專利名稱：一種接地網腐蝕檢測方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明關于發電廠及變電站接地網腐蝕狀態檢測技術，特別是關于應用 了電化學檢測的接地網腐蝕狀態檢測技術，具體的講是一種接地網腐蝕檢測 方法及系統。
背景技術：
發電廠及變電站的接地網是保障電力系統安全可靠運行的重要設施。由于接地網通常敷設在大于0.6米的地面下，既看不見，又無監視裝置，因此 當接地網投入運行后，在不開挖的條件下如何有效地檢測接地網腐蝕狀況是 亟待解決的問題。通常接地網的腐蝕使得接地導體截面減小，嚴重者甚至斷開，由此導 致接地網的接地阻抗值或接地導體熱穩定截面等方面不符合相關規程。在此 條件下，當系統發生單相接地短路故障時， 一方面會發生設備失地運行，造 成設備外殼或底座電位升高，且高電位會侵入二次控制柜或沿二次線串入主 控制室，這將造成二次回路燒損，甚至引起二次電路板成片燒壞；另一方面， 造成短路電流入地點地網的地電位升高，會發生人身傷亡事故。由此可見， 接地網的故障已是電力系統安全運行的重大隱患，診斷地網的斷點及地網的 腐蝕情況已成為電力行業的一項重大課題。在現有技術中發電廠及變電站接地網測量方案主要包括 (1)接地電阻測量如果接地網接地電阻值過高，接地網將不能發揮 應有作用，接地電阻的測量是評價接地網是否符合規程要求的重要手段。對 于運行多年的接地網，大多數接地電阻不符合規程規定，有的是因為腐蝕嚴 重造成的，只有通過開挖來檢查其被腐蝕的程度，這種檢査腐蝕的方法帶有 盲目性，工作量大、速度慢，并且受現場運行的限制。(2) 接觸電壓和跨步電壓測量接觸電壓和跨步電壓是衡量接地網安 全性的重要指標，同時根據跨步電壓的變化規律，可以發現接地網因腐蝕等 原因而發生斷裂的部位，但其并不能發現已發生嚴重腐蝕而未發生斷裂的地 網腐蝕段。(3) 接地網腐蝕和斷點物理診斷法該方法根據地網可測結點之間的 電壓或電阻測量值，應用適當的計算方法，計算出各段導體的實際電阻值， 將它與標稱值相比較，并按照一定的閾值來判斷地網導體是否有斷裂或腐蝕 的情況存在，圖l為該檢測方法的測量原理圖。該方法要求準確知道地網的 結構，在此基礎上提出確切的數學模型，依據此數學模型對測量的數據點分 析計算，方可得出各段地網導體的實際電阻值，由此可以看出影響該方法測 量結果準確性的因素較多，而且其對運行多年舊地網的腐蝕診斷仍有一定的 局限性。由于接地網材料在土壤中腐蝕的電化學本質，其腐蝕狀態可以用電化學 特征參數來表征。對電化學腐蝕，通常還可用電流密度來表示腐蝕速度。在 金屬電化學腐蝕過程中，被腐蝕的金屬作為陽極，發生氧化反應而不斷被溶 解，同時釋放出電子。釋放出的電子數量越多，亦即輸出的電量越多，意味 著金屬被溶解得多。因此，金屬電極上輸出的電量顯然與金屬電極的溶解量 之間存在定量的關系，這個定量關系就是法拉第定律。根據法拉第定律，由 電極上通過的電量可以計算出金屬溶解的量。不同的電化學特征參數可以表 征不同的腐蝕狀態，例如可以用擊穿電位評價金屬抗點蝕性的大小，電位越 低，抗蝕性越差。金屬腐蝕速度的電化學測試技術有極化阻力技術、暫態線 性極化技術、充電曲線技術和恒電量法等。采用線性極化或交流阻抗等電化 學技術可以測量接地網碳鋼材料的極化電阻、腐蝕電流等電化學參數，但要 完成接地網碳鋼材料的原位腐蝕電化學檢測，必須解決以下兩個問題(1)腐蝕電化學測量傳感器的限流問題傳統的電化學三電極測量系 統很難準確測量地網金屬的腐蝕狀態，因為予測量的某一段地網金屬并不是一個獨立的電極，它與整個地網金屬是連接在一起的，因此通過輔助電極加 在地網金屬上的極化電流并不會只局限在被測量的這段地網金屬上，被極化 地網金屬面積的不確定性，將會在腐蝕電流密度的計算中引入較大的誤差， 圖2為傳統的電化學三電極測量系統測量原理示意圖。因此要實現接地網碳 鋼材料的腐蝕電化學檢測，首先要解決腐蝕電化學測量傳感器的限流問題。(2)發電廠、變電站及輸電線路測量環境對測量系統的干擾問題測 試環境發電廠、變電站及輸電線路中存在多而強的干擾信號以及土壤中存在 的雜散電流對電化學測試技術的響應信號有很強的干擾，有時甚至完全淹沒 真實的信號，得到的響應信號信噪比很低，無法進行數據分析。中國專利99109622.3公幵的"發變電站接地網腐蝕及斷點的診斷方法 及其測量、診斷系統"、中國專利01216711. 8公開的"高精度土壤腐蝕測量 裝置"以及中國專利申請200510012656. 6公開的"發電廠、變電站大型接地 網檢測技術及其檢測系統"可作為本發明的現有技術而合并于此。發明內容本發明提供一種接地網腐蝕檢測方法及系統，用以采集接地網土壤腐蝕 電化學檢測數據，通過電化學檢測方法精確而方便的對接地網腐蝕狀況進行 檢測。本發明的技術方案是一種接地網腐蝕檢測方法，所述方法包括以下步驟測量被測接地網金屬的腐蝕電位；對被測接地網金屬施加恒電流階躍信號，采集接地網土壤 腐蝕的恒電流階躍響應信號；根據所述的被測接地網金屬的腐蝕電位和恒電 流階躍響應信號生成接地網土壤腐蝕電化學檢測數據；對生成的接地網土壤 腐蝕電化學檢測數據進行小波濾波處理；對小波濾波處理后的接地網土壤腐 蝕電化學檢測數據進行腐蝕電化學參數解析處理，生成接地網腐蝕檢測結果。 一種接地網腐蝕檢測系統，所述系統包括傳感器，用于對被測接地 網金屬施加恒電流階躍信號，采集接地網土壤腐蝕的恒電流階躍響應信號；電化學綜合測試裝置，用于測量被測接地網金屬的腐蝕電位，輸出恒電流階 躍信號給所述的傳感器，并接收所述傳感器傳來的恒電流階躍響應信號，生 成接地網土壤腐蝕電化學檢測數據；小波濾波單元，用于對采集的所述接地 網土壤腐蝕電化學檢測檢測數據進行小波濾波處理；充電曲線解析單元，用 于對小波濾波處理后的接地網土壤腐蝕電化學檢測電位響應信號進行腐蝕電 化學參數解析處理，生成接地網腐蝕解析結果。本發明的有益效果在于通過所述的電化學傳感器可以有效檢測接地網 腐蝕電化學參數，使電化學檢測技術真正的應用于接地網腐蝕檢測中，進而 對檢測的接地網腐蝕電化學信號應用恒電流瞬態響應技術，測量了腐蝕體系 的電位響應曲線，響應信號經接地網腐蝕電化學檢測小波濾波后，由電化學 參數充電曲線解析出被測接地網金屬的極化電阻、土壤電阻等電化學參數， 使得在不停電和不對地網開挖的情況下，簡單、快捷地測得地網金屬的腐蝕 狀態。


圖1為現有技術的測量原理圖；圖2為現有技術的電化學三電極測量系統測量原理示意圖；圖3是本發明電化學傳感器具體實施方式
的系統結構框圖；圖4是本發明小波濾波模塊程序流程圖；圖5是本發明充電曲線解析模塊流程圖；圖6是本發明柱狀殼體的示意圖；圖7是本發明電化學傳感器實施例的剖面圖；圖8是本發明錐形前端實施例的剖面圖；圖9是本發明電化學傳感器實施例的示意圖；圖10為離散小波分解過程中自適應時-頻窗示意圖；圖11為含噪信號小波分解原理示意圖；圖12為小波濾波程序模塊的運行界面；圖13為充電曲線解析模塊的運行界面。
具體實施例方式
下面結合

本發明的具體實施方式
。本發明電化學傳感器包括 柱狀殼體，所述柱狀殼體具有錐形前端，所述錐形前端的錐頂部具有限流孔 (如圖6所示)；參比電極，所述參比電極設置于所述的柱狀殼體內，并通過 所述的限流孔檢測被測金屬在土壤中的腐蝕電位；輔助電極，所述輔助電極 設置于所述的柱狀殼體內，并與土壤、被測接地網金屬構成導電回路。
如圖7、 8所示，所述柱狀殼體包括絕緣柱狀殼身504、金屬錐形前端
509和絕緣冒503;其中，所述金屬錐形前端509的錐頂部具有限流孔；所述 的金屬錐形前端509與所述的絕緣柱狀殼身504之間為可拆卸的連接；所述 的絕緣冒503與所述的絕緣柱狀殼身504之間為可拆卸的連接。
所述的參比電極包括絕緣管狀腔體517，用于存放硫酸銅溶液516; 滲透塞513，用于封堵所述絕緣管狀腔體517的一端，所述的硫酸銅溶液5i6 通過所述滲透塞513滲出；密閉塞506，用于封堵所述絕緣管狀腔體517的 另一端；銅導線508，所述銅導線508插入所述絕緣管狀腔體517內的硫酸 銅溶液516,并通過所述的密閉塞506引出。
所述的輔助電極包括金屬錐形電極511，該金屬錐形電極511的軸向 具有穿孔；輔助電極端子512;絕緣層510，用于使金屬錐形電極511與金屬 錐形前端509絕緣；參比電極引線501，與所述的銅導線508連接；輔助電 極引線502，與所述的輔助電極端子512連接。所述限流孔與滲透塞513之 間具有可容納土壤的空間。
參比電極引線501，與所述的銅導線508連接；輔助電極引線502，與 所述的輔助電極端子512連接。 實施例
如圖8、 9所示，本實施例提供了具有電化學傳感器的接地網腐蝕狀態 檢測系統，其中的電化學傳感器被稱為小孔限流型腐蝕電化學傳感器，簡稱小孔限流傳感器。
一、 小孔限流傳感器包括
1) 作為錐形前端的外套(普通碳鋼制)；
2) 絕緣層501 (聚四氟膠帶)；
3) 位于外套上的M2. 5的螺孔(514、 515)，并配相應螺釘和固定塑料 管以便可拆卸的與絕緣柱狀殼身504連接(也可采用螺紋連接)；
4) 作為絕緣柱狀殼身的直徑為15mm的聚氯乙稀管；
5) 輔助電極(1Crl3SS);
6) 參比電極(Cu/CuS04);
7) 作為輔助電極端子的螺孔，配螺釘，以便引出輔助電極導線。
二、 參比電極的制作.-
將一根直徑3.5纖的聚乙烯塑料管， 一端用軟木塞緊(或滲透陶瓷塞)， 既能使管中的飽和CuS04溶液盡量不外流又能導通良好保證電位測量的準 確。塑料管中注入飽和CuS04溶液，并放入少量CuS04晶體保證溶液的飽和 性，插入去除氧化物除油除脂的純銅絲，塑料管的另一端用塞子塞住。
三、 輔助電極的制作
輔助電極僅起導通電流的作用，耐蝕的金屬或合金都能夠滿足要求，如 鉑片和不銹鋼均可作輔助電極。考慮到輔助電極(如圖7、 8、 9所示)的形 狀，輔助電極由不銹鋼棒材加工制得。 一端加工成圓臺狀與外套配合，圓臺 側面用聚四氟膠帶纏緊，防止與碳鋼外套導通。另一端加工出一螺孔并配相 應的螺釘固定導線做為輔助電極引線。在整個輔助電極的中心為一個直徑 3.5mm的通孔，插入參比電極(如圖7所示)。
四、 保護外套的制作及探頭成型
如圖7、 8所示，作為金屬錐形前端509的錐形的保護外套，其前端為 限制電流的小孔，小孔直徑5mm。整個保護外套由碳鋼制成。
參比電極和輔助電極裝配后插入聚氯乙稀塑料管的前端，參比電極引線和輔助電極引線由塑料管內部引出。裝上保護外套，用螺釘與聚氯乙稀塑料 管固定。如圖3所示，采用恒電位儀作為電化學綜合測試裝置，將參比電極引線 和輔助電極引線與恒電位儀連接，將采集的電信號傳送給所述的恒電位儀， 所述的恒電位儀還可連接一筆記本電腦。其中稱恒電位儀用于測量被測接地網金屬的腐蝕電位；對被測接地網金屬施加恒電流階躍信號，采集接地網土 壤腐蝕的恒電流階躍響應信號；根據所述的被測接地網金屬的腐蝕電位和恒 電流階躍響應信號生成接地網土壤腐蝕電化學檢測數據。在筆記本電腦中安裝小波濾波程序模塊和充電曲線解析程序模塊。其中五、小波濾波程序模塊的創建小波分析是傅里葉分析方法的突破性進展，是最新時頻分析工具。 (1)小波、小波變換的定義和條件設甲(/)"，)，其Fourier變換為^")，當^(")滿足允許條件 (Admissible Condition)甲H0>(1)時，則稱平《)為一個基本小波或母小波(Mother WaveleO。將母函數4^)經伸縮和平移后，就可以得到一個小波序列。這里，"("表示平方可積的實 數空間，即能量有限的信號空間。對于連續的情況，小波序列為a， beR; a#0 (2) 式中，a為伸縮因子，b為平移因子。 對于離散情況，小波序列為ii<formula>formula see original document page 12</formula>
從小波的定義可知，小波函數不僅要求具有一定的震蕩性，即它包含著 某種頻率特征，而且還要求具有一定的局限性，即它在一個區間上恒等于0 或很快地收斂于0，這也是W (t)稱為小波的原因。小波就是一個有始有終 的小的"波浪"。小波的核心作用是用這些小波及其伸縮和平移表示L2 (R) 中的函數或信號。
(2) 小波多分辨分析方法 多分辨分析是小波分析中最重要的概念之一，它從函數空間的高度研究
函數的多分辨表示，將一個函數表示為一個低頻成分與不同分辨率下的高頻
成分。圖io為離散小波分解過程中自適應時-頻窗示意圖，離散小波分量在
不同尺度上都有表現，時頻窗形狀隨不同子頻帶而自動調整，j值大尺度細， 相應小波分量表現了某個子頻帶信號，其頻率中心較高且頻帶較寬，瘦窄的 時頻窗正好有利于對這種高頻端子頻帶信號作局部分析。同樣j值較小時， 相應小波分量表現了另一類子頻帶信號，其頻率中心低且頻帶較窄，扁平的 時頻窗正好有利于對低頻端子頻帶信號作局部分析。小波分析在低頻部分具 有較高的頻率分辨率和較低的時間分辨率，在高頻部分具有較高的時間分辨 率和較低的頻率分辨率，因而能有效的從信號中提取信息，通過伸縮和平移 等運算功能對函數或信號進行多尺度細化分析(Multiscale Analysis),使 小波變換具有對信號的自適應性。
(3) 小波分析應用于信號消噪處理的原理 有用信號通常表現為低頻信號或是一些比較平穩的信號，而噪聲信號則
通常表現為高頻信號。所以消噪過程可按如下方法進行處理首先對信號進 行小波分解(如進行三層分解，分解過程如圖ll所示)，則噪聲部分通常包 含在cDl， cD2， cD3中，因而，可以以門閾值等形式對小波系數進行處理， 然后對信號進行重構即可以達到消噪的目的。對信號s (i)消噪的目的就是要抑制信號中的噪聲部分，從而在S (i)中恢復出真實信號f (i)。 一般說來， 一維信號的消噪過程可以分為三個步驟進行-
(a) —維信號的小波分解。選擇一個小波并確定一個小波分解的層次N， 然后對信號s進行N層小波分解。
(b) 小波分解高頻系數的閾值量化。對第1到第N層的每一層高頻系 數，選擇一個閾值進行軟閾值量化處理。
(c) 一維小波的重構。根據小波分解的第N層的低頻系數和經過量化 處理后的第1層到第N層的高頻系數，進行一維信號的小波重構。在本實施 方式中N可在1、 2、 3中取值。
(4) 接地網金屬恒電流瞬態測試電位響應信號和腐蝕電位信號的小波 消噪處理
利用小波消噪的基本原理，在LabVIEW 7.0和Signal Processing Toolset 7.0.1軟件平臺上編制接地網腐蝕電化學檢測小波濾波軟件，實現 電化學響應信號的濾波處理。
(5) 小波濾波程序模塊的運行界面
如圖12所示，左面部分為數據格式和小波參數選項，其中， 數據格式小波濾波程序處理的文件為包含電位、電流、時間三列數據 (E - I - t)或時間、電位兩列數據(t - E)的txt文件，列與列之間以 Tab隔開。
選擇要顯示的圖選中此復選框，可以選擇電位或電流對時間作圖， 程序只對選擇的數據進行濾波。默認為電位-時間(E- t)。
退出時保存選中此復選框，退出時會彈出保存數據的對話框。 小波參數
1) 分解層數小波分解時的層數，范圍從l至log2N (N為采樣點數)，
分解層數越高，曲線越平，信息丟失的越多。默認為l。
2) 小波種類小波分解時小波基的種類。默認為Haar小波。位于圖10屏幕中央偏右位置，占據大部分界面。橫坐標為時間，縱坐 標為電位或電流，坐標軸的刻度和單位根據數據自動轉換。右上角的控件可 以調整曲線圖的格式。下方的控件用來在曲線圖上逐點讀取坐標。小波濾波程序模塊流程如圖4所示，其中將恒電流階躍電位響應信號和腐蝕電位信號輸入接地網土壤腐蝕電化 學檢測電位響應信號小波分解模塊，該接地網土壤腐蝕電化學檢測電位響應信號小波分解模塊,用于采用Haar小波對生成的電化學檢測數據進行有限正 交小波分解，即對恒電流階躍電位響應信號和腐蝕電位信號進行小波分解；小波分解高頻系數閾值獲取模塊，用于在每個不同的小波分解層次都以 無偏估計噪聲閾值大小；閾值去噪模塊，用于把各級小波分解離散細節中小 于閾值的系數置零，將大于閾值的系數存儲，對處理完的小波系數進行反變 換；即對恒電流階躍電位響應信號和腐蝕電位信號小波分解高頻系數閾值量 化；電化學檢測電位響應信號小波重構模塊，用于重構出經過去噪后的電化 學檢測數據，即對信號的小波重構，使用小波分解的低頻系數以及量化處理 后的高頻系數進行小波重構。六、充電曲線解析程序模塊如圖5所示，為充電曲線解析模塊的流程，在該模塊中 初始值設定模塊用于設定一初始值，將充電曲線方程按臺勞級數展開，變成線性方程，用最小二乘法求出解后，再重新迭代修正初始值，直到滿足誤差的要求。充電曲線解析單元的工作原理如下充電曲線方程式E-^+Z^d-e—^) (I') 整理變形后得到方程ln(『-= (2')式中『=/(^+^) " = ln/i P 義=一#<formula>formula see original document page 15</formula>
設一初始值W。， W= W。+Z (Z為誤差)代入(2')式得； ln[(『。+Z)= (3，) (3')式按臺勞級數展開，略去高次項，整理得 w + ,'Jf + 。,Z", (4，)
式中<formula>formula see original document page 15</formula>
采用最小二乘法求解充電曲線方程式(4')，求得U、 X、 Z的數值，將 W二W。+Z代入重新計算，重復迭代，直到Rp、 Z、 X的變化足夠小，即可計算出 &、 Rp、"之值。其中<formula>formula see original document page 15</formula>可見由電化學檢測數據和恒電流階躍響應信號的曲線方程式
解析出包括極化電阻R"界面電容Cd，介質電阻R,在內的電化學參數。 圖13為充電曲線解析程序的運行界面，左面部分為數據格式和參數設 置選項，右面部分為運行解析結果。
數據格式充電曲線解析程序處理的文件為包含電位、電流、時間三列 數據(E - I - t)或時間、電位兩列數據(t - E)的txt文件，列與列之 間以tab隔開。
選擇要顯示的圖可以選擇電位或電流對時間作圖，程序只對選擇的 數據進行擬合。默認為電位-時間(E - t)。
退出時保存選中此復選框，退出時會彈出保存數據的對話框，數據被 保存為包含電位、電流、時間三列數據的txt文件，無文本行首。默認為選 中。
參數設置.-A I/A或AE/V 電流或電位階躍值，根據實驗參數設定。默認為電流 階躍10uA。電位量級或電流量級電位或電流數值的量級會對擬合結果產生影響， 選擇合適量級以得到最佳擬合曲線。默認為自動。采樣電阻此控件只在數據格式為"t-E(ZF-10)"且顯示的圖為"E-t"時出現。根據實驗參數設定采樣電阻，程序將ZF-IO采集的電位換算成電 流值。默認為10kQ。起始行被處理數據段的起始行。默認值O表示從第一行開始。 結束行被處理數據段的結束行。默認值O表示至第N行(N為釆樣點數)結束。初值點時刻階躍發生的大致時刻，此數值需略大于階躍發生的時刻。默認為5s。小波分解重構選項卡濾波 一 選中此復選框，程序先對數據進行濾波，再以濾波結果進行解 析。默認為不選。分解層數 一 小波分解時的層數，范圍從1至1og2N (N為采樣點數)， 分解層數越高，曲線越平，信息丟失的越多。默認為l。小波種類 一 小波分解時小波基的種類。默認為Haar小波。充電曲線解析選項卡濾波 一 顯示是否進行了濾波處理。Ecorr —腐蝕電位。E0 —響應電位初值。Ew —響應電位穩態值。R10 — 土壤電阻擬合時的初值。 Rp0 —極化阻力擬合時的初值。位于圖11屏幕中央位置，占據大部分界面。橫坐標為時間，縱坐標為電位或電流，坐標軸的刻度和單位根據數據自動轉換。在小波分解重構選項 卡內顯示原始數據曲線和濾波后曲線，在充電曲線解析選項卡內顯示濾波后 曲線和擬合曲線。右上角的控件可以設置曲線圖的格式。 解析結果Rl 土壤電阻解析結果。 Rp —極化阻力解析結果。 Cd 界面電容解析結果。 T 一時間常數解析結果。 MSE殘差 一 擬合曲線與原始數據之間的均方誤差。其中fi為擬合數據點，yi為原始數據點，n為點數。操作步驟1.小波濾波程序設定〃數據文件格式"，根據獲得數據的設備選擇。ZF-10數據采集器選 擇"t - E(ZF-10)〃， 2263選擇〃E - I - 1 (2263)〃， DAQ選擇〃E - I -t (DAQ)〃。設定"要顯示的圖"，腐蝕電位測試或恒電流測試選擇"E-t"圖，程 序對電位數據進行濾波；恒電位測試選擇"I - t"圖，程序對電流數據進行 濾波。讀入數據，點擊"打開數據文件"按鈕，在彈出的對話框中選擇打開一 個.txt格式的數據文件。如果成功讀入了數據，按鈕上方的文本框中會顯示 文件的路徑，否則會顯示沒有讀入數據。設置小波參數，一般情況下采用默 認設置即可。如果濾波效果不理想可以適當增加分解層數和改變不同種類的 小波基以得到理想的濾波效果。退出，點擊"退出"按鈕退出程序，如果需要 保存濾波后的數據，則選中〃退出時保存〃。再次運行，退出程序后左上角出 現小箭頭按鈕(〃Run〃按鈕)，點擊此按鈕即可重新運行程序，重復上面的步驟 再次進行數據處理。2.充電曲線解析程序設定"數據文件格式"。根據獲得數據的設備選擇。ZF-10數據采集器選 擇〃t - E(ZF-10)〃， 2263選擇〃E - I - t (2263)〃， DAQ選擇〃E - I - t (DAQ)〃。設定〃要顯示的圖〃，恒電流測試選擇〃E-t〃圖，程序對電位數據進 行擬合；恒電位測試選擇"I-t"圖，程序對電流數據進行擬合。設定激勵信 號的階躍幅度，恒電流測試顯示"E - t〃圖，設定〃AI/A〃；恒電位測試顯示 "工-t"圖，設定"AE/V"。讀入數據，點擊〃打開數據文件"按鈕，在彈出的 對話框中選擇打開一個.1:xt格式的數據文件。如果成功讀入了數據，按鈕上 方的文本框中會顯示文件的路徑，否則會顯示沒有讀入數據。濾波，如果階 躍響應信號淹沒在噪聲中，進入"小波分解重構"選項卡，選中"濾波"復選框 先對原始數據進行濾波。如果濾波效果不理想可以適當增加分解層數和改變 不同種類的小波基以得到理想的濾波效果。設定"電流量級"或"電位量級"， 一般情況下采用默認設置(auto)即可。如果擬合曲線與原始數據存在較大偏差，可嘗試改變量級以得到最佳擬合曲線，改變量級的原則是使數據在該量 級下大于l。選定需要處理的數據段， 一般情況下采用默認設置("起始行"和 〃結束行〃均設為O)即可。如需改變，設定"起始行"為VXts， 〃結束行"為V Xte(V為采樣率， 一般為20; ts為起始時刻，0《ts〈階躍時刻；te為結束 時刻，階躍時刻〈te《總采樣時間)。設置階躍發生的大致時刻， 一般情況下 采用默認設置(5秒)即可。如需改變，在圖中目視階躍發生的時刻tp，設定" 階躍時刻〈〃略大于tp。退出，點擊"退出"按鈕退出程序，如果需要保存濾波 后的數據，則選中〃退出時保存"。再次運行，退出程序后左上角出現小箭頭 按鈕(〃Run〃按鈕)，點擊此按鈕即可重新運行程序，重復上面的步驟再次進行 數據處理。七、接地網扁鐵位置探地雷達檢測對接地網金屬進行原位腐蝕檢測時，要求測量的傳感器插入被測量接地 網扁鐵上方或附近的土壤中，因此地網腐蝕測量前需要確定被測量金屬的大概位置。探地雷達利用高頻電磁脈沖波的反射原理來實現探測目的，其反射 脈沖信號的強度不僅與傳播介質的波吸收程度有關，而且也與被穿透介質界 面的波反射系數有關，兩邊介質的電磁參數差別大者，反射系數也大，同樣 反射波的能量亦大。探地雷達利用主頻為數十兆赫(MHz)至千兆赫波段的電磁 波，以寬頻帶短脈沖形式，由地面通過天線發射器(T)發送至地下，經地下目
的體或地層的界面反射后返回地面，為雷達天線接收器(R)接受。當電磁波在
介質中傳播時，其路徑、電磁強度與波形將隨所通過介質的電性和幾何形態 而變化。因此，根據接受到波的旅行時間(亦稱雙程走時)、幅度與波形等資 料，可探測介質結構、構造與埋設物體。根據探地雷達的檢測原理，本發明
實施例采用SIR-2000型探地雷達儀。接地網腐蝕檢測系統由PARSTAT 2263 先進電化學系統、PowerSuit電化學測量軟件、小孔限流型腐蝕電化學傳感 器和接地網腐蝕電化學檢測軟件組成。
在小孔限流傳感器、恒電位儀和筆記本電腦組成的接地網腐蝕狀態檢測 系統中，小孔限流傳感器用于采集接地網土壤腐蝕電化學檢測電位響應信號； 恒電位儀，用于接收所述傳感器傳來的電化學檢測電位響應信號，控制電勢 隨時間改變，獲得伏安曲線或電極阻抗數據；小波濾波程序，用于對采集的 所述接地網土壤腐蝕電化學檢測電位響應信號進行小波濾波處理；充電曲線 解析程序，用于對小波濾波處理后的接地網土壤腐蝕電化學檢測電位響應信 號進行腐蝕電化學參數解析處理，生成接地網腐蝕解析結果。所述小孔限流 傳感器的極化電流通過小孔流向工作電極。所述的接地網土壤腐蝕電化學檢 測電位響應信號包括腐蝕電位響應信號和恒電流瞬態測試電位響應信號。
所述的電化學傳感器將輔助電極封閉在柱狀殼體，極化電流只能通過限 流孔流向工作電極，實現了傳感器的限流作用。通過接地網腐蝕電化學檢測 傳感器，應用恒電流瞬態響應技術測量了腐蝕體系的電位響應曲線，響應信 號經接地網腐蝕電化學檢測小波濾波后，由電化學參數充電曲線解析出被測 接地網金屬的極化電阻、土壤電阻等電化學參數，使得在不停電和不對地網開挖的情況下，簡單、快捷地測得地網金屬的腐蝕狀態。
以上具體實施方式
僅用于說明本發明，而非用于限定本發明。
權利要求
1.一種接地網腐蝕檢測方法，其中，所述方法包括以下步驟測量被測接地網金屬的腐蝕電位；對被測接地網金屬施加恒電流階躍信號，采集接地網土壤腐蝕的恒電流階躍響應信號；根據所述的被測接地網金屬的腐蝕電位和恒電流階躍響應信號生成接地網土壤腐蝕電化學檢測數據；對生成的接地網土壤腐蝕電化學檢測數據進行小波濾波處理；對小波濾波處理后的接地網土壤腐蝕電化學檢測數據進行腐蝕電化學參數解析處理，生成接地網腐蝕檢測結果。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的對被測接地網金屬施 加恒電流階躍信號，采集接地網土壤腐蝕的恒電流階躍響應信號包括采用小 孔限流傳感器對被測接地網金屬施加恒電流階躍信號，并采集接地網恒電流階 躍響應信號，所述小孔限流傳感器的極化電流通過小孔流向被測接地網金屬。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的對生成的接地網土壤 腐蝕電化學檢測數據進行小波濾波處理是指采用Haar小波對生成的電化學 檢測數據進行有限正交小波分解，在每個不同的小波分解層次都以無偏估計噪 聲閾值大小，把各級小波分解離散細節中小于閾值的系數置零，將大于閾值的 系數存儲，對處理完的小波系數進行反變換，重構出經過去噪后的電化學檢測 數據。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的對小波濾波處理后的 接地網土壤腐蝕電化學檢測數據進行腐蝕電化學參數解析處理是指由電化學 檢測數據和恒電流階躍響應信號的曲線方程式解析出包括極化電阻Rp，界面電容Cd，介質電阻R!在內的電化學參數。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特征是，采用探地雷達測定所述被測 接地網金屬的位置。
6. —種接地網腐蝕檢測系統，其特征是，所述系統包括傳感器，用于對被測接地網金屬施加恒電流階躍信號，采集接地網土壤腐 蝕的恒電流階躍響應信號；電化學綜合測試裝置，用于測量被測接地網金屬的腐蝕電位，輸出恒電流 階躍信號給所述的傳感器，并接收所述傳感器傳來的恒電流階躍響應信號，生成接地網土壤腐蝕電化學檢測數據；小波濾波單元，用于對采集的所述接地網土壤腐蝕電化學檢測檢測數據進 行小波濾波處理；充電曲線解析單元，用于對小波濾波處理后的接地網土壤腐蝕電化學檢測 電位響應信號進行腐蝕電化學參數解析處理，生成接地網腐蝕解析結果。
7. 根據權利要求6所述的系統，其特征是，所述的傳感器是指小孔限 流傳感器，所述小孔限流傳感器的極化電流通過小孔流向被測接地網金屬。
8. 根據權利要求6所述的系統，其特征是，所述的小波濾波單元包括 接地網土壤腐蝕電化學檢測電位響應信號小波分解模塊，用于采用Haar小波對生成的電化學檢測數據進行有限正交小波分解；小波分解高頻系數閾值獲取模塊，用于在每個不同的小波分解層次都以無 偏估計噪聲閾值大小；閾值去噪模塊，用于把各級小波分解離散細節中小于閾值的系數置零，將 大于閾值的系數存儲，對處理完的小波系數進行反變換；電化學檢測電位響應信號小波重構模塊，用于重構出經過去噪后的電化學 檢測數據。
9. 根據權利要求6所述的系統，其特征是，所述的充電曲線解析單元包 括電化學參數解析模塊，用于根據電化學檢測數據和恒電流階躍響應信號的曲線方程式解析出包括極化電阻RP，界面電容Cd，介質電阻R1在內的電化學參數。
10.根據權利要求6所述的系統，其特征是，所述的系統還包括探地雷達，用于測定所述被測接地網金屬的位置。
全文摘要
本發明提供一種接地網腐蝕檢測方法及系統，所述方法包括測量被測接地網金屬的腐蝕電位，對被測接地網金屬施加恒電流階躍信號，并采集其恒電流階躍響應信號；對采集的所述接地網土壤腐蝕電化學檢測數據進行小波濾波處理；對小波濾波處理后的接地網土壤腐蝕電化學檢測數據進行腐蝕電化學參數解析處理，生成接地網腐蝕檢測結果。用以通過電化學檢測方法精確而方便的對接地網腐蝕狀況進行檢測。
文檔編號G01N17/00GK101315403SQ20071009969
公開日2008年12月3日 申請日期2007年5月29日 優先權日2007年5月29日
發明者宋詩哲, 鞏學海, 張秀麗, 李永立, 王天君, 王應高, 逆 莫 申請人:華北電力科學研究院有限責任公司