专利名称：一种接地网腐蚀检测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明关于发电厂及变电站接地网腐蚀状态检测技术，特别是关于应用 了电化学检测的接地网腐蚀状态检测技术，具体的讲是一种接地网腐蚀检测 方法及系统。
背景技术：
发电厂及变电站的接地网是保障电力系统安全可靠运行的重要设施。由于接地网通常敷设在大于0.6米的地面下，既看不见，又无监视装置，因此 当接地网投入运行后，在不开挖的条件下如何有效地检测接地网腐蚀状况是 亟待解决的问题。通常接地网的腐蚀使得接地导体截面减小，严重者甚至断开，由此导 致接地网的接地阻抗值或接地导体热稳定截面等方面不符合相关规程。在此 条件下，当系统发生单相接地短路故障时， 一方面会发生设备失地运行，造 成设备外壳或底座电位升高，且高电位会侵入二次控制柜或沿二次线串入主 控制室，这将造成二次回路烧损，甚至引起二次电路板成片烧坏；另一方面， 造成短路电流入地点地网的地电位升高，会发生人身伤亡事故。由此可见， 接地网的故障已是电力系统安全运行的重大隐患，诊断地网的断点及地网的 腐蚀情况已成为电力行业的一项重大课题。在现有技术中发电厂及变电站接地网测量方案主要包括 (1)接地电阻测量如果接地网接地电阻值过高，接地网将不能发挥 应有作用，接地电阻的测量是评价接地网是否符合规程要求的重要手段。对 于运行多年的接地网，大多数接地电阻不符合规程规定，有的是因为腐蚀严 重造成的，只有通过开挖来检查其被腐蚀的程度，这种检査腐蚀的方法带有 盲目性，工作量大、速度慢，并且受现场运行的限制。(2) 接触电压和跨步电压测量接触电压和跨步电压是衡量接地网安 全性的重要指标，同时根据跨步电压的变化规律，可以发现接地网因腐蚀等 原因而发生断裂的部位，但其并不能发现已发生严重腐蚀而未发生断裂的地 网腐蚀段。(3) 接地网腐蚀和断点物理诊断法该方法根据地网可测结点之间的 电压或电阻测量值，应用适当的计算方法，计算出各段导体的实际电阻值， 将它与标称值相比较，并按照一定的阈值来判断地网导体是否有断裂或腐蚀 的情况存在，图l为该检测方法的测量原理图。该方法要求准确知道地网的 结构，在此基础上提出确切的数学模型，依据此数学模型对测量的数据点分 析计算，方可得出各段地网导体的实际电阻值，由此可以看出影响该方法测 量结果准确性的因素较多，而且其对运行多年旧地网的腐蚀诊断仍有一定的 局限性。由于接地网材料在土壤中腐蚀的电化学本质，其腐蚀状态可以用电化学 特征参数来表征。对电化学腐蚀，通常还可用电流密度来表示腐蚀速度。在 金属电化学腐蚀过程中，被腐蚀的金属作为阳极，发生氧化反应而不断被溶 解，同时释放出电子。释放出的电子数量越多，亦即输出的电量越多，意味 着金属被溶解得多。因此，金属电极上输出的电量显然与金属电极的溶解量 之间存在定量的关系，这个定量关系就是法拉第定律。根据法拉第定律，由 电极上通过的电量可以计算出金属溶解的量。不同的电化学特征参数可以表 征不同的腐蚀状态，例如可以用击穿电位评价金属抗点蚀性的大小，电位越 低，抗蚀性越差。金属腐蚀速度的电化学测试技术有极化阻力技术、暂态线 性极化技术、充电曲线技术和恒电量法等。采用线性极化或交流阻抗等电化 学技术可以测量接地网碳钢材料的极化电阻、腐蚀电流等电化学参数，但要 完成接地网碳钢材料的原位腐蚀电化学检测，必须解决以下两个问题(1)腐蚀电化学测量传感器的限流问题传统的电化学三电极测量系 统很难准确测量地网金属的腐蚀状态，因为予测量的某一段地网金属并不是一个独立的电极，它与整个地网金属是连接在一起的，因此通过辅助电极加 在地网金属上的极化电流并不会只局限在被测量的这段地网金属上，被极化 地网金属面积的不确定性，将会在腐蚀电流密度的计算中引入较大的误差， 图2为传统的电化学三电极测量系统测量原理示意图。因此要实现接地网碳 钢材料的腐蚀电化学检测，首先要解决腐蚀电化学测量传感器的限流问题。(2)发电厂、变电站及输电线路测量环境对测量系统的干扰问题测 试环境发电厂、变电站及输电线路中存在多而强的干扰信号以及土壤中存在 的杂散电流对电化学测试技术的响应信号有很强的干扰，有时甚至完全淹没 真实的信号，得到的响应信号信噪比很低，无法进行数据分析。中国专利99109622.3公幵的"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"、中国专利01216711. 8公开的"高精度土壤腐蚀测量 装置"以及中国专利申请200510012656. 6公开的"发电厂、变电站大型接地 网检测技术及其检测系统"可作为本发明的现有技术而合并于此。发明内容本发明提供一种接地网腐蚀检测方法及系统，用以采集接地网土壤腐蚀 电化学检测数据，通过电化学检测方法精确而方便的对接地网腐蚀状况进行 检测。本发明的技术方案是一种接地网腐蚀检测方法，所述方法包括以下步骤测量被测接地网金属的腐蚀电位；对被测接地网金属施加恒电流阶跃信号，采集接地网土壤 腐蚀的恒电流阶跃响应信号；根据所述的被测接地网金属的腐蚀电位和恒电 流阶跃响应信号生成接地网土壤腐蚀电化学检测数据；对生成的接地网土壤 腐蚀电化学检测数据进行小波滤波处理；对小波滤波处理后的接地网土壤腐 蚀电化学检测数据进行腐蚀电化学参数解析处理，生成接地网腐蚀检测结果。 一种接地网腐蚀检测系统，所述系统包括传感器，用于对被测接地 网金属施加恒电流阶跃信号，采集接地网土壤腐蚀的恒电流阶跃响应信号；电化学综合测试装置，用于测量被测接地网金属的腐蚀电位，输出恒电流阶 跃信号给所述的传感器，并接收所述传感器传来的恒电流阶跃响应信号，生 成接地网土壤腐蚀电化学检测数据；小波滤波单元，用于对采集的所述接地 网土壤腐蚀电化学检测检测数据进行小波滤波处理；充电曲线解析单元，用 于对小波滤波处理后的接地网土壤腐蚀电化学检测电位响应信号进行腐蚀电 化学参数解析处理，生成接地网腐蚀解析结果。本发明的有益效果在于通过所述的电化学传感器可以有效检测接地网 腐蚀电化学参数，使电化学检测技术真正的应用于接地网腐蚀检测中，进而 对检测的接地网腐蚀电化学信号应用恒电流瞬态响应技术，测量了腐蚀体系 的电位响应曲线，响应信号经接地网腐蚀电化学检测小波滤波后，由电化学 参数充电曲线解析出被测接地网金属的极化电阻、土壤电阻等电化学参数， 使得在不停电和不对地网开挖的情况下，简单、快捷地测得地网金属的腐蚀 状态。
图1为现有技术的测量原理图；图2为现有技术的电化学三电极测量系统测量原理示意图；图3是本发明电化学传感器具体实施方式
的系统结构框图；图4是本发明小波滤波模块程序流程图；图5是本发明充电曲线解析模块流程图；图6是本发明柱状壳体的示意图；图7是本发明电化学传感器实施例的剖面图；图8是本发明锥形前端实施例的剖面图；图9是本发明电化学传感器实施例的示意图；图10为离散小波分解过程中自适应时-频窗示意图；图11为含噪信号小波分解原理示意图；图12为小波滤波程序模块的运行界面；图13为充电曲线解析模块的运行界面。
具体实施例方式
下面结合
本发明的具体实施方式
。本发明电化学传感器包括 柱状壳体，所述柱状壳体具有锥形前端，所述锥形前端的锥顶部具有限流孔 (如图6所示)；参比电极，所述参比电极设置于所述的柱状壳体内，并通过 所述的限流孔检测被测金属在土壤中的腐蚀电位；辅助电极，所述辅助电极 设置于所述的柱状壳体内，并与土壤、被测接地网金属构成导电回路。
如图7、 8所示，所述柱状壳体包括绝缘柱状壳身504、金属锥形前端
509和绝缘冒503;其中，所述金属锥形前端509的锥顶部具有限流孔；所述 的金属锥形前端509与所述的绝缘柱状壳身504之间为可拆卸的连接；所述 的绝缘冒503与所述的绝缘柱状壳身504之间为可拆卸的连接。
所述的参比电极包括绝缘管状腔体517，用于存放硫酸铜溶液516; 渗透塞513，用于封堵所述绝缘管状腔体517的一端，所述的硫酸铜溶液5i6 通过所述渗透塞513渗出；密闭塞506，用于封堵所述绝缘管状腔体517的 另一端；铜导线508，所述铜导线508插入所述绝缘管状腔体517内的硫酸 铜溶液516,并通过所述的密闭塞506引出。
所述的辅助电极包括金属锥形电极511，该金属锥形电极511的轴向 具有穿孔；辅助电极端子512;绝缘层510，用于使金属锥形电极511与金属 锥形前端509绝缘；参比电极引线501，与所述的铜导线508连接；辅助电 极引线502，与所述的辅助电极端子512连接。所述限流孔与渗透塞513之 间具有可容纳土壤的空间。
参比电极引线501，与所述的铜导线508连接；辅助电极引线502，与 所述的辅助电极端子512连接。 实施例
如图8、 9所示，本实施例提供了具有电化学传感器的接地网腐蚀状态 检测系统，其中的电化学传感器被称为小孔限流型腐蚀电化学传感器，简称小孔限流传感器。
一、 小孔限流传感器包括
1) 作为锥形前端的外套(普通碳钢制)；
2) 绝缘层501 (聚四氟胶带)；
3) 位于外套上的M2. 5的螺孔(514、 515)，并配相应螺钉和固定塑料 管以便可拆卸的与绝缘柱状壳身504连接(也可采用螺纹连接)；
4) 作为绝缘柱状壳身的直径为15mm的聚氯乙稀管；
5) 辅助电极(1Crl3SS);
6) 参比电极(Cu/CuS04);
7) 作为辅助电极端子的螺孔，配螺钉，以便引出辅助电极导线。
二、 参比电极的制作.-
将一根直径3.5纖的聚乙烯塑料管， 一端用软木塞紧(或渗透陶瓷塞)， 既能使管中的饱和CuS04溶液尽量不外流又能导通良好保证电位测量的准 确。塑料管中注入饱和CuS04溶液，并放入少量CuS04晶体保证溶液的饱和 性，插入去除氧化物除油除脂的纯铜丝，塑料管的另一端用塞子塞住。
三、 辅助电极的制作
辅助电极仅起导通电流的作用，耐蚀的金属或合金都能够满足要求，如 铂片和不锈钢均可作辅助电极。考虑到辅助电极(如图7、 8、 9所示)的形 状，辅助电极由不锈钢棒材加工制得。 一端加工成圆台状与外套配合，圆台 侧面用聚四氟胶带缠紧，防止与碳钢外套导通。另一端加工出一螺孔并配相 应的螺钉固定导线做为辅助电极引线。在整个辅助电极的中心为一个直径 3.5mm的通孔，插入参比电极(如图7所示)。
四、 保护外套的制作及探头成型
如图7、 8所示，作为金属锥形前端509的锥形的保护外套，其前端为 限制电流的小孔，小孔直径5mm。整个保护外套由碳钢制成。
参比电极和辅助电极装配后插入聚氯乙稀塑料管的前端，参比电极引线和辅助电极引线由塑料管内部引出。装上保护外套，用螺钉与聚氯乙稀塑料 管固定。如图3所示，采用恒电位仪作为电化学综合测试装置，将参比电极引线 和辅助电极引线与恒电位仪连接，将采集的电信号传送给所述的恒电位仪， 所述的恒电位仪还可连接一笔记本电脑。其中称恒电位仪用于测量被测接地网金属的腐蚀电位；对被测接地网金属施加恒电流阶跃信号，采集接地网土 壤腐蚀的恒电流阶跃响应信号；根据所述的被测接地网金属的腐蚀电位和恒 电流阶跃响应信号生成接地网土壤腐蚀电化学检测数据。在笔记本电脑中安装小波滤波程序模块和充电曲线解析程序模块。其中五、小波滤波程序模块的创建小波分析是傅里叶分析方法的突破性进展，是最新时频分析工具。 (1)小波、小波变换的定义和条件设甲(/)"，)，其Fourier变换为^")，当^(")满足允许条件 (Admissible Condition)甲H0>(1)时，则称平《)为一个基本小波或母小波(Mother WaveleO。将母函数4^)经伸缩和平移后，就可以得到一个小波序列。这里，"("表示平方可积的实 数空间，即能量有限的信号空间。对于连续的情况，小波序列为a， beR; a#0 (2) 式中，a为伸缩因子，b为平移因子。 对于离散情况，小波序列为ii<formula>formula see original document page 12</formula>
从小波的定义可知，小波函数不仅要求具有一定的震荡性，即它包含着 某种频率特征，而且还要求具有一定的局限性，即它在一个区间上恒等于0 或很快地收敛于0，这也是W (t)称为小波的原因。小波就是一个有始有终 的小的"波浪"。小波的核心作用是用这些小波及其伸縮和平移表示L2 (R) 中的函数或信号。
(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，它从函数空间的高度研究
函数的多分辨表示，将一个函数表示为一个低频成分与不同分辨率下的高频
成分。图io为离散小波分解过程中自适应时-频窗示意图，离散小波分量在
不同尺度上都有表现，时频窗形状随不同子频带而自动调整，j值大尺度细， 相应小波分量表现了某个子频带信号，其频率中心较高且频带较宽，瘦窄的 时频窗正好有利于对这种高频端子频带信号作局部分析。同样j值较小时， 相应小波分量表现了另一类子频带信号，其频率中心低且频带较窄，扁平的 时频窗正好有利于对低频端子频带信号作局部分析。小波分析在低频部分具 有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率，在高频部分具有较高的时间分辨 率和较低的频率分辨率，因而能有效的从信号中提取信息，通过伸縮和平移 等运算功能对函数或信号进行多尺度细化分析(Multiscale Analysis),使 小波变换具有对信号的自适应性。
(3) 小波分析应用于信号消噪处理的原理 有用信号通常表现为低频信号或是一些比较平稳的信号，而噪声信号则
通常表现为高频信号。所以消噪过程可按如下方法进行处理首先对信号进 行小波分解(如进行三层分解，分解过程如图ll所示)，则噪声部分通常包 含在cDl， cD2， cD3中，因而，可以以门阈值等形式对小波系数进行处理， 然后对信号进行重构即可以达到消噪的目的。对信号s (i)消噪的目的就是要抑制信号中的噪声部分，从而在S (i)中恢复出真实信号f (i)。 一般说来， 一维信号的消噪过程可以分为三个步骤进行-
(a) —维信号的小波分解。选择一个小波并确定一个小波分解的层次N， 然后对信号s进行N层小波分解。
(b) 小波分解高频系数的阈值量化。对第1到第N层的每一层高频系 数，选择一个阈值进行软阈值量化处理。
(c) 一维小波的重构。根据小波分解的第N层的低频系数和经过量化 处理后的第1层到第N层的高频系数，进行一维信号的小波重构。在本实施 方式中N可在1、 2、 3中取值。
(4) 接地网金属恒电流瞬态测试电位响应信号和腐蚀电位信号的小波 消噪处理
利用小波消噪的基本原理，在LabVIEW 7.0和Signal Processing Toolset 7.0.1软件平台上编制接地网腐蚀电化学检测小波滤波软件，实现 电化学响应信号的滤波处理。
(5) 小波滤波程序模块的运行界面
如图12所示，左面部分为数据格式和小波参数选项，其中， 数据格式小波滤波程序处理的文件为包含电位、电流、时间三列数据 (E - I - t)或时间、电位两列数据(t - E)的txt文件，列与列之间以 Tab隔开。
选择要显示的图选中此复选框，可以选择电位或电流对时间作图， 程序只对选择的数据进行滤波。默认为电位-时间(E- t)。
退出时保存选中此复选框，退出时会弹出保存数据的对话框。 小波参数
1) 分解层数小波分解时的层数，范围从l至log2N (N为采样点数)，
分解层数越高，曲线越平，信息丢失的越多。默认为l。
2) 小波种类小波分解时小波基的种类。默认为Haar小波。位于图10屏幕中央偏右位置，占据大部分界面。横坐标为时间，纵坐 标为电位或电流，坐标轴的刻度和单位根据数据自动转换。右上角的控件可 以调整曲线图的格式。下方的控件用来在曲线图上逐点读取坐标。小波滤波程序模块流程如图4所示，其中将恒电流阶跃电位响应信号和腐蚀电位信号输入接地网土壤腐蚀电化 学检测电位响应信号小波分解模块，该接地网土壤腐蚀电化学检测电位响应信号小波分解模块,用于采用Haar小波对生成的电化学检测数据进行有限正 交小波分解，即对恒电流阶跃电位响应信号和腐蚀电位信号进行小波分解；小波分解高频系数阈值获取模块，用于在每个不同的小波分解层次都以 无偏估计噪声阈值大小；阈值去噪模块，用于把各级小波分解离散细节中小 于阈值的系数置零，将大于阈值的系数存储，对处理完的小波系数进行反变 换；即对恒电流阶跃电位响应信号和腐蚀电位信号小波分解高频系数阈值量 化；电化学检测电位响应信号小波重构模块，用于重构出经过去噪后的电化 学检测数据，即对信号的小波重构，使用小波分解的低频系数以及量化处理 后的高频系数进行小波重构。六、充电曲线解析程序模块如图5所示，为充电曲线解析模块的流程，在该模块中 初始值设定模块用于设定一初始值，将充电曲线方程按台劳级数展开，变成线性方程，用最小二乘法求出解后，再重新迭代修正初始值，直到满足误差的要求。充电曲线解析单元的工作原理如下充电曲线方程式E-^+Z^d-e—^) (I') 整理变形后得到方程ln(『-= (2')式中『=/(^+^) " = ln/i P 义=一#<formula>formula see original document page 15</formula>
设一初始值W。， W= W。+Z (Z为误差)代入(2')式得； ln[(『。+Z)= (3，) (3')式按台劳级数展开，略去高次项，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电曲线方程式(4')，求得U、 X、 Z的数值，将 W二W。+Z代入重新计算，重复迭代，直到Rp、 Z、 X的变化足够小，即可计算出 &、 Rp、"之值。其中<formula>formula see original document page 15</formula>可见由电化学检测数据和恒电流阶跃响应信号的曲线方程式
解析出包括极化电阻R"界面电容Cd，介质电阻R,在内的电化学参数。 图13为充电曲线解析程序的运行界面，左面部分为数据格式和参数设 置选项，右面部分为运行解析结果。
数据格式充电曲线解析程序处理的文件为包含电位、电流、时间三列 数据(E - I - t)或时间、电位两列数据(t - E)的txt文件，列与列之 间以tab隔开。
选择要显示的图可以选择电位或电流对时间作图，程序只对选择的 数据进行拟合。默认为电位-时间(E - t)。
退出时保存选中此复选框，退出时会弹出保存数据的对话框，数据被 保存为包含电位、电流、时间三列数据的txt文件，无文本行首。默认为选 中。
参数设置.-A I/A或AE/V 电流或电位阶跃值，根据实验参数设定。默认为电流 阶跃10uA。电位量级或电流量级电位或电流数值的量级会对拟合结果产生影响， 选择合适量级以得到最佳拟合曲线。默认为自动。采样电阻此控件只在数据格式为"t-E(ZF-10)"且显示的图为"E-t"时出现。根据实验参数设定采样电阻，程序将ZF-IO采集的电位换算成电 流值。默认为10kQ。起始行被处理数据段的起始行。默认值O表示从第一行开始。 结束行被处理数据段的结束行。默认值O表示至第N行(N为釆样点数)结束。初值点时刻阶跃发生的大致时刻，此数值需略大于阶跃发生的时刻。默认为5s。小波分解重构选项卡滤波 一 选中此复选框，程序先对数据进行滤波，再以滤波结果进行解 析。默认为不选。分解层数 一 小波分解时的层数，范围从1至1og2N (N为采样点数)， 分解层数越高，曲线越平，信息丢失的越多。默认为l。小波种类 一 小波分解时小波基的种类。默认为Haar小波。充电曲线解析选项卡滤波 一 显示是否进行了滤波处理。Ecorr —腐蚀电位。E0 —响应电位初值。Ew —响应电位稳态值。R10 — 土壤电阻拟合时的初值。 Rp0 —极化阻力拟合时的初值。位于图11屏幕中央位置，占据大部分界面。横坐标为时间，纵坐标为电位或电流，坐标轴的刻度和单位根据数据自动转换。在小波分解重构选项 卡内显示原始数据曲线和滤波后曲线，在充电曲线解析选项卡内显示滤波后 曲线和拟合曲线。右上角的控件可以设置曲线图的格式。 解析结果Rl 土壤电阻解析结果。 Rp —极化阻力解析结果。 Cd 界面电容解析结果。 T 一时间常数解析结果。 MSE残差 一 拟合曲线与原始数据之间的均方误差。其中fi为拟合数据点，yi为原始数据点，n为点数。操作步骤1.小波滤波程序设定〃数据文件格式"，根据获得数据的设备选择。ZF-10数据采集器选 择"t - E(ZF-10)〃， 2263选择〃E - I - 1 (2263)〃， DAQ选择〃E - I -t (DAQ)〃。设定"要显示的图"，腐蚀电位测试或恒电流测试选择"E-t"图，程 序对电位数据进行滤波；恒电位测试选择"I - t"图，程序对电流数据进行 滤波。读入数据，点击"打开数据文件"按钮，在弹出的对话框中选择打开一 个.txt格式的数据文件。如果成功读入了数据，按钮上方的文本框中会显示 文件的路径，否则会显示没有读入数据。设置小波参数，一般情况下采用默 认设置即可。如果滤波效果不理想可以适当增加分解层数和改变不同种类的 小波基以得到理想的滤波效果。退出，点击"退出"按钮退出程序，如果需要 保存滤波后的数据，则选中〃退出时保存〃。再次运行，退出程序后左上角出 现小箭头按钮(〃Run〃按钮)，点击此按钮即可重新运行程序，重复上面的步骤 再次进行数据处理。2.充电曲线解析程序设定"数据文件格式"。根据获得数据的设备选择。ZF-10数据采集器选 择〃t - E(ZF-10)〃， 2263选择〃E - I - t (2263)〃， DAQ选择〃E - I - t (DAQ)〃。设定〃要显示的图〃，恒电流测试选择〃E-t〃图，程序对电位数据进 行拟合；恒电位测试选择"I-t"图，程序对电流数据进行拟合。设定激励信 号的阶跃幅度，恒电流测试显示"E - t〃图，设定〃AI/A〃；恒电位测试显示 "工-t"图，设定"AE/V"。读入数据，点击〃打开数据文件"按钮，在弹出的 对话框中选择打开一个.1:xt格式的数据文件。如果成功读入了数据，按钮上 方的文本框中会显示文件的路径，否则会显示没有读入数据。滤波，如果阶 跃响应信号淹没在噪声中，进入"小波分解重构"选项卡，选中"滤波"复选框 先对原始数据进行滤波。如果滤波效果不理想可以适当增加分解层数和改变 不同种类的小波基以得到理想的滤波效果。设定"电流量级"或"电位量级"， 一般情况下采用默认设置(auto)即可。如果拟合曲线与原始数据存在较大偏差，可尝试改变量级以得到最佳拟合曲线，改变量级的原则是使数据在该量 级下大于l。选定需要处理的数据段， 一般情况下采用默认设置("起始行"和 〃结束行〃均设为O)即可。如需改变，设定"起始行"为VXts， 〃结束行"为V Xte(V为采样率， 一般为20; ts为起始时刻，0《ts〈阶跃时刻；te为结束 时刻，阶跃时刻〈te《总采样时间)。设置阶跃发生的大致时刻， 一般情况下 采用默认设置(5秒)即可。如需改变，在图中目视阶跃发生的时刻tp，设定" 阶跃时刻〈〃略大于tp。退出，点击"退出"按钮退出程序，如果需要保存滤波 后的数据，则选中〃退出时保存"。再次运行，退出程序后左上角出现小箭头 按钮(〃Run〃按钮)，点击此按钮即可重新运行程序，重复上面的步骤再次进行 数据处理。七、接地网扁铁位置探地雷达检测对接地网金属进行原位腐蚀检测时，要求测量的传感器插入被测量接地 网扁铁上方或附近的土壤中，因此地网腐蚀测量前需要确定被测量金属的大概位置。探地雷达利用高频电磁脉冲波的反射原理来实现探测目的，其反射 脉冲信号的强度不仅与传播介质的波吸收程度有关，而且也与被穿透介质界 面的波反射系数有关，两边介质的电磁参数差别大者，反射系数也大，同样 反射波的能量亦大。探地雷达利用主频为数十兆赫(MHz)至千兆赫波段的电磁 波，以宽频带短脉冲形式，由地面通过天线发射器(T)发送至地下，经地下目
的体或地层的界面反射后返回地面，为雷达天线接收器(R)接受。当电磁波在
介质中传播时，其路径、电磁强度与波形将随所通过介质的电性和几何形态 而变化。因此，根据接受到波的旅行时间(亦称双程走时)、幅度与波形等资 料，可探测介质结构、构造与埋设物体。根据探地雷达的检测原理，本发明
实施例采用SIR-2000型探地雷达仪。接地网腐蚀检测系统由PARSTAT 2263 先进电化学系统、PowerSuit电化学测量软件、小孔限流型腐蚀电化学传感 器和接地网腐蚀电化学检测软件组成。
在小孔限流传感器、恒电位仪和笔记本电脑组成的接地网腐蚀状态检测 系统中，小孔限流传感器用于采集接地网土壤腐蚀电化学检测电位响应信号； 恒电位仪，用于接收所述传感器传来的电化学检测电位响应信号，控制电势 随时间改变，获得伏安曲线或电极阻抗数据；小波滤波程序，用于对采集的 所述接地网土壤腐蚀电化学检测电位响应信号进行小波滤波处理；充电曲线 解析程序，用于对小波滤波处理后的接地网土壤腐蚀电化学检测电位响应信 号进行腐蚀电化学参数解析处理，生成接地网腐蚀解析结果。所述小孔限流 传感器的极化电流通过小孔流向工作电极。所述的接地网土壤腐蚀电化学检 测电位响应信号包括腐蚀电位响应信号和恒电流瞬态测试电位响应信号。
所述的电化学传感器将辅助电极封闭在柱状壳体，极化电流只能通过限 流孔流向工作电极，实现了传感器的限流作用。通过接地网腐蚀电化学检测 传感器，应用恒电流瞬态响应技术测量了腐蚀体系的电位响应曲线，响应信 号经接地网腐蚀电化学检测小波滤波后，由电化学参数充电曲线解析出被测 接地网金属的极化电阻、土壤电阻等电化学参数，使得在不停电和不对地网开挖的情况下，简单、快捷地测得地网金属的腐蚀状态。
以上具体实施方式
仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。
权利要求
1.一种接地网腐蚀检测方法，其中，所述方法包括以下步骤测量被测接地网金属的腐蚀电位；对被测接地网金属施加恒电流阶跃信号，采集接地网土壤腐蚀的恒电流阶跃响应信号；根据所述的被测接地网金属的腐蚀电位和恒电流阶跃响应信号生成接地网土壤腐蚀电化学检测数据；对生成的接地网土壤腐蚀电化学检测数据进行小波滤波处理；对小波滤波处理后的接地网土壤腐蚀电化学检测数据进行腐蚀电化学参数解析处理，生成接地网腐蚀检测结果。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的对被测接地网金属施 加恒电流阶跃信号，采集接地网土壤腐蚀的恒电流阶跃响应信号包括采用小 孔限流传感器对被测接地网金属施加恒电流阶跃信号，并采集接地网恒电流阶 跃响应信号，所述小孔限流传感器的极化电流通过小孔流向被测接地网金属。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的对生成的接地网土壤 腐蚀电化学检测数据进行小波滤波处理是指采用Haar小波对生成的电化学 检测数据进行有限正交小波分解，在每个不同的小波分解层次都以无偏估计噪 声阈值大小，把各级小波分解离散细节中小于阈值的系数置零，将大于阈值的 系数存储，对处理完的小波系数进行反变换，重构出经过去噪后的电化学检测 数据。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的对小波滤波处理后的 接地网土壤腐蚀电化学检测数据进行腐蚀电化学参数解析处理是指由电化学 检测数据和恒电流阶跃响应信号的曲线方程式解析出包括极化电阻Rp，界面电容Cd，介质电阻R!在内的电化学参数。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，采用探地雷达测定所述被测 接地网金属的位置。
6. —种接地网腐蚀检测系统，其特征是，所述系统包括传感器，用于对被测接地网金属施加恒电流阶跃信号，采集接地网土壤腐 蚀的恒电流阶跃响应信号；电化学综合测试装置，用于测量被测接地网金属的腐蚀电位，输出恒电流 阶跃信号给所述的传感器，并接收所述传感器传来的恒电流阶跃响应信号，生成接地网土壤腐蚀电化学检测数据；小波滤波单元，用于对采集的所述接地网土壤腐蚀电化学检测检测数据进 行小波滤波处理；充电曲线解析单元，用于对小波滤波处理后的接地网土壤腐蚀电化学检测 电位响应信号进行腐蚀电化学参数解析处理，生成接地网腐蚀解析结果。
7. 根据权利要求6所述的系统，其特征是，所述的传感器是指小孔限 流传感器，所述小孔限流传感器的极化电流通过小孔流向被测接地网金属。
8. 根据权利要求6所述的系统，其特征是，所述的小波滤波单元包括 接地网土壤腐蚀电化学检测电位响应信号小波分解模块，用于采用Haar小波对生成的电化学检测数据进行有限正交小波分解；小波分解高频系数阈值获取模块，用于在每个不同的小波分解层次都以无 偏估计噪声阈值大小；阈值去噪模块，用于把各级小波分解离散细节中小于阈值的系数置零，将 大于阈值的系数存储，对处理完的小波系数进行反变换；电化学检测电位响应信号小波重构模块，用于重构出经过去噪后的电化学 检测数据。
9. 根据权利要求6所述的系统，其特征是，所述的充电曲线解析单元包 括电化学参数解析模块，用于根据电化学检测数据和恒电流阶跃响应信号的曲线方程式解析出包括极化电阻RP，界面电容Cd，介质电阻R1在内的电化学参数。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征是，所述的系统还包括探地雷达，用于测定所述被测接地网金属的位置。
全文摘要
本发明提供一种接地网腐蚀检测方法及系统，所述方法包括测量被测接地网金属的腐蚀电位，对被测接地网金属施加恒电流阶跃信号，并采集其恒电流阶跃响应信号；对采集的所述接地网土壤腐蚀电化学检测数据进行小波滤波处理；对小波滤波处理后的接地网土壤腐蚀电化学检测数据进行腐蚀电化学参数解析处理，生成接地网腐蚀检测结果。用以通过电化学检测方法精确而方便的对接地网腐蚀状况进行检测。
文档编号G01N17/00GK101315403SQ20071009969
公开日2008年12月3日 申请日期2007年5月29日 优先权日2007年5月29日
发明者宋诗哲, 巩学海, 张秀丽, 李永立, 王天君, 王应高, 逆 莫 申请人:华北电力科学研究院有限责任公司