一种异种材料地网连接腐蚀的评估方法、系统和介质与流程

1.本发明涉及变电站接地技术领域，尤其涉及一种异种材料地网连接腐蚀的评估方法、系统和计算机存储介质。


背景技术：

2.随着经济的快速发展，用户对电力能源的需求也逐年增大。交直流特高压柔性输电技术在电力领域中有着广泛的应用。然而由于部分换流站的空间相对位置和变电站的距离较为接近，两者的接地网通过gis金属外壳及引下线形成了强电气连接，因此有必要将两者的接地网进行直接的金属连接。而变电站接地网的材料通常采用镀锌钢，因其所处土壤环境较为恶劣，钢材接地网腐蚀情况较为严重，为提高接地网的使用寿命，在经济和安全条件均满足要求的情况下，换流站接地网可以使用耐腐蚀能力强的铜材。然而，铜地网和钢地网在相同土壤环境中的腐蚀电位不同，在两者相连时，将在腐蚀电位差下造成电偶腐蚀，加剧变电站钢地网的腐蚀程度，大大缩短地网的使用寿命，引起安全事故。
3.目前变电站接地网腐蚀特性的研究主要通过土壤成分分析，根据三指标或八指标评分法对土壤腐蚀特性进行估计，或者对同种金属材料下接地网安装腐蚀传感器检测接地网的腐蚀速率，建立样本数据库，然后通过智能算法建立相应的腐蚀模型评估接地网的腐蚀特性。但是这些方法只是针对同种材料下接地网的腐蚀特性，而异种材料下接地网的电偶腐蚀也不应被忽略，有效评估异种材料接地网的电偶腐蚀特性，可以对异种金属连接的接地网材料进行进一步改进，提高接地网的使用寿命。因此需要一种针对异种材料地网连接的腐蚀情况的评估方法。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种异种材料地网连接腐蚀的评估方法、系统和计算机存储介质，提高了对不同接地材料的接地网的电偶腐蚀特性评估的准确性。
5.为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种异种材料地网连接腐蚀的评估方法，包括：
6.获取实际接地网每个节点处土壤的电阻率，并获取两种不同材料的参考接地网之间不同间距下的腐蚀电位差和腐蚀电流；其中，所述实际接地网采用与所述参考接地网之间相同的两种材料；
7.根据所述实际接地网每个节点处土壤的电阻率，所述参考接地网不同间距下腐蚀电位差、腐蚀电流和预设的估计腐蚀电流，结合所述参考接地网之间的间距，计算每个节点土壤在所述参考接地网不同间距下的第一相对误差系数；其中，所述第一相对误差系数为所述腐蚀电流和所述估计腐蚀电流之间的相对误差系数；
8.当所述参考接地网之间的间距大于第一预设值，且所述第一相对误差系数小于第二预设值时，或者，当所述参考接地网之间的间距小于第一预设值，且所述第一相对误差系数大于第二预设值时，根据所述参考接地网不同间距下的估计腐蚀电流，分别计算各节点
处土壤下所述参考接地网的电偶腐蚀速率；
9.根据各所述电偶腐蚀速率，结合不同节点处土壤预设的自然腐蚀速率，获取所述参考接地网的第二相对误差系数；其中，所述第二相对误差系数为各节点土壤的自然腐蚀速率和所述电偶腐蚀速率的相对误差标准差系数；
10.根据所述第二相对误差系数，确定所述实际接地网两种材料之间的连接腐蚀情况。
11.作为优选方案，所述根据所述实际接地网每个节点处土壤的电阻率，所述参考接地网不同间距下腐蚀电位差、腐蚀电流和预设的估计腐蚀电流，结合所述参考接地网之间的间距，计算每个节点土壤在所述参考接地网不同间距下的第一相对误差系数，具体为：
12.获取所述参考接地网的左右两侧的横截面积s’和所述两种不同材料的参考接地网之间的间距l
(a)
，根据所述实际接地网编号为i的节点处土壤的电阻率ρi、所述参考接地网的间距为l
(a)
时的腐蚀电流i’l(a)i
、腐蚀电位差u’l(a)i
和预设的估计腐蚀电流i
l(a)i
，计算所述第一相对误差系数：
[0013][0014]
其中，φi为所述第一相对误差系数。
[0015]
作为优选方案，所述根据所述参考接地网不同间距下的估计腐蚀电流，分别计算各节点处土壤下所述参考接地网的电偶腐蚀速率，具体为：
[0016]
获取所述参考接地网的材料的电化当量a，所述参考接地网的材料中正化合价总数的绝对值或负化合价总数的绝对值n，所述参考接地网的上下两侧的横截面积p，根据所述实际接地网编号为i的节点处土壤的电阻率ρi、所述参考接地网的间距l
(a)
和对应的估计腐蚀电流i
l(a)i
、腐蚀电位差u’l(a)1
和接地网的左右两侧的横截面积s’，计算所述电偶腐蚀速率：
[0017][0018]
其中，vi为所述电偶腐蚀速率，f为法拉第恒量。
[0019]
作为优选方案，所述根据各所述电偶腐蚀速率，结合不同节点处土壤预设的自然腐蚀速率，获取所述参考接地网的第二相对误差系数，具体为：
[0020]
获取所述参考接地网节点编号为i处土壤预设的自然腐蚀速率v
i’，根据编号为i的节点处的电偶腐蚀速率vi，计算所述第二相对误差系数：
[0021][0022]
其中，e为所述第二相对误差系数，k为接地网节点编号为i处的土壤的数目。
[0023]
作为优选方案，所述获取实际接地网每个节点处土壤的电阻率，具体为：
[0024]
获取绝缘实验箱体的左右两侧之间的长度l，所述绝缘实验箱体的左右两侧的横截面积s、供电电压ui和测量电流ii，获得每个节点处土壤的电阻率，具体地：
[0025][0026]
其中，ρi为土壤的电阻率。
[0027]
相应的，本发明实施例还提供了一种异种材料地网连接腐蚀的评估系统，包括计算机和异种材料地网连接腐蚀的评估装置；所述评估装置包括绝缘实验箱体、正极电流探头、负极电流探头、电压激励源、电流表、两个转动轴齿轮模块和测试仪；其中，
[0028]
所述计算机用于执行所述的一种异种材料地网连接腐蚀的评估方法；
[0029]
所述绝缘实验箱体用于装载两种不同材料的参考接电网和土壤；
[0030]
所述电压激励源用于为所述绝缘实验箱体内的土壤提供电压；
[0031]
所述电流表分别与所述正极电流探头和所述负极电流探头连接，用于测量所述绝缘实验箱体内土壤的测量电流；
[0032]
所述两个转动轴齿轮模块用于控制所述两种不同材料的参考接电网之间的间距；
[0033]
所述测试仪用于测量不同间距下所述两种不同材料的参考接电网的腐蚀电位差和腐蚀电流。
[0034]
作为优选方案，所述评估系统还包括第一铜片和第二铜片；所述第一铜片和所述第二铜片分别贴附于所述绝缘实验箱体两边缘侧的外表面，与所述电压激励源连接。
[0035]
作为优选方案，所述评估系统还包括接地网升降装置，所述接地网升降装置包括两个电控升降车、两个钢钩、滑动平台、两个升降车滑轨、两个升降转动轴齿轮和两个电机控制台；
[0036]
其中，所述滑动平台横设于所述绝缘实验箱体的上方，通过所述两个钢钩与所述两个转动轴齿轮模块连接；所述两个电控升降车设置于所述绝缘实验箱体的两侧，通过两个升降车滑轨和所述两个升降转动轴齿轮分别与所述滑动平台的两端连接；所述两个升降转动轴齿轮分别设置于所述滑动平台的两端；所述两个电机控制台分别安装于所述两个电控升降车内部，用于控制所述接地网升降装置。
[0037]
作为优选方案，所述转动轴齿轮模块包括转动轴、电机和两个齿轮；其中，所述电机设置于所述转动轴中部，两个齿轮分别与所述转动轴的第一端和第二端连接，均卡位于所述滑动平台上。
[0038]
本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行所述的一种异种材料地网连接腐蚀的评估方法。
[0039]
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
[0040]
本发明实施例提供了一种异种材料地网连接腐蚀的评估方法、系统和计算机存储介质。所述方法包括：获取实际接地网每个节点处土壤的电阻率，并获取两种不同材料的参考接地网之间不同间距下的腐蚀电位差和腐蚀电流；其中，所述实际接地网采用与所述参考接地网之间相同的两种材料；根据实际接地网每个节点处土壤的电阻率，参考接地网不同间距下腐蚀电位差、腐蚀电流和预设的估计腐蚀电流，结合参考接地网之间的间距，计算每个节点土壤在不同间距下的第一相对误差系数；其中，所述第一相对误差系数为腐蚀电流和估计腐蚀电流之间的相对误差系数；当间距和第一相对误差系数符合预设条件时，根据不同间距下的估计腐蚀电流，分别计算各节点处土壤下参考接地网的电偶腐蚀速率；根
据各电偶腐蚀速率，结合不同节点处土壤预设的自然腐蚀速率，获取参考接地网的第二相对误差系数；其中，所述第二相对误差系数为各节点土壤的自然腐蚀速率和所述电偶腐蚀速率的相对误差标准差系数；根据第二相对误差系数，确定实际接地网两种材料之间的连接腐蚀情况。本发明相对于现有技术，通过获取土壤的电阻率、参考接地网的腐蚀电位差和腐蚀电流，获取第一相对误差系数和第二相对误差系数并判断土壤对两种不同材料实际接地网的腐蚀情况，考虑了异种材料下接地网的电偶腐蚀，采用的评估方法便捷，具有准确性和实用性。
附图说明
[0041]
图1：为本发明提供的一种异种材料地网连接腐蚀的评估方法的一种实施例的流程示意图。
[0042]
图2：为本发明提供的一种异种材料地网连接腐蚀的评估系统的一种实施例的总体结构示意图。
[0043]
图3：为本发明提供的一种异种材料地网连接腐蚀的评估系统的一种实施例的俯视图。
具体实施方式
[0044]
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作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。
[0045]
实施例一：
[0046]
请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种异种材料地网连接腐蚀的评估方法，包括：
[0047]
步骤s1，获取实际接地网每个节点处土壤的电阻率，并获取两种不同材料的参考接地网之间不同间距下的腐蚀电位差和腐蚀电流；其中，所述实际接地网采用与所述参考接地网之间相同的两种材料。
[0048]
在本实施例中，所述获取实际接地网每个节点处土壤的电阻率，具体为：
[0049]
获取绝缘实验箱体的左右两侧之间的长度l，所述绝缘实验箱体的左右两侧的横截面积s、供电电压ui和测量电流ii，获得每个节点处土壤的电阻率，具体地：
[0050][0051]
其中，ρi为土壤的电阻率。
[0052]
步骤s2，根据所述实际接地网每个节点处土壤的电阻率，所述参考接地网不同间距下腐蚀电位差、腐蚀电流和预设的估计腐蚀电流，结合所述参考接地网之间的间距，计算每个节点土壤在所述参考接地网不同间距下的第一相对误差系数。
[0053]
具体地，在本实施例中，获取所述参考接地网的左右两侧的横截面积s’和所述两种不同材料的参考接地网之间的间距l
(a)
，根据所述实际接地网编号为i的节点处土壤的电阻率ρi、所述参考接地网的间距为l
(a)
时的腐蚀电流i’l(a)i
、腐蚀电位差u’l(a)i
和预设的估计
腐蚀电流i
l(a)i
，计算所述第一相对误差系数：
[0054][0055]
其中，φi为所述第一相对误差系数；所述第一相对误差系数为所述腐蚀电流和所述估计腐蚀电流之间的相对误差系数。
[0056]
步骤s3，当所述参考接地网之间的间距大于第一预设值，且所述第一相对误差系数小于第二预设值时，或者，当所述参考接地网之间的间距小于第一预设值，且所述第一相对误差系数大于第二预设值时，根据所述参考接地网不同间距下的估计腐蚀电流，分别计算各节点处土壤下所述参考接地网的电偶腐蚀速率。
[0057]
在本实施例中，当估计腐蚀电流i
l(a)i
大于第一预设值a时，第一相对误差系数φi小于第二预设值b，表明在两不同材料接地网在间距l
(a)
大于a时，可以用估计腐蚀电流替代接地网的实际腐蚀电流；当估计腐蚀电流i
l(a)i
小于a时，第一相对误差系数φi大于b，表明在两不同材料接地网在间距l
(a)
小于a时，可用估计腐蚀电流替代接地网的实际腐蚀电流。
[0058]
获取所述参考接地网的材料的电化当量a，所述参考接地网的材料中正化合价总数的绝对值或负化合价总数的绝对值n，所述参考接地网的上下两侧的横截面积p，根据所述实际接地网编号为i的节点处土壤的电阻率ρi、所述参考接地网的间距l
(a)
和对应的估计腐蚀电流i
l(a)i
、腐蚀电位差u’l(a)1
和接地网的左右两侧的横截面积s’，计算所述电偶腐蚀速率：
[0059][0060]
其中，vi为所述电偶腐蚀速率，f为法拉第恒量。
[0061]
步骤s4，根据各所述电偶腐蚀速率，结合不同节点处土壤预设的自然腐蚀速率，获取所述参考接地网的第二相对误差系数；其中，所述第二相对误差系数为各节点土壤的自然腐蚀速率和所述电偶腐蚀速率的相对误差标准差系数。
[0062]
在本实施例中，获取所述参考接地网节点编号为i处土壤预设的自然腐蚀速率v
i’，根据编号为i的节点处的电偶腐蚀速率vi，计算所述第二相对误差系数：
[0063][0064]
其中，e为所述第二相对误差系数，k为接地网节点编号为i处的土壤的数目。
[0065]
步骤s5，根据所述第二相对误差系数，确定所述实际接地网两种材料之间的连接腐蚀情况。
[0066]
当所述第二相对误差系数e小于第三预设值m时，表明不同材料下的接地网腐蚀速率满足要求，不需要进行替换或维护。当所述第二相对误差系数e大于等于第三预设值m，表明不同材料下的接地网腐蚀速率不合格，需要针对具体节点的接地网材料进行改进。
[0067]
参照图2，本发明还提供了一种异种材料地网连接腐蚀的评估系统，包括计算机1和异种材料地网连接腐蚀的评估装置；所述评估装置包括绝缘实验箱体2、正极电流探头3、
负极电流探头4、电压激励源5、电流表6、两个转动轴齿轮模块7、第一铜片8、第二铜片9、接地网升降装置和测试仪10；其中，
[0068]
所述计算机1用于执行所述的一种异种材料地网连接腐蚀的评估方法。
[0069]
所述接地网升降装置包括两个电控升降车11、两个钢钩12、滑动平台13、两个升降车滑轨14、两个升降转动轴齿轮15和两个电机控制台16。
[0070]
其中，所述滑动平台13横设于所述绝缘实验箱体2的上方，通过所述两个钢钩12与所述两个转动轴齿轮模块7连接；所述两个电控升降车11设置于所述绝缘实验箱体2的两侧，通过两个升降车滑轨14和所述两个升降转动轴齿轮15分别与所述滑动平台13的两端连接；所述两个升降转动轴齿轮15分别设置于所述滑动平台13的两端；所述两个电机控制台16分别安装于所述两个电控升降车11内部，用于控制所述接地网升降装置。
[0071]
所述绝缘实验箱体2用于装载两种不同材料的参考接电网(本实施例中包括铜接地网17和钢接地网18，铜接地网17和钢接地网18均由钢钩12勾住)和土壤19，测量实际接地网不同节点处的电阻率ρi以及不同间距下参考接地网的腐蚀电位差u’l(a)i
和腐蚀电流i’l(a)i
；
[0072]
所述电压激励源5用于为所述绝缘实验箱体2内的土壤19提供电压，用于计算所述电阻率ρi；
[0073]
所述电流表6分别与所述正极电流探头3和所述负极电流探头4连接，用于测量所述绝缘实验箱体2内土壤19的测量电流ii；
[0074]
参照图3，图3为本实施例一种异种材料地网连接腐蚀的评估系统的俯视图。所述升降转动轴齿轮15包括第一转动轴151和第一电机152。升降车滑轨14固定在电控升降车11上，滑动平台13固定在第一转动轴151上，电机控制台16控制第一电机152动作，滑动平台13可上下移动。
[0075]
所述两个转动轴齿轮模块7用于控制所述两种不同材料的参考接电网之间的间距；所述转动轴齿轮模块7包括第二转动轴701、第二电机702和两个齿轮703；所述第二电机702设置于所述第二转动轴701中部，两个齿轮703分别与所述第二转动轴701的第一端和第二端连接，均卡位于所述滑动平台13上。所述钢钩12固定在第二转动轴701下方。
[0076]
所述测试仪10用于测量不同间距下所述两种不同材料的参考接电网之间的腐蚀电位差u’l(a)i
和腐蚀电流i’l(a)i
。
[0077]
所述异种材料地网连接腐蚀的评估系统的操作步骤如下：
[0078]
首先，选取实际接地网不同节点处的土壤进行编号为mi，i的值为自然整数1、2、3
…
；
[0079]
然后，将土壤m1均匀放置，铺设在绝缘实验箱体2内直至铺满，用第一导线20将第一铜片8和第二铜片9连接在所述电压激励源5上，电压激励源5给绝缘实验箱体2供电，供电电压为u1，将正极电流探头3和负极电流探头4埋在土壤m1中，另一端连接所述电流表6，利用所述电流表6测试土壤中的电流，电流为i1，由此可得土壤m1的电阻率。
[0080]
所述评估系统还包括接地网连接线21，用于连接铜接地网17和钢接地网18。拆除所述异种材料地网连接腐蚀的评估装置，利用接地网升降装置将两种不同材料的接地网(铜接地网17和钢接地网18)，从绝缘实验箱体外侧升起，两转动轴齿轮模块向相反方向移动，使两种不同材料的接地网的间距l
(a)
增大，并在不同间距下依次将两接地网放置在所述
绝缘实验箱体的土壤m1中，通过第二导线22将两接地网连接至所述测试仪10，测试不同间距下腐蚀电位差u’l(a)i
和腐蚀电流i’l(a)i
。
[0081]
然后取出土壤m1，依次放入土壤mi，重复上述步骤，测试每份土壤的电阻率，并测试不同间距下参考接地网的腐蚀电位差u’l(a)i
和腐蚀电流i’l(a)i
。并求不同土壤的不同接地网间距下的第一相对误差系数，进而在第一相对误差系数和间距满足条件的情况下求得电偶腐蚀速率，最后求得第二相对误差系数，最终完成对接地网的连接腐蚀情况的评估。
[0082]
本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行所述的一种异种材料地网连接腐蚀的评估方法。
[0083]
其中，异种材料地网连接腐蚀的评估装置/终端集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
[0084]
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
[0085]
本发明实施例提供了一种异种材料地网连接腐蚀的评估方法、系统和计算机存储介质。所述方法包括：获取实际接地网每个节点处土壤的电阻率，并获取两种不同材料的参考接地网之间不同间距下的腐蚀电位差和腐蚀电流；其中，所述实际接地网采用与所述参考接地网之间相同的两种材料；根据实际接地网每个节点处土壤的电阻率，参考接地网不同间距下腐蚀电位差、腐蚀电流和预设的估计腐蚀电流，结合参考接地网之间的间距，计算每个节点土壤在不同间距下的第一相对误差系数；其中，所述第一相对误差系数为腐蚀电流和估计腐蚀电流之间的相对误差系数；当间距和第一相对误差系数符合预设条件时，根据不同间距下的估计腐蚀电流，分别计算各节点处土壤下参考接地网的电偶腐蚀速率；根据各电偶腐蚀速率，结合不同节点处土壤预设的自然腐蚀速率，获取参考接地网的第二相对误差系数；其中，所述第二相对误差系数为各节点土壤的自然腐蚀速率和所述电偶腐蚀速率的相对误差标准差系数；根据第二相对误差系数，确定实际接地网两种材料之间的连接腐蚀情况。本发明相对于现有技术，通过获取土壤的电阻率、参考接地网的腐蚀电位差和腐蚀电流，获取第一相对误差系数和第二相对误差系数并判断土壤对两种不同材料实际接地网的腐蚀情况，考虑了异种材料下接地网的电偶腐蚀，采用的评估方法便捷，具有准确性和实用性。
[0086]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。