一种面向分层大地的视在电阻率测算方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术涉及电力系统接地测量与评估领域，提供了一种面向分层大地的视在电阻率测算方法、系统及存储介质。其中，所述面向分层大地的视在电阻率测算方法包括以下步骤：根据温纳四极法，初始化设置极距a，输入测试电流I，获取对应极距a的测试电压ΔV，计算视在电阻率测量值ρ

【技术实现步骤摘要】
一种面向分层大地的视在电阻率测算方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及电力系统接地测量与评估领域，更具体地，涉及一种面向分层大地的视在电阻率测算方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]接地网是埋设在变电站站址地下的大面积金属连通网络，是变电站安全保护的重要环节，其接地电阻/接地阻抗与站址大地电阻率紧密相关。大地电阻率的勘测、分析是最基础，也是最为关键、最难的一环，由于自然界中大地电阻率往往是不均匀的，普通的取样测量方法不能满足大范围站址的电阻率测量需要，工程上可以采用如图1所示的水平分层结构作为不均匀大地模型来近似并反演大地电阻率，其根据电阻率进行分层，从地面开始编号，一直沿z轴延伸至无穷远处(第n层)。但水平分层结构中大地电阻率ρ和厚度h未知，因此需要采用专业测量方法进行分层大地参数反演，目前常结合四极法进行大地电阻率的测量和反演。
[0003]温纳四极法，又称等距四极法，即在位于同一深度的一条直线上布置四个等间距的电极C1
‑
C2
‑
P1
‑
P2，通过调整极距a来获取不同C1
‑
C2
‑
P1
‑
P2位置对应的大地视在电阻率ρ
a
(a)，且进行测量数据的反演时，需要计算电压极P1和P2之间的地表电位差ΔV
′
。然而电压极P1和P2间的地表电位差ΔV
′
的处理涉及第一类零阶贝塞尔函数的无穷积分，目前常采用数值积分法或复镜像法进行处理，受土壤分层数目多等因素的影响，存在步骤繁杂、处理时间久等问题，无法满足工程现场快速应用需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术为克服上述现有技术所述的面向分层大地测量大地电阻率时步骤繁杂、处理时间久、无法满足工程现场快速应用需求的问题，提供一种面向分层大地的视在电阻率测算方法、系统及存储介质。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0006]第一方面，一种面向分层大地的视在电阻率测算方法，包括以下步骤：
[0007]S1、根据温纳四极法，初始化设置极距a，对电流极输入测试电流I，获取对应极距a的测试电压ΔV，计算视在电阻率测量值ρ
am
；
[0008]S2、引入欧拉变换法获得两个电压极间的地表电位差ΔV
′
(a)，根据地表电位差ΔV
′
(a)计算分层大地对应极距a的视在电阻率计算值ρ
as
；其中，采用欧拉变换法对地表电位差ΔV
′
(a)进行计算时，对极距a对应的参数以预设的间隔及预设的数量进行采样；
[0009]S3、计算测量值ρ
am
和计算值ρ
as
间的相对误差ε，根据相对误差ε是否超过预设阈值确认是否更新极距a：若超过预设阈值，则确认更新极距a并转入步骤S1；若不超过预设阈值，则不更新极距a，结束计算并输出视在电阻率计算值ρ
as
。
[0010]作为优选方案，所述步骤S1中，测试电流I为0.1mA
‑
10mA。
[0011]作为优选方案，所述步骤S1中，所述极距a为1m以上。
[0012]作为优选方案，所述步骤S2中，所述欧拉变换法包括以下步骤：
[0013]S2.1、对应极距a构建关于地表电位差ΔV
′
(a)的模型：
[0014][0015]其中，λ为积分变量，表示电磁场传播系数；ρ1表示水平分层大地第1层大地的电阻率；J0为第一类零阶贝塞尔函数；R1为表达地表特征阻抗的函数，其形式如下：
[0016][0017]其中，R
i
表示水平分层大地第i层的特征阻抗；ρ
i
表示第i层大地的电阻率；h
i
表示第i层大地的分层厚度；m表示水平分层大地最深层所在层数；
[0018]S2.2、对式(1)进行汉克尔变换，所述汉克尔变换结果表达式为：
[0019][0020][0021]其中，J0为第一类零阶贝塞尔函数；
[0022]S2.3、引入欧拉变换法，所述式(3.1)和式(3.2)变换结果为：
[0023][0024]其中,λ＝e
‑
y
；a＝e
x
；x,y∈(
‑
∞,∞)；
[0025]S2.4、按间隔Δ对式(4)中e
x
‑
y
进行采样，所述式(4)输出为离散信号如下：
[0026][0027]其中，H
n
为滤波系数；Δ
n
为采样点位置；此时积分核函数f＝R1；
[0028]S2.5、采取90个采样点形式，对式(5)进行截断求和，更新地表电位差ΔV
′
(a)模型，其表达式为：
[0029][0030]其中，Δ
k
为预设的位置系数，H
k
为预设的权重系数。
[0031]作为本优选方案的一种可能设计，步骤S2.4中，所述采样间隔Δ小于0.5倍积分核函数f的截止频率。此时采样得到的离散信号可不失真的恢复为连续信号。
[0032]作为本优选方案的一种可能设计，所述步骤S2.5中对应90个采样点预设的位置系数Δ
k
和预设的权重系数H
k
如下表所示：
[0033][0034][0035]作为优选方案，所述步骤S3中，所述相对误差ε表达式为：
[0036][0037]第二方面，本专利技术还提供了一种面向分层大地的视在电阻率测算系统，用于实现
如上所述任一技术方案提出的面向分层大地的视在电阻率测算方法，包括以下模块：
[0038]数据获取模块，用于获取基于温纳四极法的极距a、测试电压ΔV和测试电流I，并计算四极法测试时的视在电阻率测量值ρ
am
；
[0039]欧拉变换模块，用于输入数据获取模块获得的极距a、测试电流I，根据预设的基于欧拉变换的地表电位差ΔV
′
(a)模型，输出水平分层大地对应极距a的视在电阻率计算值ρ
as
；
[0040]误差计算模块，用于根据数据获取模块和欧拉变换模块分别得到的视在电阻率测量值ρ
am
和计算值ρ
as
，判断测量值ρ
am
和计算值ρ
as
间的相对误差ε是否满足预设阈值，输出误差判断结果；
[0041]迭代处理模块，用于输入误差计算模块的相对误差ε判断结果，若相对误差ε超过预设阈值，则更新极距a并输入数据获取模块，若相对误差ε不超过预设阈值，则结束计算并输出视在电阻率计算值ρ
as
。
[0042]第三方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向分层大地的视在电阻率测算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据温纳四极法，初始化设置极距a，对电流极输入测试电流I，获取对应极距a的测试电压ΔV，计算视在电阻率测量值ρ
am
；S2、引入欧拉变换法获得两个电压极间的地表电位差ΔV
′
(a)，根据地表电位差ΔV
′
(a)计算分层大地对应极距a的视在电阻率计算值ρ
as
；其中，采用欧拉变换法对地表电位差ΔV
′
(a)进行计算时，对极距a对应的参数以预设的间隔及预设的数量进行采样；S3、计算测量值ρ
am
和计算值ρ
as
间的相对误差ε，根据相对误差ε是否超过预设阈值确认是否更新极距a：若超过预设阈值，则确认更新极距a并转入步骤S1；若不超过预设阈值，则不更新极距a，结束计算并输出视在电阻率计算值ρ
as
。2.根据权利要求1所述的一种面向分层大地的视在电阻率测算方法，其特征在于，所述步骤S1中，测试电流I为0.1mA
‑
10mA。3.根据权利要求1所述的一种面向分层大地的视在电阻率测算方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述极距a为1m以上。4.根据权利要求1所述的一种面向分层大地的视在电阻率测算方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述欧拉变换法包括以下步骤：S2.1、对应极距a构建关于地表电位差ΔV
′
(a)的模型：其中，λ为积分变量，表示电磁场传播系数；ρ1表示水平分层大地第1层大地的电阻率；J0为第一类零阶贝塞尔函数；R1为表达地表特征阻抗的函数，其形式如下：其中，R
i
表示水平分层大地第i层的特征阻抗；ρ
i
表示第i层大地的电阻率；h
i
表示第i层大地的分层厚度；m表示水平分层大地最深层所在层数；S2.2、对式(1)进行汉克尔变换，所述汉克尔变换结果表达式为：结果表达式为：其中，J0为第一类零阶贝塞尔函数；S2.3、引入欧拉变换法，所述式(3.1)和式(3.2)变换结果为：其中,λ＝e
‑
y
；a＝e
x
；x,y∈(
‑
∞,∞)；S2.4、按间隔Δ对式(4)中e
x
‑
y
进行采样，所述式(4)输出为离散信号如下：其中，H
n
为滤波系数；Δ
n
为采样点位置；此时积分核函数f＝R1；S2.5、采取90个采样点形式，对式(5)进行截断求和，更新地表电位差ΔV
′
(a)模型，其表达式为：
其中，Δ
k
为预设的位置系数，H

【专利技术属性】
技术研发人员：吉旺威，林艺，李国城，李光茂，郑服利，钟少泉，何昊，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：