一种计及土壤孔隙率的变电站接地网土壤特性评估方法与流程

技术特征：
1.一种计及土壤孔隙率的变电站接地网土壤特性评估方法，其特征在于，首先建立计及土壤孔隙率的变电站接地网土壤特性评估平台，该平台包括核心控制主机(1)、直流工作电压发生器(2)、接地极1(31)、接地极2(32)、数据采集器(4)、直流工作电压发生控制器(6)、开关(8)、土壤箱(10)、信号电缆(12)、钢针1(131)、钢针2(132)、土壤孔隙率检测传感器1(141)、土壤孔隙率检测传感器2(142)、直流工作电流传感器(15)、输入电缆(161)、开关输出电缆(163)、回流电缆(162)、接地网(17)、接地网外接引出端口1(181)、接地网外接引出端口2(182)、其他接地网外接引出端口(183)；所述直流工作电压发生器(2)的输出端通过输入电缆(161)连接开关(8)，开关(8)通过开关输出电缆(163)连接接地网外接引出端口1(181)，接地网外接引出端口1(181)与接地网(17)连接；接地网外接引出端口2(182)一端与回流电缆(162)相连，另一端与接地网(17)连接；所述接地网(17)放置在土壤箱(10)里，土壤箱(10)内填充土壤，土壤箱(10)与接地极2(32)相连；所述直流工作电压发生器(2)与直流工作电压发生控制器(6)连接，直流工作电压发生控制器(6)与核心控制主机(1)连接，直流工作电压发生器(2)接地端与接地极1(31)相连；所述直流工作电流传感器(15)套在开关输出电缆(163)上，直流工作电流传感器(15)信号输出端通过信号电缆(12)连接到数据采集器(4)，数据采集器(4)与核心控制主机(1)相连；所述土壤孔隙率检测传感器1(141)经钢针1(131)通过信号电缆(12)连接到数据采集器(4)；土壤孔隙率检测传感器2(142)经钢针2(132)通过信号电缆(12)连接到数据采集器(4)；所述土壤孔隙率检测传感器1(141)、土壤孔隙率检测传感器2(142)布置在当前细分段导体轴向方向的垂直平分线上，且与轴心线的距离为r；所述当前细分段导体为接地网外接引出端口1(181)、接地网外接引出端口2(182)之间的接地网的接地导体；所述其他接地网外接引出端口(183)包含m个单独的接地网外接引出端口；所述土壤孔隙率检测传感器1(141)、土壤孔隙率检测传感器2(142)、接地网(17)置于土壤箱(10)内，接地网外接引出端口1(181)、接地网外接引出端口2(182)、其他接地网外接引出端口(183)都半插在土壤箱(10)内；包括以下步骤：s1：通过土壤孔隙率检测传感器1(141)、土壤孔隙率检测传感器2(142)对当前细分段导体周围的土壤孔隙率进行测量，分别得到细分段导体的土壤局部孔隙率值m1、m2；s2：调节开关(8)使开关(8)接通，通过核心控制主机(1)控制直流工作电压发生控制器(6)设定直流工作电压发生器(2)输出幅值为u的电压；同时，直流工作电流传感器(15)测量接地网(17)当前细分段导体的直流工作电压响应h
s
，并通过信号电缆(12)将该响应传输至数据采集器(4)，最终传输至核心控制主机(1)中；s3：调整开关输出电缆(163)、回流电缆(162)所连接的接地网外接引出端口，并重复进行步骤s1、s2，得到n段细分段导体的直流工作电压响应实测值及其土壤局部孔隙率值；所述调整开关输出电缆(163)、回流电缆(162)所连接的接地网外接引出端口的具体方法为：从其他接地网外接引出端口(183)、接地网外接引出端口1(181)中任选两个距离为d
的接地网外接引出端口，分别与开关输出电缆(163)、回流电缆(162)连接，且每一次连接情况不重复；s4：由下式计算基于土壤孔隙率的导体周围土壤劣化特性评估因子j：式中m为细分段导体的土壤局部孔隙率均值，且m＝(m1 m2)/2；h
z
为细分段导体的直流电压响应基准值，α是误差系数，η为积分变量；s5：采用粒子群优化算法对导体周围土壤劣化特性评估因子计算公式进行优化建模，步骤如下：1)生成具有均匀分布的粒子和速度的初始总体，设置停止条件；2)按照式(2)计算每个粒子位置的目标函数值：式中，f(α)表示目标函数，h
si
表示第i段细分段导体的直流工作电压响应实测结果，j
i
表示第i段细分段导体周围土壤劣化特性评估因子，n为细分段导体的段数；3)更新每个粒子的个体历史最优位置与整个群体的最优位置；4)更新每个粒子的速度和位置；5)若满足停止条件，则停止搜索，输出搜索结果；否则返回第2)步；6)根据优化得出最优值α0代入以下式(3)，为优化后的理论公式：式中j
r
表示优化后的导体周围土壤劣化特性评估因子，α0为误差系数最优值；s6：计算接地网土壤特性综合评估因子k0：式中，l
i
表示第i段细分段导体的权重修正因子，式中j
ri
表示优化后的第i段细分段导体周围土壤劣化特性评估因子；当k0∈(0，3]时，表征接地网土壤危害特性良好；当d∈(3，7.9]时，表征接地网土壤危害特性一般；当d∈(7.9， ∞)时，表征接地网土壤危害特性严重。

技术总结
本申请示出了一种计及土壤孔隙率的变电站接地网土壤特性评估方法，首先搭建了计及土壤孔隙率的变电站接地网土壤特性评估平台；基于平台，实验得到细分段导体的直流工作电压响应实测值及其土壤局部孔隙率值；计算基于土壤孔隙率的导体周围土壤劣化特性评估因子；采用粒子群优化算法对导体周围土壤劣化特性评估因子计算公式进行优化建模；最后利用优化后的理论公式，结合接地网土壤特性综合评估因子进行接地网土壤特性评估。本发明能有效测量变电站接地网土壤局部孔隙率，并测量接地导体直流工作电压响应；通过上位机完成智能化的操作与控制，采集数据方便且高效；计及土壤孔隙率因素，能有效评估变电站接地网土壤特性，进一步提高电力系统安全稳定性。提高电力系统安全稳定性。提高电力系统安全稳定性。


技术研发人员：黄林 周利军 林智聪
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2021.11.10
技术公布日：2022/3/15