一种绝缘多角度倾斜划伤电缆受潮实验评估方法及装置与流程

本申请涉及电缆本体绝缘状态检测技术领域，特别涉及一种绝缘多角度倾斜划伤电缆受潮实验评估方法及装置。

背景技术：

电缆承担着输送电能的重要作用，电缆使用状态直接影响着电力系统的安全、稳定与经济运行。电缆绝缘是电缆的重要组成部分，同时也是电缆运行过程中容易受损伤的部分。实际运行中，电缆不仅面对着高湿度、强射线等环境的威胁，而且大多数电缆制作过程的不规范，导致电缆绝缘表面存在多角度划伤的情况，电缆绝缘有极大的概率被破环，导致电缆绝缘性能下降。电缆绝缘性能下降不但会造成大量的电能损耗，而且还存在严重的安全风险，轻则线路中工作电流增大，电气设备寿命缩短，重则会酿成火灾和触电事故等，造成难以估量的损失。因此对绝缘多角度倾斜划伤电缆进行受潮状况评估尤为重要。

目前针对电缆受潮状况的评估，一般使用绝缘状态良好的电缆，很少考虑电缆绝缘状态下降，特别是存在绝缘多角度划伤的情况，没有可靠、安全的方法对绝缘多角度倾斜划伤电缆进行整体受潮情况评估。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种绝缘多角度倾斜划伤电缆受潮实验评估方法及装置，以解决无法对绝缘多角度倾斜划伤电缆进行整体受潮情况评估的问题。

一方面，根据本申请的实施例，提供了一种多角度倾斜划伤电缆绝缘受潮实验评估方法，包括：

获取预设时间内预设次数多角度倾斜划伤电缆绝缘表面温度，所述多角度倾斜划伤电缆绝缘表面温度由分布在所述多角度倾斜划伤电缆绝缘表面的数个温度传感器测得，每四个相邻所述温度传感器组成一个矩形区域；

根据所述多角度倾斜划伤电缆绝缘表面温度计算预设时间内每个所述矩形区域的标准权重矩阵和标准偏差矩阵；

根据所述标准权重矩阵和所述标准偏差矩阵计算预设时间内每个所述矩形区域的多角度倾斜划伤受潮因子；

根据所述多角度倾斜划伤受潮因子评估所述多角度倾斜划伤电缆绝缘受潮状态。

进一步地，所述温度传感器的数量为16个，16个所述温度传感器以4×4结构均匀分布在所述多角度倾斜划伤电缆绝缘的表面。

进一步地，所述方法还包括根据所述多角度倾斜划伤电缆绝缘表面温度计算预设时间内每个所述矩形区域的标准权重矩阵的公式为：

其中，dj为预设时间内区域sj的权重矩阵，dj^t为预设时间内区域sj的权重矩阵dj的转置矩阵，为矩阵2-范数平方，为预设时间内区域sj的标准权重矩阵，i为4×4单位矩阵。

进一步地，所述方法还包括根据所述多角度倾斜划伤电缆绝缘表面温度计算预设时间内每个所述矩形区域的标准偏差矩阵公式为：

其中，qj为预设时间内区域sj的偏差矩阵，为预设时间内区域sj的标准偏差矩阵，qj^t为预设时间内区域sj的偏差矩阵qj的转置矩阵，为矩阵2-范数平方，i为4×4单位矩阵。

进一步地，所述根据标准权重矩阵和标准偏差矩阵计算预设时间内每个所述矩形区域的多角度倾斜划伤受潮因子公式为：

其中，为预设时间内区域sj的标准权重矩阵，为预设时间内区域sj的标准偏差矩阵，||·||2为矩阵2-范数，||·||f为矩阵f-范数。

进一步地，所述根据多角度倾斜划伤受潮因子评估多角度倾斜划伤电缆绝缘受潮状态的步骤，包括：

如果所述多角度倾斜划伤受潮因子均不大于第一潮湿阈值，或者，所述多角度倾斜划伤受潮因子中有至少1个且不超过8个多角度倾斜划伤受潮因子大于第一潮湿阈值且不大于第二潮湿阈值，则多角度倾斜划伤电缆绝缘处于轻度不均匀受潮状态；

如果所述多角度倾斜划伤受潮因子中有至少1个且不超过3个多角度倾斜划伤受潮因子不小于第二潮湿阈值，或所述多角度倾斜划伤受潮因子中有至少9个且不超过12个多角度倾斜划伤受潮因子大于第一潮湿阈值且不大于第二潮湿阈值，则多角度倾斜划伤电缆绝缘处于中度不均匀受潮状态；

如果所述多角度倾斜划伤受潮因子中有至少4个且不超过12个多角度倾斜划伤受潮因子不小于第二潮湿阈值，则多角度倾斜划伤电缆绝缘处于重度不均匀受潮状态；

其中，所述第一潮湿阈值为36，所述第二潮湿阈值为156。

另一方面，根据本申请的实施例，提供了一种多角度倾斜划伤电缆绝缘受潮实验评估装置，所述多角度倾斜划伤电缆绝缘包括缆芯和设于所述缆芯外侧的电缆绝缘，包括电流发生器，第一高压电缆线，第二高压电缆线，第一高压接触极，第二高压接触极，左固定环，右固定环，温度传感器组件和上位机处理器；

所述电流发生器通过所述第一高压电缆线与所述第一高压接触极连接，所述第一高压接触极通过所述左固定环与所述缆芯连接，所述电流发生器通过所述第二高压电缆线与所述第二高压接触极连接，所述第二高压接触极通过所述右固定环与所述缆芯连接；

所述温度传感器组件贴设于所述电缆绝缘的表面，所述温度传感器组件与所述上位机处理器连接。

进一步地，所述温度传感器组件包括16个温度传感器，16个所述温度传感器以4×4结构均匀分布在所述电缆绝缘的表面。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种多角度倾斜划伤电缆绝缘受潮实验评估方法及装置，所述方法包括：获取预设时间内预设次数多角度倾斜划伤电缆绝缘表面温度，所述多角度倾斜划伤电缆绝缘表面温度由分布在所述多角度倾斜划伤电缆绝缘表面的数个温度传感器测得，每四个相邻所述温度传感器组成一个矩形区域；根据所述多角度倾斜划伤电缆绝缘表面温度计算预设时间内每个所述矩形区域的标准权重矩阵和标准偏差矩阵；根据所述标准权重矩阵和所述标准偏差矩阵计算预设时间内每个所述矩形区域的多角度倾斜划伤受潮因子；根据所述多角度倾斜划伤受潮因子评估所述多角度倾斜划伤电缆绝缘受潮状态。本申请能够对绝缘多角度倾斜划伤的电缆进行受潮状况的评估。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本申请实施例示出一种多角度倾斜划伤电缆绝缘受潮实验评估方法的流程图；

图2为根据本申请实施例示出电缆绝缘表面温度传感器分布图；

图3为根据本申请实施例示出一种多角度倾斜划伤电缆绝缘受潮实验评估装置的结构示意图。

图示说明：

其中，1-上位机处理器，2-电流发生器，3-第二高压电缆线，4-第一高压电缆线，5-第一高压接触极，6-第二高压接触极，7-左固定环，8-右固定环，9-缆芯，10-电缆绝缘，温度传感器组件和，11-第一温度传感器，12-第二温度传感器，13-第三温度传感器，14-第四温度传感器，15-第五温度传感器，16-第六温度传感器，17-第七温度传感器，18-第八温度传感器，19-第九温度传感器，20-第十温度传感器，21-第十一温度传感器，22-第十二温度传感器，23-第十三温度传感器，24-第十四温度传感器，25-第十五温度传感器，26-第十六温度传感器。

具体实施方式

参阅图1，本申请实施例提供一种多角度倾斜划伤电缆绝缘受潮实验评估方法，包括：

步骤s1、获取预设时间内预设次数多角度倾斜划伤电缆绝缘表面温度，所述多角度倾斜划伤电缆绝缘表面温度由分布在所述多角度倾斜划伤电缆绝缘表面的数个温度传感器测得，每四个相邻所述温度传感器组成一个矩形区域；

在进行步骤s1之前，需要制作多角度倾斜划伤电缆绝缘。

步骤s2、根据所述多角度倾斜划伤电缆绝缘表面温度计算预设时间内每个所述矩形区域的标准权重矩阵和标准偏差矩阵；

步骤s3、根据所述标准权重矩阵和所述标准偏差矩阵计算预设时间内每个所述矩形区域的多角度倾斜划伤受潮因子；

步骤s4、根据所述多角度倾斜划伤受潮因子评估所述多角度倾斜划伤电缆绝缘受潮状态。

进一步地，所述温度传感器的数量为16个，16个所述温度传感器以4×4结构均匀分布在所述多角度倾斜划伤电缆绝缘的表面。本申请中，温度传感器的排列方式为图2，每个区域面积相等，其好处在于，四个温度传感器测得的温度数据组成的矩形区域，一定程度上能够反映这个区域的温度情况。同时，按图2排列，既反映了同一电缆轴线的温度，又反映了同一电缆横截面的温度。

进一步地，所述方法还包括根据所述多角度倾斜划伤电缆绝缘表面温度计算预设时间内每个所述矩形区域的标准权重矩阵的公式为：

其中，dj为预设时间内区域sj的权重矩阵，dj^t为预设时间内区域sj的权重矩阵dj的转置矩阵，为矩阵2-范数平方，为预设时间内区域sj的标准权重矩阵，i为4×4单位矩阵。

以16个温度传感器，预设时间为1min，预设次数4次为例。温度传感器每隔15s采集一次多角度划伤电缆绝缘10表面温度，以1min为一个周期，即一个温度传感器在1min内采集四组数据，每隔1min提取一次温度传感器中数据，记为c(i,t)，表示第i温度传感器在1min内采集的第t次数据，i为实数，i∈[1,16]，t为实数，t∈[1,4]。

将第一温度传感器11、第二温度传感器12、第三温度传感器15、第四温度传感器16所围的区域记为s1，将第三温度传感器15、第四温度传感器16、第五温度传感器19、第六温度传感器20所围的区域记为s2，将第五温度传感器19、第六温度传感器20、第七温度传感器23、第八温度传感器24所围的区域记为s3，将第二温度传感器12、第四温度传感器16、第九温度传感器13、第十一温度传感器17所围的区域记为s4，将第四温度传感器16、第六温度传感器20、第十一温度传感器17、第十三温度传感器21所围的区域记为s5，将第六温度传感器20、第八温度传感器24、第十三温度传感器21、第十五温度传感器25所围的区域记为s6，将第九温度传感器13、第十温度传感器14、第十一温度传感器17、第十二温度传感器18所围的区域记为s7，将第十一温度传感器17、第十二温度传感器18、第十三温度传感器21、第十四温度传感器22所围的区域记为s8，将第十三温度传感器21、第十四温度传感器22、第十五温度传感器25、第十六温度传感器26所围的区域记为s9，将第十温度传感器14、第十二温度传感器18、第一温度传感器11、第三温度传感器15所围的区域记为s10，将第十二温度传感器18、第十四温度传感器22、第三温度传感器15、第五温度传感器19所围的区域记为s11，将第十四温度传感器22、第十六温度传感器26、第五温度传感器19、第七温度传感器23所围的区域记为s12。

计算1min内区域sj的标准权重矩阵

为1min内区域sj的权重列向量，其中：

j＝1时，k1＝1、k2＝2、k3＝3、k4＝4；

j＝2时，k1＝3、k2＝4、k3＝5、k4＝6；

j＝3时，k1＝5、k2＝6、k3＝7、k4＝8；

j＝4时，k1＝2、k2＝9、k3＝4、k4＝11；

j＝5时，k1＝4、k2＝11、k3＝6、k4＝13；

j＝6时，k1＝6、k2＝13、k3＝8、k4＝15；

j＝7时，k1＝9、k2＝10、k3＝11、k4＝12；

j＝8时，k1＝11、k2＝12、k3＝13、k4＝14；

j＝9时，k1＝13、k2＝14、k3＝15、k4＝16；

j＝10时，k1＝10、k2＝1、k3＝12、k4＝3；

j＝11时，k1＝12、k2＝3、k3＝14、k4＝5；

j＝12时，k1＝14、k2＝5、k3＝16、k4＝7；

e为自然常数，取2.7188，dj为1min内区域sj的权重矩阵，dj^t为1min内区域sj的权重矩阵dj的转置矩阵，为矩阵2-范数平方，为1min内区域sj的标准权重矩阵，i为4×4单位矩阵；ki为第i温度传感器，i为实数，i∈[1,16]。

进一步地，所述方法还包括根据所述多角度倾斜划伤电缆绝缘表面温度计算预设时间内每个所述矩形区域的标准偏差矩阵公式为：

其中，qj为预设时间内区域sj的偏差矩阵，为预设时间内区域sj的标准偏差矩阵，qj^t为预设时间内区域sj的偏差矩阵qj的转置矩阵，为矩阵2-范数平方，i为4×4单位矩阵。

以16个温度传感器，预设时间为1min，预设次数4次为例，即温度传感器每隔15s采集一次多角度倾斜划伤电缆绝缘表面温度。

计算1min内区域sj的标准偏差矩阵

为1min内区域sj的偏差列向量，其中：

j＝1时，k1＝1、k2＝2、k3＝3、k4＝4；

j＝2时，k1＝3、k2＝4、k3＝5、k4＝6；

j＝3时，k1＝5、k2＝6、k3＝7、k4＝8；

j＝4时，k1＝2、k2＝9、k3＝4、k4＝11；

j＝5时，k1＝4、k2＝11、k3＝6、k4＝13；

j＝6时，k1＝6、k2＝13、k3＝8、k4＝15；

j＝7时，k1＝9、k2＝10、k3＝11、k4＝12；

j＝8时，k1＝11、k2＝12、k3＝13、k4＝14；

j＝9时，k1＝13、k2＝14、k3＝15、k4＝16；

j＝10时，k1＝10、k2＝1、k3＝12、k4＝3；

j＝11时，k1＝12、k2＝3、k3＝14、k4＝5；

j＝12时，k1＝14、k2＝5、k3＝16、k4＝7；

e为自然常数，取2.7188，qj为1min内区域sj的偏差矩阵，为1min内区域sj的标准偏差矩阵，qj^t为1min内区域sj的偏差矩阵qj的转置矩阵，为矩阵2-范数平方，i为4×4单位矩阵；ki为第i温度传感器，i为实数，i∈[1,16]。

进一步地，所述根据标准权重矩阵和标准偏差矩阵计算预设时间内每个所述矩形区域的多角度倾斜划伤受潮因子公式为：

其中，为预设时间内区域sj的标准权重矩阵，为预设时间内区域sj的标准偏差矩阵，||·||2为矩阵2-范数，||·||f为矩阵f-范数。

进一步地，所述根据多角度倾斜划伤受潮因子评估多角度倾斜划伤电缆绝缘受潮状态的步骤，包括：

如果所述多角度倾斜划伤受潮因子均不大于第一潮湿阈值，或者，所述多角度倾斜划伤受潮因子中有至少1个且不超过8个多角度倾斜划伤受潮因子大于第一潮湿阈值且不大于第二潮湿阈值，则多角度倾斜划伤电缆绝缘处于轻度不均匀受潮状态；

如果所述多角度倾斜划伤受潮因子中有至少1个且不超过3个多角度倾斜划伤受潮因子不小于第二潮湿阈值，或所述多角度倾斜划伤受潮因子中有至少9个且不超过12个多角度倾斜划伤受潮因子大于第一潮湿阈值且不大于第二潮湿阈值，则多角度倾斜划伤电缆绝缘处于中度不均匀受潮状态；

如果所述多角度倾斜划伤受潮因子中有至少4个且不超过12个多角度倾斜划伤受潮因子不小于第二潮湿阈值，则多角度倾斜划伤电缆绝缘处于重度不均匀受潮状态；

其中，所述第一潮湿阈值为36，所述第二潮湿阈值为156。

参阅图3，本申请实施例提供一种多角度倾斜划伤电缆绝缘受潮实验评估装置，所述多角度倾斜划伤电缆绝缘包括缆芯9和设于所述缆芯9外侧的电缆绝缘10，包括电流发生器2，第一高压电缆线4，第二高压电缆线3，第一高压接触极5，第二高压接触极6，左固定环7，右固定环8，温度传感器组件和上位机处理器1；

所述电流发生器2通过所述第一高压电缆线4与所述第一高压接触极5连接，所述第一高压接触极5通过所述左固定环7与所述缆芯9连接，所述电流发生器2通过所述第二高压电缆线3与所述第二高压接触极6连接，所述第二高压接触极6通过所述右固定环8与所述缆芯9连接；

所述温度传感器组件贴设于所述电缆绝缘10的表面，所述温度传感器组件与所述上位机处理器1连接。

电流发生器2产生的电流通过第一高压电缆线4流出，第一高压电缆线4尾端的第一高压接触极5通过左固定环7与缆芯9连接，电流通过第二高压电缆线3流入，第二高压电缆线3尾端的第二高压接触极6通过右固定环8与缆芯9连接。

进一步地，所述温度传感器组件包括16个温度传感器，16个所述温度传感器以4×4结构均匀分布在所述电缆绝缘的表面。将16个温度传感器均匀布置在电缆绝缘10表面四周。其中，第一温度传感器11、第三温度传感器15、第五温度传感器19、第七温度传感器23沿电缆轴线均匀放置在前表面中线上，第二温度传感器12、第四温度传感器16、第六温度传感器20、第八温度传感器24沿电缆轴线均匀放置在下表面中线上，第九温度传感器13、第十一温度传感器17、第十三温度传感器21、第十五温度传感器25沿电缆轴线均匀放置在后表面中线上，第十温度传感器14、第十二温度传感器18、第十四温度传感器22、第十六温度传感器26沿电缆轴线均匀放置在上表面中线上。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种多角度倾斜划伤电缆绝缘受潮实验评估方法及装置，所述方法包括：获取预设时间内预设次数多角度倾斜划伤电缆绝缘表面温度，所述多角度倾斜划伤电缆绝缘表面温度由分布在所述多角度倾斜划伤电缆绝缘表面的数个温度传感器测得，每四个相邻所述温度传感器组成一个矩形区域；根据所述多角度倾斜划伤电缆绝缘表面温度计算预设时间内每个所述矩形区域的标准权重矩阵和标准偏差矩阵；根据所述标准权重矩阵和所述标准偏差矩阵计算预设时间内每个所述矩形区域的多角度倾斜划伤受潮因子；根据所述多角度倾斜划伤受潮因子评估所述多角度倾斜划伤电缆绝缘受潮状态。本申请能够对绝缘多角度倾斜划伤的电缆进行受潮状况的评估。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。