瞬变电磁法的神经网络快速成像及其在接地网检测中的应用
发布时间：2021-04-03 03:22
瞬变电磁法（TEM）是一种广泛应用的电磁测量策略,该方法在实际应用中会因为探测的范围大或测点密集而产生大规模TEM数据。由于瞬变电磁法用于检测变电站接地网的故障和断点已被证明可行有效,但电力行业很少有处理TEM探测数据的专业人员,这在一定程度上影响了这个方法在变电站接地网检测领域的推广。本文系统地研究了神经网络用于瞬变电磁快速视电阻率成像的技术方案,针对瞬变电磁响应和仪器设备的特点提出了分情况的神经网络快速成像方法并进行了实验研究。在此基础上对变电站接地网的电阻率剖面特征进行了较为系统的分析研究,并利用神经网络聚类算法研究了不同粗细的扁钢所引起的视电阻率剖面差异,提出了扁钢的相对腐蚀度概念。神经网络用于瞬变电磁快速视电阻率成像的技术研究表明:（1）把采样时间点和感应电压数据一起作为输入变量、视电阻率作为输出变量的自变量输入模式的神经网络快速成像,适用于瞬变电磁观测的装置参数是固定的情况,可以避开一个感应电压对应两个电阻率值的问题。（2）非线性方程模式的神经网络视电阻率成像适用于TEM观测数据为垂直磁场的情况,这种方式适用所有瞬变电磁的垂直磁场数据,不受发送线圈大小的限制。（3）因为BP...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
瞬变电磁系统工作示意图
重庆大学博士学位论文6其中视厚度d可以从D.C.Fraser(1978)开发的伪层状半空间的电阻率计算方法获得，并且趋肤深度d可以通过频率和电阻率计算，函数(,)dfd是凭经验确定的（HuangandFraser，1996），图1.2显示了如何获得差分深度z和差分电阻率。差分电阻率法是一种近似算法，取决于趋肤深度和视厚度。但差分电阻法存在着在某些情况下其深度估计值低于实际深度电阻率剖面的缺点。图1.2差分深度和差分电阻率等效模型；ai和iZ分别是均匀半空间的视电阻率和有效深度；Z是电导率S的厚度(HuangandFraser,1996)Fig.1.2TheequivalentmodelinwhichaiandiZaretheapparentresistivityandeffectivedepthinahalf-space,respectively;ZisthethicknessofalayerwithaconductanceS电导率-深度成像(Conductivity-depthimaging,CDI)在瞬变电磁法的数据解释中使用广泛。H.Huang和J.Rudd(2008)[60]使用视厚度i和有效深度id，并使用时间常数i和幅度i提出了CDI的伪层状半空间模型，lnlnikiiiikttAA(1.8)221/2()iiikAA(1.9)(,)iiidf(1.10)其中k是时间窗口之间的增量（大于或等于1），iA是对应于时间窗口it的测量信号的幅度，i是由采样窗口和电导率确定的扩散深度。H.Huang和J.Rudd给出了幅度i和时间常数i之间的关系，并从扩散深度和视厚度确定了成像的有效深度。通过查对应表将调查数据转换为图像，该表是在不同时间窗口和不同电导率下计算的均匀半空间的瞬变电磁响应生成的对应表。然而，该方法具有非唯一性问题，因为可以针对两个现有电导率对应一个瞬变电磁响应。视纵向电导参数（S）对采样时间的灵敏度高，能以高灵敏度和信噪比将大地的电性层分辨清楚。E.Tartarasetal.(2000)基于S反演方法[61]?
归一化处理；易受注入引线影响，引线的布置尚未引起足够重视；由于土壤频散特性，最佳注入频率和波形形状，没有明确结论；在接地导体不均匀分布、复杂土壤电阻率等情况下的电磁场分布还缺乏研究；易受变压器、电缆沟、支架等电气设备影响。第四、大电流法；该方法是给地网接地引下线注入大电流，通过测量接地网的接地电阻等来分析接地网的接地性能和状态。大电流法因为不需要特殊的测量设备（定制测量系统）所以表现的并不合乎需要，而且在大多数实际情况下，基于大电流法的测试可能非常主观，并依赖测试环境和耗时。图1.3接地网腐蚀诊断大电流法(VojinI.Kosti′ca,2016)Fig.1.3Typicalsetupfortestingtheintegrityofthegroundinggridinahigh-voltagesubstation很多文献[78,81-83]考虑了用于测试接地网格完整性的大电流方法。这些参考文献提供了大电流方法的背景信息。V.I.Kosti′ca(2016)改进了常用大电流法（常规HCM）测试接地网整体能力的能力[80]，如图1.3。基于明确的标准测量，使用100A的直流测试电流，获取了原始数据并自动后处理，通过在运行中的变电站进行复杂的现场测试验证了其方法的有效性。大电流法是大型接地网的常规检测内容，根据《输
本文编号：3116515
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
瞬变电磁系统工作示意图
重庆大学博士学位论文6其中视厚度d可以从D.C.Fraser(1978)开发的伪层状半空间的电阻率计算方法获得，并且趋肤深度d可以通过频率和电阻率计算，函数(,)dfd是凭经验确定的（HuangandFraser，1996），图1.2显示了如何获得差分深度z和差分电阻率。差分电阻率法是一种近似算法，取决于趋肤深度和视厚度。但差分电阻法存在着在某些情况下其深度估计值低于实际深度电阻率剖面的缺点。图1.2差分深度和差分电阻率等效模型；ai和iZ分别是均匀半空间的视电阻率和有效深度；Z是电导率S的厚度(HuangandFraser,1996)Fig.1.2TheequivalentmodelinwhichaiandiZaretheapparentresistivityandeffectivedepthinahalf-space,respectively;ZisthethicknessofalayerwithaconductanceS电导率-深度成像(Conductivity-depthimaging,CDI)在瞬变电磁法的数据解释中使用广泛。H.Huang和J.Rudd(2008)[60]使用视厚度i和有效深度id，并使用时间常数i和幅度i提出了CDI的伪层状半空间模型，lnlnikiiiikttAA(1.8)221/2()iiikAA(1.9)(,)iiidf(1.10)其中k是时间窗口之间的增量（大于或等于1），iA是对应于时间窗口it的测量信号的幅度，i是由采样窗口和电导率确定的扩散深度。H.Huang和J.Rudd给出了幅度i和时间常数i之间的关系，并从扩散深度和视厚度确定了成像的有效深度。通过查对应表将调查数据转换为图像，该表是在不同时间窗口和不同电导率下计算的均匀半空间的瞬变电磁响应生成的对应表。然而，该方法具有非唯一性问题，因为可以针对两个现有电导率对应一个瞬变电磁响应。视纵向电导参数（S）对采样时间的灵敏度高，能以高灵敏度和信噪比将大地的电性层分辨清楚。E.Tartarasetal.(2000)基于S反演方法[61]?
归一化处理；易受注入引线影响，引线的布置尚未引起足够重视；由于土壤频散特性，最佳注入频率和波形形状，没有明确结论；在接地导体不均匀分布、复杂土壤电阻率等情况下的电磁场分布还缺乏研究；易受变压器、电缆沟、支架等电气设备影响。第四、大电流法；该方法是给地网接地引下线注入大电流，通过测量接地网的接地电阻等来分析接地网的接地性能和状态。大电流法因为不需要特殊的测量设备（定制测量系统）所以表现的并不合乎需要，而且在大多数实际情况下，基于大电流法的测试可能非常主观，并依赖测试环境和耗时。图1.3接地网腐蚀诊断大电流法(VojinI.Kosti′ca,2016)Fig.1.3Typicalsetupfortestingtheintegrityofthegroundinggridinahigh-voltagesubstation很多文献[78,81-83]考虑了用于测试接地网格完整性的大电流方法。这些参考文献提供了大电流方法的背景信息。V.I.Kosti′ca(2016)改进了常用大电流法（常规HCM）测试接地网整体能力的能力[80]，如图1.3。基于明确的标准测量，使用100A的直流测试电流，获取了原始数据并自动后处理，通过在运行中的变电站进行复杂的现场测试验证了其方法的有效性。大电流法是大型接地网的常规检测内容，根据《输
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