[發(fā)明專利]基于最佳鑒別準(zhǔn)則的變電站接地網(wǎng)腐蝕率模式識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310071661.9
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103164619A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆愛軍;郭安祥;杜京義;沈建蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06K9/62
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力輸送領(lǐng)域，涉及一種變電站接地網(wǎng)腐蝕率的模式識別方法，具體為一種基于最佳鑒別準(zhǔn)則的變電站接地網(wǎng)腐蝕率模式識別方法，能夠建立土壤因素、環(huán)境因素等與腐蝕率等級關(guān)系，主要應(yīng)用于變電站接地網(wǎng)腐蝕規(guī)律的測算。

背景技術(shù)

隨著模式識別技術(shù)的迅速發(fā)展，它所研究的理論和方法在很多科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域中得到了廣泛的重視，為人工智能系統(tǒng)的發(fā)展與研究提供了新的思想。變電站接地網(wǎng)是用于工作接地、防雷接地、保護(hù)接地，確保人身、設(shè)備和系統(tǒng)等安全不可缺少的重要裝置。接地網(wǎng)埋設(shè)于地面下0.3～0.8m的土壤中，常常由于種種原因而發(fā)生腐蝕，影響接地網(wǎng)腐蝕的主要因素有：pH值、含水量、有機(jī)質(zhì)、電導(dǎo)率、含氮量、可溶性鹽離子和氣象因素等。目前，碳鋼是地下常用的金屬材料，其土壤腐蝕性的大小受各種環(huán)境因素的影響，利用埋片法取得的土壤腐蝕數(shù)據(jù)，建立碳鋼與土壤腐蝕環(huán)境因素間的回歸數(shù)學(xué)模型，對已知土壤腐蝕環(huán)境因素的地區(qū)預(yù)測接地網(wǎng)的腐蝕速率，是一項(xiàng)非常有意義的工作。但是，土壤是一個非常復(fù)雜的三相混合體系，金屬在土壤中的腐蝕受多種因素的影響，而且數(shù)據(jù)離散型也較大，樣本數(shù)較少，與腐蝕的關(guān)系非常復(fù)雜，彼此之間很難形成整體綜合分析，難以對腐蝕速率建立預(yù)測模型。因此，利用分類的方法對土壤腐蝕因素數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，分析土壤腐蝕因素特征，可以得到合理的接地網(wǎng)腐蝕規(guī)律，以便采取有效的防腐措施。

在目前接地網(wǎng)腐蝕速率的測算方法中，有一種典型的測算建模方法：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測建模法。

近年來，國內(nèi)有學(xué)者提出采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)腐蝕預(yù)測模型對接地網(wǎng)腐蝕速率進(jìn)行預(yù)測，比如參考文獻(xiàn)“運(yùn)用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法構(gòu)建碳鋼區(qū)域土壤腐蝕預(yù)測模型”（曲良山，李曉剛，杜翠薇，等.運(yùn)用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法構(gòu)建碳鋼區(qū)域土壤腐蝕預(yù)測模型[J].北京科技大學(xué)學(xué)報，2009，31(12):1569-1575.）利用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了接地網(wǎng)腐蝕速率與環(huán)境腐蝕因素的相關(guān)數(shù)學(xué)模型，并利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了預(yù)測，最終得到接地網(wǎng)腐蝕速率預(yù)測模型。但是，這種預(yù)測方法主要存在下述問題：

回歸分析的動機(jī)是企望求出一個函數(shù)代替數(shù)據(jù)集合，但它是假設(shè)數(shù)據(jù)集合的變量有因果關(guān)系，一般需要給定一個數(shù)學(xué)待定的基函數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)集合中變量的因果關(guān)系，計(jì)算這個數(shù)學(xué)基函數(shù)待定的參數(shù)。

這種事先假定數(shù)據(jù)服從某種分布的方法，對某些未知世界的解釋是不合理的，因?yàn)檫@個假設(shè)可能是錯誤的。因此，參數(shù)分析法尚未能很好的解決接地網(wǎng)腐蝕速率預(yù)測問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種基于最佳鑒別準(zhǔn)則的變電站接地網(wǎng)腐蝕率模式識別方法，該方法基于特征提取的方法對腐蝕速率尋找腐蝕規(guī)律，通過將腐蝕率分等級，對土壤腐蝕因素數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，按照分類策略探討建立土壤因素、環(huán)境因素等與腐蝕率等級關(guān)系，實(shí)現(xiàn)尋找接地網(wǎng)腐蝕規(guī)律。其能夠針對不同地區(qū)、不同土壤環(huán)境的腐蝕因素數(shù)據(jù)，采用非參數(shù)分析的方法研究接地網(wǎng)腐蝕規(guī)律，并找到了影響接地網(wǎng)腐蝕的土壤腐蝕因素數(shù)據(jù)的特征，建立腐蝕因素與腐蝕等級關(guān)系的線性判別函數(shù)，過程簡單、實(shí)用。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的：

這種基于最佳鑒別準(zhǔn)則的變電站接地網(wǎng)腐蝕率模式識別方法，包括以下步驟：

（1）以接地網(wǎng)土壤腐蝕因素數(shù)據(jù)為試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用奇異值分解法得到奇異值和奇異向量，結(jié)合主成分分析的方法，將原始土壤腐蝕因素樣本數(shù)據(jù)壓縮至低維空間，計(jì)算得到新的維數(shù)低的樣本數(shù)據(jù)；

（2）以國家土壤腐蝕等級標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，將接地網(wǎng)腐蝕率分等級，由于土壤腐蝕速率與土壤環(huán)境因素之間存在著對應(yīng)關(guān)系，那么相應(yīng)的壓縮后的土壤腐蝕因素樣本數(shù)據(jù)也會分為不同的等級；

（3）利用最佳鑒別準(zhǔn)則計(jì)算主成分分析法及分類后的土壤腐蝕樣本數(shù)據(jù)的類間散布矩陣、類內(nèi)散布矩陣和總體散布矩陣，構(gòu)造Fisher準(zhǔn)則線性判別函數(shù)，計(jì)算出Fisher準(zhǔn)則函數(shù)取得最大值的特征向量，構(gòu)造土壤腐蝕因素數(shù)據(jù)的特征空間；

（4）以構(gòu)造的土壤腐蝕因素數(shù)據(jù)特征空間為指標(biāo)，對土壤腐蝕測試數(shù)據(jù)進(jìn)行判別，確定相應(yīng)的腐蝕等級，建立接地網(wǎng)腐蝕率與土壤腐蝕因素的等級關(guān)系。

進(jìn)一步的，以上步驟（1）具體按照以下進(jìn)行：

1）對原始數(shù)據(jù){x_ij,i＝1,2...,n;j＝1,2,...p}求平均值，計(jì)算協(xié)方差矩陣C；