規(guī)則接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)鍵特征點(diǎn)識(shí)別與重建

吉旺威，趙宏梅，林 藝，鄭服利，李國(guó)城，宋恒力，劉 歡

（1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣州供電局，廣東廣州 5 104101；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動(dòng)化學(xué)院，湖北武漢 430074；3.復(fù)雜系統(tǒng)先進(jìn)控制與智能自動(dòng)化湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430074；4.地球探測(cè)智能化技術(shù)教育部工程研究中心，湖北武漢 430074）

0 引言

接地網(wǎng)是變電站保障電氣安全的重要設(shè)備，其結(jié)構(gòu)的完好是變電站維持安全運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保障[1]。接地網(wǎng)導(dǎo)體材料大多數(shù)采用耐腐蝕性不高的導(dǎo)體，并且導(dǎo)體長(zhǎng)期掩埋在復(fù)雜的土壤環(huán)境中，因此接地網(wǎng)導(dǎo)體逐漸腐蝕變細(xì)甚至斷裂，接地性能下降，存在安全隱患[2-4]。如果不能及時(shí)、準(zhǔn)確地識(shí)別接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)并更換導(dǎo)體，就可能會(huì)發(fā)生安全事故，造成損失[5]。大部分變電站年限較久，在對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行故障診斷時(shí)，存在圖紙丟失或者實(shí)際結(jié)構(gòu)與圖紙存在較大差異的情況[6-8]。通過(guò)盲目的大面積挖掘來(lái)排查斷點(diǎn)和腐蝕區(qū)域的方法不但會(huì)造成人力和物力的浪費(fèi)，而且還影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[9-10]。因此，實(shí)現(xiàn)在不停電、不挖掘的情況下，通過(guò)檢測(cè)設(shè)備在地上對(duì)地下接地網(wǎng)進(jìn)行檢查，分析采集的磁感應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是十分必要的。

文獻(xiàn)[11-12]中提出了一種通過(guò)測(cè)量與接地網(wǎng)相連的可接地導(dǎo)線之間的端口電阻來(lái)診斷接地網(wǎng)的腐蝕狀態(tài)的方法。但是這種方法不但需要圖紙，而且需要詳細(xì)推導(dǎo)所有接地導(dǎo)體的腐蝕狀態(tài)與實(shí)際測(cè)量的端口電阻之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。為了擺脫對(duì)圖紙的依賴，學(xué)者們開(kāi)始轉(zhuǎn)向?qū)拥鼐W(wǎng)進(jìn)行電磁場(chǎng)檢測(cè)的方法[13-15]。電磁場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)的主要方法包括接觸式的電場(chǎng)或磁場(chǎng)測(cè)量法和非接觸式的瞬變電磁法[16]。文獻(xiàn)[17]提出了將接地導(dǎo)體通入電流，探測(cè)其上方產(chǎn)生的磁場(chǎng)分量，當(dāng)探測(cè)線圈平面與導(dǎo)體平行時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量出現(xiàn)峰值，判斷此處有接地導(dǎo)體，繪制出接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。文獻(xiàn)[18]提出了一種通過(guò)檢測(cè)感應(yīng)阻抗來(lái)診斷接地網(wǎng)腐蝕故障的方法并開(kāi)發(fā)了無(wú)損檢測(cè)樣機(jī)。

文獻(xiàn)[1-8]的研究為接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的識(shí)別提供了有效的解決方案。但在實(shí)踐中仍然存在一些困難。例如，實(shí)際測(cè)量中采集數(shù)據(jù)是非均勻的，主要原因包括2 點(diǎn)：人力推動(dòng)儀器前進(jìn)，不能保證勻速；地上變電站設(shè)備影響，導(dǎo)致檢測(cè)儀器行進(jìn)到一定位置需要停止或繞道。因此，原始磁感應(yīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)通常是離散的，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，需要對(duì)缺失的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值重建[19-20]。通過(guò)插值算法實(shí)現(xiàn)接地網(wǎng)磁感應(yīng)數(shù)據(jù)的成像后，還需要利用相關(guān)算法針對(duì)插值后的磁感應(yīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)識(shí)別。目前針對(duì)接地網(wǎng)網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)識(shí)別的算法有形態(tài)學(xué)濾波法、邊緣檢測(cè)法、感應(yīng)電壓微分法等，文獻(xiàn)[21]提出通過(guò)形態(tài)學(xué)分水嶺算法提取接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使用的形態(tài)學(xué)濾波算法結(jié)構(gòu)元參數(shù)需要根據(jù)不同拓?fù)渚W(wǎng)格結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，現(xiàn)場(chǎng)施工不易操作。文獻(xiàn)[22]針對(duì)變電站存在較大的電磁干擾這一問(wèn)題，對(duì)感應(yīng)磁場(chǎng)的磁梯度應(yīng)用小波邊緣檢測(cè)方法提取接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該算法計(jì)算量較大且抗干擾能力差。

針對(duì)現(xiàn)有研究方法存在的一些不足，本文根據(jù)變電站面積大、接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)[23-25]，提出了一種針對(duì)磁感應(yīng)數(shù)據(jù)特點(diǎn)的關(guān)鍵特征點(diǎn)識(shí)別算法。采用插值算法對(duì)接地網(wǎng)原始磁感應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在得到磁感應(yīng)網(wǎng)格化數(shù)據(jù)后，提取關(guān)鍵特征點(diǎn)，從而重建出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并通過(guò)搭建仿真模型實(shí)驗(yàn)以及實(shí)際測(cè)試實(shí)驗(yàn)對(duì)方法進(jìn)行驗(yàn)證。

1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)識(shí)別理論

由于磁感應(yīng)數(shù)據(jù)受拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電流強(qiáng)弱的影響，磁感應(yīng)數(shù)據(jù)的范圍不定。為了后續(xù)數(shù)據(jù)處理方便，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，如式（1）所示：

式中：z為原始數(shù)據(jù)集；z′為最值歸一化處理后的數(shù)據(jù)集；min（z）和max（z）為原始數(shù)據(jù)z中的最小值和最大值。

1.1 基于雙三次插值的圖像重建

本文參考傳統(tǒng)插值算法在圖像放縮中的應(yīng)用，為解決接地網(wǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)分布不均的問(wèn)題，采用了雙三次插值算法對(duì)原始磁感應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

雙三次插值（BiCubic）是一種基于二維函數(shù)的插值方法，通過(guò)在小區(qū)域內(nèi)進(jìn)行局部插值來(lái)估計(jì)目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)值。一般選取目標(biāo)點(diǎn)周?chē)罱?6 個(gè)值進(jìn)行加權(quán)平均得到目標(biāo)點(diǎn)的插入值，各點(diǎn)的權(quán)重由該點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的距離決定，包括橫向和縱向的距離。

圖1 是一個(gè)二維圖像的雙三次插值俯視示意圖。圖1 中藍(lán)色的點(diǎn)為待求點(diǎn)，黑色的點(diǎn)為離待求點(diǎn)最近的16 個(gè)點(diǎn)。設(shè)待求點(diǎn)左上方的點(diǎn)坐標(biāo)為（i，j），待求點(diǎn)距（i，j）點(diǎn)的橫向距離為u，縱向距離為v，設(shè)待求點(diǎn)坐標(biāo)為（i+u，j+v），已知其周?chē)?6 個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的位置及對(duì)應(yīng)取值，還需要計(jì)算16 個(gè)點(diǎn)的權(quán)重。

圖1 雙三次插值俯視示意圖Fig.1 Top-view schematic illustration of bicubic interpolation

雙三次插值核函數(shù)W（x）是一維分段三次多項(xiàng)式函數(shù)，W(x)的值即坐標(biāo)點(diǎn)的權(quán)重值，如式（2）所示：

式中：x為已知點(diǎn)在X軸方向上或Y軸方向上與待求的未知點(diǎn)的距離；a為插值核參數(shù)。

雙三次插值基函數(shù)是一維的，而像素是二維的，將像素點(diǎn)的行與列分開(kāi)計(jì)算。例如（i-1，j-1）距離（i+u，j+v）的距離為（1+u，1+v），因此（i-1，j-1）的縱坐標(biāo)權(quán)重為W（1+v），橫坐標(biāo)權(quán)重W（1+u），坐標(biāo)（i-1，j-1）對(duì)（i+u，j+v）的貢獻(xiàn)值為：W（1+v）×W（1+u）×（i-1，j-1）的像素值。同理可得其余15 個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)各自的權(quán)重?？傻媚繕?biāo)點(diǎn)（i+u，j+v）的值f（i+u，j+v）如式（3）所示：

式中：f（m，n）為（m，n）點(diǎn)像素大小；W（i+u-m）為像素點(diǎn)（m，n）距離（i+u，j+v）的橫坐標(biāo)權(quán)重；W（i+v-n）為像素點(diǎn)（m，n）距離（i+u，j+v）的縱坐標(biāo)權(quán)重；f（i+u，j+v）為獲取到的插值結(jié)果。

或者使用矩陣列式計(jì)算f（i+u，j+v），如式（4）所示：

式中：A為橫向權(quán)重；B為數(shù)值矩陣；C為縱向權(quán)重。

式中：W（1+u），W（u），W（-1+u），W（-2+u）為待求點(diǎn)位附近16 個(gè)像素點(diǎn)的橫坐標(biāo)權(quán)重；W（1+v），W（v），W（-1+v），W（-2+v）為待求點(diǎn)位附近16 個(gè)像素點(diǎn)的縱坐標(biāo)權(quán)重。

1.2 接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)識(shí)別算法

對(duì)整個(gè)變電站進(jìn)行檢測(cè)后，產(chǎn)生大量的接地網(wǎng)磁感應(yīng)數(shù)據(jù)，但并不是所有數(shù)據(jù)都包含拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息。需要根據(jù)接地網(wǎng)在地表上產(chǎn)生的磁感應(yīng)數(shù)據(jù)特征，針對(duì)接地網(wǎng)磁感應(yīng)數(shù)據(jù)選取關(guān)鍵特征點(diǎn)。

假設(shè)載流單導(dǎo)體磁場(chǎng)的分布模型如圖2 所示。

圖2 載流單導(dǎo)體磁場(chǎng)分布模型Fig.2 Model of magnetic field distribution in single current-carrying conductor

導(dǎo)體置于深度h處，土壤為磁導(dǎo)率μ1的均勻介質(zhì)，以導(dǎo)體上O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立XYZ直角坐標(biāo)系，導(dǎo)體通過(guò)X軸，導(dǎo)體內(nèi)部電流為I，P為地上的檢測(cè)點(diǎn)，與導(dǎo)體的垂直距離為ρ，B為P點(diǎn)的磁感應(yīng)信號(hào)值，Bx，By為P點(diǎn)水平沿X軸和Y軸上的磁感應(yīng)信號(hào)值。

磁場(chǎng)在水平方向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：

式中：Bx，By為地表水平方向兩正交方向上的磁感應(yīng)信號(hào)值；μ0為真空磁導(dǎo)率；y為檢測(cè)點(diǎn)P距離載流導(dǎo)體水平距離。

利用COMSOL Multiphysics 軟件仿真圖2 中的物理模型，可以得到地表水平方向上的磁場(chǎng)|Bx+By|分布情況如圖3 所示。磁感應(yīng)數(shù)據(jù)在導(dǎo)體正上方時(shí)，即y=0 時(shí)最大，而在遠(yuǎn)離導(dǎo)體的位置時(shí)磁感應(yīng)數(shù)據(jù)將衰減，據(jù)此可以判斷峰值點(diǎn)為接地導(dǎo)體的位置點(diǎn)。

圖3 單根載流導(dǎo)體在地表上的|Bx+By|分布情況Fig.3 |Bx+By|distribution of single current-carrying conductor on the Earth’s surface

當(dāng)?shù)叵螺d流導(dǎo)體存在交叉布置時(shí)，如圖4 所示。

圖4 載流導(dǎo)體交叉布置磁場(chǎng)分布模型Fig.4 Model of magnetic field distribution in crossarranged current-carrying conductor

同樣利用COMSOL Multiphysics 軟件仿真該物理模型，可得到地表水平方向磁感應(yīng)強(qiáng)度分布情況如圖5 所示。

圖5 2根載流導(dǎo)體交叉布置在地表上的|Bx+By|分布情況Fig.5 |Bx+By|distribution of two cross-arranged currentcarrying conductors on the Earth’s surface

由前面單根載流導(dǎo)體模型可知，水平方向上磁場(chǎng)強(qiáng)度在扁導(dǎo)體直上方存在峰值，因此在2根導(dǎo)體交叉磁場(chǎng)疊加后，水平方向磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)在導(dǎo)體交叉點(diǎn)的垂直正上方存在峰值。

在得到均勻分布的數(shù)據(jù)點(diǎn)后，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的識(shí)別，采用將磁感應(yīng)網(wǎng)格化數(shù)據(jù)的二維局部極大值點(diǎn)作為導(dǎo)體交叉處關(guān)鍵特征點(diǎn)，及一維局部極大值點(diǎn)作為地下導(dǎo)體位置關(guān)鍵特征點(diǎn)，融合導(dǎo)體交叉處關(guān)鍵特征點(diǎn)及導(dǎo)體位置關(guān)鍵特征點(diǎn)形成接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖像，確定接地網(wǎng)導(dǎo)體位置。

根據(jù)圖5 可知，在地下導(dǎo)體交叉處上方的磁感應(yīng)數(shù)據(jù)會(huì)明顯大于其附近區(qū)域，因此在得到磁感應(yīng)網(wǎng)格化數(shù)據(jù)后，構(gòu)造一定大小的二維結(jié)構(gòu)元。例如在圖6 中，網(wǎng)格內(nèi)的數(shù)字代表插值處理后地表上的磁感應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)，其中每個(gè)網(wǎng)格代表地表上的一塊方向區(qū)域，數(shù)值代表該區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度，構(gòu)建3×3 正方形結(jié)構(gòu)元。結(jié)構(gòu)元能夠在網(wǎng)格化磁感應(yīng)數(shù)據(jù)中移動(dòng)，在移動(dòng)得的同時(shí)判斷結(jié)構(gòu)元中心的數(shù)據(jù)是否大于其四周數(shù)據(jù)。若大于周?chē)鷶?shù)據(jù)，則符合正交載流導(dǎo)體在地表上的磁場(chǎng)分布情況，可作為扁鋼交叉處關(guān)鍵特征點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

圖6 結(jié)構(gòu)元在磁感應(yīng)網(wǎng)格化數(shù)據(jù)中移動(dòng)并判斷局部最大值Fig.6 Diagram showing structural element movement in magnetic induction grid data while determining a local maximum value

根據(jù)圖3 可知，導(dǎo)體上方磁感應(yīng)數(shù)據(jù)大于遠(yuǎn)離導(dǎo)體處的磁感應(yīng)數(shù)據(jù)，因此在二維網(wǎng)格化磁感應(yīng)數(shù)據(jù)中選取1 條一維數(shù)據(jù)，同樣構(gòu)建1 個(gè)一維的結(jié)構(gòu)元。例如圖7 所示，構(gòu)建1 個(gè)容量為3 的結(jié)構(gòu)元。

圖7 一維結(jié)構(gòu)元在一維磁感應(yīng)網(wǎng)格化數(shù)據(jù)中移動(dòng)同時(shí)判斷局部最大值Fig.7 Diagram showing one-dimensional structural element movement in one-dimensional magnetic induction grid data while determining a local maximum value

結(jié)構(gòu)元能夠在該一維磁感應(yīng)數(shù)據(jù)中移動(dòng)，同時(shí)判斷中心一維結(jié)構(gòu)元中心數(shù)據(jù)是否大于其兩側(cè)數(shù)據(jù)，若大于，則符合單根載流導(dǎo)體在地表上磁場(chǎng)分布情況，可作為導(dǎo)體位置關(guān)鍵特征點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

在對(duì)二維網(wǎng)格化磁感應(yīng)數(shù)據(jù)所有列以及行做一維局部最大值判斷后，將交叉導(dǎo)體位置關(guān)鍵特征點(diǎn)以及導(dǎo)體位置關(guān)鍵特征點(diǎn)一同作為接地網(wǎng)關(guān)鍵特征點(diǎn)輸出即可得到接地網(wǎng)網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

接地網(wǎng)磁感應(yīng)數(shù)據(jù)的二維局部極大值點(diǎn)及一維局部極大值點(diǎn)選取采用算法1，如圖8 所示。最終形成一個(gè)反映接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)位置信息的數(shù)據(jù)矩陣，其中有接地網(wǎng)導(dǎo)體的位置數(shù)值為1，無(wú)接地網(wǎng)導(dǎo)體的位置數(shù)值為0。

圖8 特征點(diǎn)選取算法Fig.8 Feature point selection algorithm

得到接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)識(shí)別結(jié)果后，需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確性評(píng)價(jià)。本文通過(guò)計(jì)算特征點(diǎn)在真實(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的置信區(qū)間內(nèi)的比例得出結(jié)果的準(zhǔn)確性。接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)識(shí)別準(zhǔn)確性評(píng)價(jià)采用算法2，如圖9 所示。

圖9 接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)識(shí)別準(zhǔn)確性評(píng)價(jià)算法Fig.9 Accuracy evaluation algorithm for grounding grid structure identification

2 仿真實(shí)驗(yàn)

參考相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50065—2011《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》[12]，搭建了5×5 均勻網(wǎng)格結(jié)構(gòu)用于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，如圖10 所示。確定導(dǎo)體埋地深度為1 m，導(dǎo)體半徑為8 mm，儀器檢測(cè)高度為0.2 m，電流注入點(diǎn)在（3，18）處和（18，3）處，注入大小為5 A的正弦交變電流，頻率為1 000 Hz。仿真結(jié)果如圖11 所示，導(dǎo)出磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)。

圖10 5×5結(jié)構(gòu)的接地網(wǎng)仿真模型搭建Fig.10 Modeling of grounding grid with 5×5 structure

將COMSOL Multiphysics 仿真數(shù)據(jù)導(dǎo)入MATLAB中進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理并識(shí)別拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。5×5 結(jié)構(gòu)的接地網(wǎng)磁感應(yīng)數(shù)據(jù)插值結(jié)果見(jiàn)圖12。

圖12 5×5結(jié)構(gòu)的接地網(wǎng)磁感應(yīng)數(shù)據(jù)插值結(jié)果Fig.12 Data interpolation results of magnetic induction in grounding grid with 5×5 structure

通過(guò)比較3 種插值結(jié)果，可以看出最近鄰插值結(jié)果有明顯鋸齒現(xiàn)象，雙線性插值結(jié)果和雙三次插值結(jié)果差距不明顯。原因是巨大的數(shù)據(jù)量為線性插值提供支撐，使其結(jié)果趨近于雙三次插值結(jié)果。雙三次插值法的效果最好，所以本文后續(xù)實(shí)驗(yàn)均采用雙三次插值結(jié)果。

在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行格點(diǎn)插值預(yù)處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行5×5 規(guī)則接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的識(shí)別，根據(jù)導(dǎo)體磁感應(yīng)數(shù)據(jù)的特征，構(gòu)建系統(tǒng)性的數(shù)據(jù)特征點(diǎn)識(shí)別方法。

首先對(duì)插值處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行二維局部極大值的選取，得到接地網(wǎng)導(dǎo)體交叉點(diǎn)的位置；然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一維局部極大值的選取，得到接地網(wǎng)導(dǎo)體的位置，如圖13 所示，深綠色圓點(diǎn)標(biāo)明5×5 規(guī)則拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)接地網(wǎng)導(dǎo)體的識(shí)別位置，紅色線標(biāo)明了5×5規(guī)則拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)接地網(wǎng)的導(dǎo)體的真實(shí)位置，準(zhǔn)確性結(jié)果約為84%，識(shí)別效果較好。

圖13 5×5結(jié)構(gòu)接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)識(shí)別結(jié)果Fig.13 Identification result of grounding grid topology with 5×5 structure

3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

為驗(yàn)證該方法有效性，本文在某模擬變電站環(huán)境的模擬場(chǎng)地搭建了“日”字規(guī)則拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該“日”字規(guī)則拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)如圖14 所示。導(dǎo)體埋地深度為1 m，導(dǎo)體半徑為8 mm，電流注入點(diǎn)在左上角和右下角兩處。

圖14 實(shí)驗(yàn)?zāi)M接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)Fig.14 Parameters for grounding grid topology in experimental simulation

向注入點(diǎn)中注入峰峰值為5 A、頻率為1 000 Hz 的正弦交變電流，利用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)檢測(cè)儀器進(jìn)行檢測(cè)，儀器檢測(cè)高度為0.2 m，將離散的磁感應(yīng)數(shù)據(jù)利用雙三次插值法進(jìn)行插值，得到其磁感應(yīng)數(shù)據(jù)分布如圖15 所示。

圖15 插值處理后磁感應(yīng)數(shù)據(jù)Fig.15 Magnetic induction data after interpolation processing

使用接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)識(shí)別算法首先同樣對(duì)插值處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行二維局部極大值的選取，得到接地網(wǎng)導(dǎo)體交叉點(diǎn)的位置；然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一維局部極大值的選取，得到接地網(wǎng)導(dǎo)體的位置，識(shí)別結(jié)果如圖16 所示，其中深綠色圓點(diǎn)為識(shí)別出的接地網(wǎng)導(dǎo)體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)格點(diǎn)，紅色線表示實(shí)際導(dǎo)體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)布設(shè)位置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，針對(duì)磁感應(yīng)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵特征點(diǎn)識(shí)別方法，能夠大致識(shí)別出接地網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，雖然相應(yīng)地也引入了部分噪聲，但識(shí)別效果整體較好。

圖16 實(shí)驗(yàn)識(shí)別結(jié)果Fig.16 Experimental identification results

4 結(jié)論

本文針對(duì)接地網(wǎng)磁感應(yīng)數(shù)據(jù)存在噪聲和采樣間隔不均勻的問(wèn)題，提出了一種規(guī)則接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重建的方法。基于COMSOL Multiphysics 軟件搭建仿真模型對(duì)方法進(jìn)行驗(yàn)證，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)識(shí)別的準(zhǔn)確率達(dá)到了84%，實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了本文所提拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重建方法的有效性，可根據(jù)含有電磁干擾的磁感應(yīng)數(shù)據(jù)重建出實(shí)際的接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合接地網(wǎng)布置圖紙可以有效地判斷接地網(wǎng)的斷點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)接地網(wǎng)故障的智能診斷，具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。