專利名稱：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
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.Sm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，因為這個假設(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，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:(I)以接地網(wǎng)土壤腐蝕因素數(shù)據(jù)為試驗數(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(I)具體按照以下進(jìn)行:I)對原始數(shù)據(jù){Xij, i = I, 2..., n; j = I, 2,...p}求平均值,計算協(xié)方差矩陣C ；
權(quán)利要求
1.一種基于最佳鑒別準(zhǔn)則的變電站接地網(wǎng)腐蝕率模式識別方法，其特征在于，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； (3)利用最佳鑒別準(zhǔn)則計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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于最佳鑒別準(zhǔn)則的變電站接地網(wǎng)腐蝕率模式識別方法，其特征在于，不住(I)具體按照以下進(jìn)行: 1)對原始數(shù)據(jù)kij，i= 1, 2..., n; j = 1, 2,...p}求平均值,計算協(xié)方差矩陣C ；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于最佳鑒別準(zhǔn)則的變電站接地網(wǎng)腐蝕率模式識別方法，其特征在于，對經(jīng)過奇異值分解和主成分分析法壓縮降維后的數(shù)據(jù)，按照國家土壤腐蝕等級標(biāo)準(zhǔn)劃分為5類。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于最佳鑒別準(zhǔn)則的變電站接地網(wǎng)腐蝕率模式識別方法，其特征在于，步驟(3)具體按照以下進(jìn)行: 設(shè)Co1, ω2)...ω。為c個模式類，模式X為η為實向量；設(shè)Sb，SjP St分別表示訓(xùn)練樣本的類間散布矩陣、類內(nèi)散布矩陣和總體散布矩陣，且滿足St = sb+sw ； Fisher準(zhǔn)則函數(shù)定義如下:
全文摘要
本發(fā)明涉及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)律的研究。基于非參數(shù)分析法—即模式識別中的特征提取法，根據(jù)國家腐蝕率分級標(biāo)準(zhǔn)，將經(jīng)過奇異值分解和主成分分析法壓縮降維后的土壤腐蝕因素數(shù)據(jù)分為不同等級，采用最佳鑒別準(zhǔn)則的算法，提取土壤腐蝕因素的特征，構(gòu)建腐蝕因素數(shù)據(jù)特征空間，建立土壤腐蝕因素與腐蝕速率之間的等級關(guān)系的判別函數(shù)。同時，利用土壤腐蝕因素的測試數(shù)據(jù)，對算法以及線性判別函數(shù)進(jìn)行校驗。本發(fā)明提供的方法容易實現(xiàn)，測試結(jié)果符合真實結(jié)果，能針對不同地區(qū)、不同土壤環(huán)境和不同氣候的土壤腐蝕因素進(jìn)行判別分析。
文檔編號G06F19/00GK103164619SQ20131007166
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者閆愛軍, 郭安祥, 杜京義, 沈建蘭 申請人:陜西電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司