基于云平台的接地网腐蚀状态监测系统的研究

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1、基于云平台的接地网腐蚀状态监测系统的研究　　摘要：接地网具有为电气设备提供公共电位参考地和保护电气设备的作用，当短路和雷击发生时，接地网能迅速引流冲击电流，使站内的地电位升降低，从而保护整个电力系统。由于腐蚀的发生，使得接地网截面减小，当有大的故障电流通过时，会使接地网造成熔断，从而故障电流不能顺利引流到大地，使得地电位升高，出现“反击”现象，造成二次设备和低压系统故障和损坏变压器等，引起安全事故，造成经济损失。为了确保接地网发挥正常的作用，就需要检测接地网的腐蚀状态，以求在接地网的接地性能下降到无法正常使用之前进行及

2、时的维修和更换，以避免事故的发生。文章设计了一种基于云平台的接地网腐蚀状态监测系统，将电化学技术、自动检测技术及云计算技术等相结合，实现了接地网腐蚀的远程监测。该系统可以随时随地利用互联网将电化学腐蚀状态采集仪采集到的数据送至云平台，相关人员可以通过移动终端接入到监测系统，远程对接地网的腐蚀状态进行监测。　　关键词：接地网；云平台；电化学技术；腐蚀状态；远程监测；移动终端　　1概述　　由于腐蚀导致的接地网金属导体侵蚀或者断裂，使得其接地电阻变大，电气性能变差，接地保护功能丧失。在设计建造接地网的过程中，相关人员也采取各

3、种有效措施来限制接地网腐蚀的发生，但是采取各种有效措施也不能预见接地网因腐蚀导致的意外故障，从而影响整个电力系统的安全运行[1]。在实际接地网腐蚀程度检测中，常根据一个地区的土壤腐蚀率粗略的来判断，然后挖开部分区域的接地网进行实际检查。这种接地网腐蚀检测手段原始单一、自动化水平低、而且耗费时间人力、具有一定的盲目性，而且无法检测整个变电站接地网的腐蚀情况。　　由于接地网深埋地下，接地网导体会发生土壤腐蚀。腐蚀速率反映腐蚀发生的快慢，土壤的电阻率与土壤的腐蚀速率存在着一定关系，所以可以用土壤的电阻率来衡量腐蚀发生的程度。

4、土壤电阻率与湿度及土壤中各种化学成份有关，电阻率越大，其腐蚀性就越小。金属会发生多种类的腐蚀，化学腐蚀和电化学腐蚀是金属腐蚀的最常见形式[2]，而且在大多数情况下，这两种腐蚀都是并存的发生，但以电化学腐蚀为主要形式，包括接地网腐蚀在内，电化学腐蚀也是其主要形式。故可用电化学腐蚀检测技术来检测接地网腐蚀状态，借助电化学特征参量来描述腐蚀状态[3]。电化学腐蚀检测技术具有比其他检测技术测试速度快、灵敏度高的优点，经常应用于金属腐蚀的检测中。线性极化法[4]作为电化学检测腐蚀速率的最为常用的方法之一，具有实施简单、快速方便的

5、特点，在腐蚀检测领域得到广泛应用。将线性极化技术应用在变电站接地网的腐蚀检测中，可以准确快速的测定接地网的腐蚀速率，响应时间短，测量精度高。　　云计算[5]作为当前正在兴起的数据存储处理计算模式，正发展成为一种全新的商业模型。其已经成为企业在信息领域应用的必不可少的环节。云平台运用虚拟化的计算资源为用户提供服务平台，用户可根据自身需要获得相应计算力、存储数据和软件功能。作为并行计算、分布式计算和网格计算发展的聚合体，云计算提供了崭新的数据处理模式，整合海量数据，可靠性高，为用户提供方便快捷、切实有效的分析功能，极大的提

6、高了企业工厂的工作效率。将云平台和接地网腐蚀监测系统对接，实现了一种全新的接地网腐蚀监测系统，在该系统中，通过电化学状态传感器三电极体系测得接地网的腐蚀速率、腐蚀深度，然后将该信息传送至云平台，经过云计算进行科学、全面综合的分析，掌握接地网的运行状况，同时对接地网的寿命进行预测，从而及时对接地网进行维修和更换。这种基于云平台的接地网腐蚀状态监测系统很大程度上实现了检测系统的自动化、数字化程度，能够及时避免因接地故障而导致的安全事故，因此该系统具有很强的应用价值。　　2接地网腐蚀状态检测单元　　2.1线性极化法　　线性极

7、化法是快速测定金属瞬时腐蚀速率的电化学腐蚀检测方法之一。其原理是：对处于自腐蚀状态的金属电极施加电位进行阴极极化时，电极电位将发生负移，根据金属腐蚀动力学原理，此时的阴极极化电流ik为：　　将式（1）中以级数形式展开，因为过电位Δ？渍很小且小于10mV，可将级数中的高次项忽略，可得：　　进一步变换，可得：　　由式（2）知，ik与Δφ成正比，既当Δφ<10mV时极化曲线为直线，直线的斜率为极化电阻Rp，即：　　或者　　其中，S为电极面积；I为电流强度。由式（2）和式（4）可得：　　上式称为Stern-Geary公式。由式

8、（6）可以得出，腐蚀电流icorr与极化电阻Rp成反比，因此一旦知道bk、bA和Rp的值后，便可求得腐蚀电流icorr。因为是在Δφ很小的情况下，过电位与极化电流成线性关系，极化电阻Rp为其直线的斜率，因此，该方法被称为线性极化法。　　根据法拉第定律，将式（6）腐蚀电流icorr转化为腐蚀速率V和腐蚀深度d，有：　　式（7）和式（