括电阻率、含水率、氧化还原电位、pH值和容重，并采取土样回实验室进行含盐量和氯离子理化性质的测定，同时利用电化学方法测定金属材料在土壤中的腐蚀速率；以电阻率、含水率、氧化还原电位、pH值、容重、含盐量和氯离子7个指标组建模型，采用BP神经网络对测得数据进行训练。本专利技术快速有效、预测准确，为变电站接地网土壤腐蚀预测提供可靠依据。【专利说明】
本专利技术涉及土壤的腐蚀预测技术，具体地说是一种预测土壤腐蚀速率的方法，主 要应用于区域性变电站接地网土壤腐蚀性预测研究。
技术介绍
接地网是为了防止接地短路电流危及人身及设备安全而埋设的电气设施，它对雷 电、静电和故障电流起着泄流和均压的作用，是电力系统安全可靠运行、电气设备和人身安 全的有力保障。但是由于接地装置长期在地下运行，运行环境恶劣，容易发生腐蚀。近年来， 接地网暴露的问题越来越突出，据广东、山东、江苏、安徽等地调查，一般接地网10年腐烂， 快的4年就已经腐烂。如广东省进行接地网开挖检查，发现运行20年以上的变电所接地网 腐蚀严重；广西省对运行10年以上的35?220kV变电站接地网开挖后，发现均存在不同程 度的腐蚀；湖北省发现运行5年的接地网已经存在腐蚀，而运行30年的接地网腐蚀非常严 重。同时还有江西、江苏、安徽等省均进行过开挖检查，也发现了类似的腐蚀现象。 目前，国内在进行变电站接地网设计建设时，一般先查阅相关的腐蚀数据手册，根 据设计使用寿命要求计算接地网材料的尺寸和数量。以上手册数据均来源于试样填埋的特 定地区，由于不同区域具有不同的气候条件，而且土壤的理化性质一般也具有较大的差异 性，故所查数据对各个特定的变电站并没有很好的指导作用。因此，根据不同区域土壤性质 而进行的土壤腐蚀调查和腐蚀预测就显的很有必要。国内有研究者提出了一种预测金属材 料土壤腐蚀的方法，该方法在需要预测地区选择试验点，进行埋片试验，同时检测各试验点 的土壤化学成分，试验周期为一年至两年。试验结束后，将试验材料取回，通过失重法计算 腐蚀速率，采用逐步回归分析的统计方法进行回归分析，建立回归方程进行腐蚀速率的预 测。由于采用埋片试验，试验周期需一年至两年，试验周期较长。而回归分析的动机是企望 求出一个函数代替数据集合，但它是假设数据集合的变量有因果关系，一般需要给定一个 数学待定的基函数，根据数据集合中变量的因果关系，计算这个数学基函数待定的参数。这 种事先假定数据服从某种分布的方法，对某些未知世界的解释是不合理的，因为这个假设 可能是错误的。因此，参数分析法尚未能很好地解决接地网腐蚀速率预测问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的不足，提供一种预测变电站接地网土壤 腐蚀速率的方法，该方法快速有效、预测准确，为变电站接地网土壤腐蚀预测提供可靠依 据。 为此，本专利技术采用的技术方案是：，其 步骤如下： 1)选定研究区域，在所选区域内合理布局取样点； 2)在取样点测定土壤参数，所述的土壤参数包括电阻率、含水率、氧化还原电位、 pH值和容重，并采取土样回实验室进行含盐量和氯离子理化性质的测定，同时利用电化学 方法测定金属材料在土壤中的腐蚀速率； 3)以电阻率、含水率、氧化还原电位、pH值、容重、含盐量和氯离子7个指标组建模 型，采用BP神经网络对测得数据进行训练。 作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本专利技术采取以下技术措施： 取样点土壤要求无污染、无杂散电流，取样深度为〇. 8-1. 0米（标准规定大于 0· 6m)。 所述的金属材料为变电站接地网所用碳钢。 采用CAPCIS Concerto MK2 CIS4K-1电化学噪声腐蚀监测系统的LPR测试功能实 现对金属材料在土壤中的腐蚀速率的快速测定。 为平衡模型中的各指标对土壤腐蚀速率的影响，对每个指标进行归一化处理，即 相应的指标数值除以该指标最大的范围值。在此作用下，所有的数据均在0到1的范围内。 对上述试验测得的数据进行训练时，为了提高BP神经网络的预测准确性，BP神经 网络采用区间预测的模式。由于预测的土壤腐蚀速率在0到0. 2之间，将区间分为8个子 区间，分别是：[0, 0· 025)，[0· 025, 0· 030)，[0· 030, 0· 035)，[0· 035, 0· 040)，[0· 040, 0· 060) ，[0· 060, 0· 100)，[0· 100, 0· 140)，[0· 140, 0· 200)。 进行BP神经网络结构设计时，在其输入层中，由于所考虑的数据共有7个指标，因 此相应的输入层的节点数为7,即每个输入层的节点表示数据中的某一指标；其中间层采 用两个子层，且每个子层的节点数为8 ;由于将土壤腐蚀速率0到0. 2之间分成8个子区间， 故输出层的节点数为8,以土壤的腐蚀速率作为输出。 在BP神经网络训练过程中，采用了数据的批处理模式，在该模式中，网络训练所 用的数据点进行一次性的输入，然后再调整网络中节点间的连接权量值与阈值，同时梯度 的计算也要由所有的样本数据参与。 本专利技术具有的有益效果如下： 1、可以在新变电站选址时通过已知的土壤参数对土壤腐蚀速率进行预测，确定将 接地网腐蚀等级，以正确设计选用合适的钢材截面及因地制宜地采用合适的防腐措施。 2、通过取样回实验室进行电化学测试，可以在较短时间内取得大量科学合理的数 据，大大缩短了预测所需时间，使用操作便捷，预测准确。 3、本专利技术不仅可以用于预测变电站接地网土壤腐蚀速率，还可用在其他行业埋地 钢材的腐蚀预测。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术实施例训练方案一中BP神经网络的误差图。 图2为本专利技术实施例训练方案一中BP神经网络的学习梯度图。 图3为本专利技术实施例训练方案一中BP神经网络的回归系数图。 图4为本专利技术实施例训练方案二中BP神经网络的误差图。 图5为本专利技术实施例训练方案二中BP神经网络的学习梯度图。 图6为本专利技术实施例训练方案二中BP神经网络的回归系数图。 【具体实施方式】 实施例 2013年3月?2013年8月，在浙江省地区进行了变电站接地网土壤腐蚀性调查。 以浙江省变电站接地网所在区域土壤为研究对象，在全省范围内选取80个取样点，取样点 遍布全省各个地市，选择ll〇kv及以上变电站，500kv变电站全覆盖。 在各取样点进行取样及现场测试。 每个取样点均采用"多点混合"的取样方法，以提高样品的代表性，一个取样点的 混合样由15-20个样点组成。一般采用"S"形布点采样。取样点土壤无污染，无杂散电流， 同时应避免在堆过肥料的地方和田埂、沟边及特殊地形部位采样。取样深度为0. 8-米1米， 每个采样点的取土深度及采样量应均匀一致。采样器应垂直于地面，入土至规定的深度。一 个混合土样以取5-10kg为宜，如果采集的样品数量太多，可用四分法将多余的土壤弃去。 现场测试以下参数：电阻率、含水率、氧化还原电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预测变电站接地网土壤腐蚀速率的方法，其步骤如下：1)选定研究区域，在所选区域内合理布局取样点；2)在取样点测定土壤参数，所述的土壤参数包括电阻率、含水率、氧化还原电位、pH值和容重，并采取土样回实验室进行含盐量和氯离子理化性质的测定，同时利用电化学方法测定金属材料在土壤中的腐蚀速率；3)以电阻率、含水率、氧化还原电位、pH值、容重、含盐量和氯离子7个指标组建模型，采用BP神经网络对测得数据进行训练。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱洲亥，祝郦伟，沈晓明，周海飞，陈建伟，刘敏，明菊兰，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网浙江省电力公司电力科学研究院，浙江电力化学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11