一种电缆中间接头绝缘状态实时评估方法及系统与流程

1.本技术涉及电力技术领域，尤其涉及一种电缆中间接头绝缘状态实时评估方法及系统。


背景技术：

2.据资料显示，电缆接头发生故障的概率约占电缆运行总体故障的63%，而中间接头击穿故障约占电缆运行总体故障的31%。导致中间接头击穿故障的重要原因是其绝缘材质在电热、水分、酸碱、自身缺陷等因素影响下绝缘劣化。如何判断电缆中间接头绝缘状态，需要建立一种合理有效全面的判定绝缘状态评估方法。
3.针对电缆中间接头绝缘评估问题，在专利申报方面公开的主要有以下几种解决方案：1）一种基于bp神经网络的同轴电缆绝缘老化状态评估方法，该方法，需要将电缆进行停电处理后再监测其绝缘老化特征量，存在着相当大的弊端，过程繁琐难以一次完成，且其训练样本集规模很大，输入矢量的选取不易确定，计算的结果准确性直接依赖于样本的完备性，无法处理不完整样本；2）一种电缆接头绝缘状态评估方法，该方法影响因素单一且选取的特征值只有一个，很难全面表征接头绝缘劣化过程，评估准确率也有待提高；3）一种改进模糊综合评价的电缆运行状态评估方法，该方法在权重确定方面应用了组合赋权法，使得指标权重更符合接头实际运行情况。但是小权重指标严重畸变时对接头绝缘有着巨大破环，在应用常权模式进行评估时，小权重指标信息容易被淹没导致评估结果出现偏差；4）一种城网电缆接头绝缘状态在线监测预警装置及方法，该方法基本思路合理，有一定的实际应用可能性，但是层次分析法得到的指标权重为固定权重，既带有主观随意性，也不能根据指标状态量变化而变化，造成误判的可能性较高同时采用的模糊综合评价法是通过选取模糊隶属度函数来对难以精确化的复杂系统进行分析，如果隶属度函数选择的不合适，该方法将容易引起较大的误差。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种电缆中间接头绝缘状态实时评估方法及系统，用于解决现有技术无法对中间接头绝缘状态进行实时、全面且准确地评估的技术问题。
5.有鉴于此，本技术第一方面提供了一种电缆中间接头绝缘状态实时评估方法，所述方法包括：s1、获取中间接头实时的运行状态信号，对所述运行状态信号进行数据挖掘得到中间接头的若干个评估特征量并作为评估指标，采用相对劣化度对所述评估指标进行标准化处理；s2、从所述评估指标中筛选出第一决定性指标和第二决定性指标，其中，决定性指标为直接表征中间接头绝缘状态的评估特征量；s3、判断所述第一决定性指标是否超过预设阈值，若是，判定中间接头绝缘状态为严重老化，否则，判断所述第一决定性指标是否在预设范围内，若是，执行步骤s4，否则，执
行步骤s5；s4、判断第二决定性指标是否超过预设阈值，若是，判定中间接头绝缘状态为严重老化，否则，执行步骤s5；s5、采用改进后的层次分析法确定所述评估指标的主观权重，采用改进后的critic法确定所述评估指标的客观权重，应用最小鉴别信息原理对所述主观权重和所述客观权重进行组合赋权得到组合权重，建立惩罚性状态变权函数并利用所述变权函数对所述组合权重进行修正得到所述评估指标的变权权重；s6、基于所述变权权重，采用集对分析对所述评估指标的数据进行处理得到同异反联系数，引入灰色关联分析法去除差异度系数i的不确定性，得到综合联系度从而对中间接头绝缘状态进行评估。
6.可选地，若干个所述评估特征量，具体包括：中间接头外表面相对温升特征集、中间接头外表面与环境的相对温升特征量、环境温湿度特征量、局部放电特征集。
7.可选地，所述用相对劣化度对所述评估指标进行标准化处理，具体包括：分别将各所述评估指标输入到劣化度计算公式中，得到各所述评估指标的相对劣化度值，其中，所述劣化度计算公式为：式中，、分别是评估特征量的下阈值和上阈值，yi为第个评估特征量的劣化度，xi为第i个评估特征量的监测值。
8.可选地，步骤s2，具体包括：将所述评估指标划分为决定性指标和非决定性指标，所述决定性指标包括：第一决定性指标和第二决定性指标；其中，第一决定性指标包括：外表面相间温差、轴向温差、外表面与环境的相对温差、放电重复率、最大放电能量、总放电能量、放电量；第二决定性指标包括：放电重复率趋势、最大放电能量趋势、总放电能量趋势、放电量趋势。
9.可选地，所述采用改进后的层次分析法确定所述评估指标的主观权重，具体包括：构建表征中间接头绝缘状态的指标体系，所述指标体系包括：目标层、准则层、指标层；根据所述指标体系构建判断矩阵，并构造所述判断矩阵的反对称矩阵，进而构造所述反对称矩阵的最优传递矩阵、以及构造所述最优传递矩阵的拟优一致矩阵；对所述拟优一致矩阵进行列归一化后，将归一化的各列相加，并将相加得到的向量中每个元素除于m到权重向量，将所述权重向量作为所述主观权重，其中，m为待评估中间接头的个数。
10.可选地，所述采用改进后的critic法确定所述评估指标的客观权重，具体包括：对由待评估中间接头和评估特征量的个数构成的数据矩阵进行归一化处理，形成
归一化指标数据矩阵；基于所述归一化指标数据矩阵计算均值、标准差、评估特征量的冲突性；根据所述均值、所述标准差、所述评估特征量的冲突性计算得到所述客观权重。
11.可选地，所述应用最小鉴别信息原理对所述主观权重和所述客观权重进行组合赋权得到组合权重，具体包括：依据最小鉴别信息原理建立目标函数，求解所述目标函数从而构建拉格朗日函数；将所述主观权重和所述客观权重代入到所述拉格朗日函数进行求解，得到所述组合权重。
12.可选地，所述建立惩罚性状态变权函数并利用所述变权函数对所述组合权重进行修正得到所述评估指标的变权权重，具体包括：结合中间接头绝缘老化规律建立惩罚性状态变权函数，并建立环境温度和环境湿度的惩罚性状态变权函数；将所述变权函数代入到变权综合向量计算公式中计算得到所述评估指标的变权权重；其中，所述变权综合向量计算公式为：式中，为所述组合权重，为所述变权权重，为所述惩罚性状态变权函数，为各所述评估指标相对应的组合权重与状态变权向量的hadamard乘积。
13.可选地，步骤s6，具体包括：基于所述变权权重，将中间接头与评价等级标准构成集对，采用灰色关联分析法确定每一个所述集对的同一度、差异度和对立度；将所述同一度、所述差异度和所述对立度中的差异度数组作为参考数列，其余的两个度数组作为比较数列，分别计算参考数列与不同比较数列的灰色关联系数，从而得到差异度系数；根据所述差异度系数对中间接头绝缘状态进行评估。
14.本技术第二方面提供一种电缆中间接头绝缘状态实时评估系统，所述系统包括：获取模块，用于获取中间接头实时的运行状态信号，对所述运行状态信号进行数据挖掘得到中间接头的若干个评估特征量并作为评估指标，采用相对劣化度对所述评估指标进行标准化处理；选取模块，用于从所述评估指标中筛选出第一决定性指标和第二决定性指标，其中，决定性指标为直接表征中间接头绝缘状态的评估特征量；第一判断模块，用于判断所述第一决定性指标是否超过预设阈值，若是，判定中间接头绝缘状态为严重老化，否则，判断所述第一决定性指标是否在预设范围内，若是，触发第二判断模块，否则，触发权重确定模块；
第二判断模块，用于判断第二决定性指标是否超过预设阈值，若是，判定中间接头绝缘状态为严重老化，否则，触发权重确定模块；权重确定模块，用于采用改进后的层次分析法确定所述评估指标的主观权重，采用改进后的critic法确定所述评估指标的客观权重，应用最小鉴别信息原理对所述主观权重和所述客观权重进行组合赋权得到组合权重，建立惩罚性状态变权函数并利用所述变权函数对所述组合权重进行修正得到所述评估指标的变权权重；评估模块，用于基于所述变权权重，采用集对分析对所述评估指标的数据进行处理得到同异反联系数，引入灰色关联分析法去除差异度系数i的不确定性，得到综合联系度从而对中间接头绝缘状态进行评估。
15.从以上技术方案可以看出，本技术具有以下优点：本技术提供了一种电缆中间接头绝缘状态实时评估方法，在数据采集与处理方面，通过获取中间接头评估数据集，对数据集进行数据挖掘得到相应的特征集，并引进相对劣化度对特征集进行标准化处理；在初级评价方面，将表征绝缘的指标分为两类，一类是决定性指标，一类是非决定性指标，对决定性指标进行多重阈值判断，根据判断结果进行相应步骤处理；关于指标权重确定方面，采用改进层次分析法确定各指标的主观权重，critic法确定各指标的客观权重，引入最小鉴别信息原理对主客观权重进行组合优化，得到组合权重，该组合权重为常权重。结合电缆接头绝缘劣化过程呈先缓慢劣化后快速劣化再到绝缘趋于失效的基本变化规律，构建状态变权函数进而对恶劣指标的权重进行修正，修正后的权重最终用于综合评估；在评估决策方面，本发明采用基于灰色关联分析与集对分析结合的综合评价模型对电缆中间接头绝缘状态进行评估。
16.与现有技术相比：（1）本发通过获取接头运行时的实时数据集，利用实时数据集提取表征接头绝缘状态的特征集用于绝缘评估，使评估结果能实时反映接头绝缘状态。
17.（2）针对单一的信息评估接头绝缘状态，评价得到的结果可能和电力电缆的实际运行状况相差很远，可能会产生较大的偏差的问题，本发明使用多指标多状态信息对电缆接头进行状态评价，使评估结果全面、准确。
18.（3）本发明在权重确定方面，利用改进的层次分析法确定主观权重，避免了传统方法需要进行多次一致性检验和校正，使得评估过程工作量较大的问题，利用critic法确定指标的客观权重，再应用最小鉴别信息原理对主客观权重进行组合赋权，避免主观权重带来的主观随意性误差和客观权重偏离专家意见的缺点。最后结合接头绝缘老化规律建立惩罚性状态变权函数对组合权重进行修正，得到的变权权重更符合电缆接头实际运行情况。
19.（4）本发明采用集对分析和灰色关联分析结合的评价模型，集对分析将随机性和模糊性联系起来考虑，是一种更具有普遍性，能简单、直观地把定性的问题转为定量的问题，对于处理电缆接头模糊信息的不完整等不确定性的问题上具有优势；而利用灰色系统理论中的绝对关联度概念计算差异不确定系数i，遵从差异度系数取值的一般标准，合理性高。集对分析和灰色关联分析结合的评价方法能较好地解决因样本容量小且线性关系不明显而难以分析的问题。
附图说明
20.图1为本技术实施例中提供的一种电缆中间接头绝缘状态实时评估方法实施例的流程示意图；图2为本技术实施例中提供的一种电缆中间接头绝缘状态实时评估系统实施例的结构示意图；图3为本技术实施例中提供的一种中间接头测量传感器装置分布示意图；图4为本技术实施例中提供的一种中间接头t1、t2、t3横截面上传感器分布示意图；图5为本技术实施例中提供的一种改进层次分析法的指标体系示意图。
21.标号：1、中间接头外表面温度测量点1；2、中间接头外表面温度测量点2；3、中间接头外表面温度测量点3；4、环境温度测量点；5、环境湿度测量点；6、高频电流传感器；7、电缆中间接头；t1、t2、t3分别代表不同位置的中间接头径向横截面。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
23.请参阅图1，本技术实施例中提供的一种电缆中间接头绝缘状态实时评估方法，包括：步骤101、获取中间接头实时的运行状态信号，对运行状态信号进行数据挖掘得到中间接头的若干个评估特征量并作为评估指标，采用相对劣化度对评估指标进行标准化处理；（1）电缆中间接头运行状态量数据采集与处理根据现场实际情况，确定待评估接头个数m，m≥1；在评估特征量方面，本发明采用在线监测技术获取中间接头的运行状态量数据，使其评估结果符合接头实际运行情况，设计一种中间接头绝缘状态在线监测装置，监测的信号主要是：局部放电信号、中间接头外表面温度信号、环境温度信号、环境湿度信号。从监测的信号中利用数据挖掘技术提取13项评估特征量用于表征接头绝缘状态；关于电缆中间接头绝缘状态在线监测装置、评估特征量选取和相应数据处理方面，具体步骤如下：（a）中间接头绝缘状态在线监测装置本发明提出一种电缆中间接头绝缘状态在线监测装置，能实时采集中间接头外表面温度、局部放电、环境温度和环境湿度。具体如图3、4所示。
24.图3中，1，2，3是在接头轴向方向下同一水平线的中间接头外表面温度测量点，位置为等间距分布，其中2是中间接头外表面中心处；4，5分别是环境温度测量点、环境湿度测量点；6是高频电流传感器，监测中间接头局部放电信号；7代表电缆中间接头。t1、t2、t3分别代表不同位置的中间接头径向横截面，在横截面上分布沿径向每隔120
°
的接头外表面温度测量点，如图4所示。
25.图4中，1代表中间接头沿径向的横截面，2、3、4是每隔120
°
布置的温度传感器，它们的作用和图3的1，2，3温度测量点相同，都是测量中间接头不同位置的外表面温度。图3中，接头外表面的温度传感器采用ds18b20数字式温度传感器，无需进行a/d转换，直接输出数字信号，即在t1上每个传感器测量的数据设为t11，t12，t13；t2上为t21,t22,t23；t3上为t31,t32,t33。其中t11，t21，t31在沿轴向同一基准线上，其他t12，t22，t32和t13，t23，t33分别在另外两条基准线上，即tij为第i个截面第j基准线上传感器测量的温度值。
26.（b）评估特征量的选取对步骤（a）的监测信号进行数据挖掘得到评估特征量，选取的评估特征量分别是中间接头外表面相对温升特征集、接头外表面与环境的相对温升特征量、环境温湿度特征量、局部放电特征集。评估特征量的选取理由与求取方式如以下步骤所示。
27.1）中间接头外表面相对温升特征集理论上，接头导体温度超过允许值时会导致接头绝缘寿命的缩减，因此接头导体温度是一个与接头绝缘密切相关的物理量，但在实际工程应用中，在接头线芯处安装传感器会破坏接头的结构从而影响其绝缘性，基于该点特性的考虑，使用容易测量的接头外表面温度表征接头绝缘状态是常用的方法。中间接头外表面温度分布不均匀，但一个合格的中间接头运行时三相电缆在同一截面上相与相之间的温度相差不大。在接头沿轴向方向的同一基准线上，接头外表面温度分布往往呈现接头中间温度高，两侧温度逐渐降低的趋势，温度最大值与最小值之间的差值小于允许阈值。
28.中间接头外表面相对温升特征量主要有两个，一个是中间接头外表面相间相对温升值，表示三相电缆相与相之间的温差，如有温差过高表明温度高的区域出现故障，其计算如公式（1）所示：（1）上式中代表第i个截面相间最大温差值，代表第i个截面3个温度传感器中检测温度最大值，代表第i个截面3个温度传感器中检测温度最小值，是i个截面中相间温差最大值。式中单位为℃。
29.另一个是中间接头外表面轴向相对温升值，如有温差过高表明温度高的区域出现故障，计算公式如（2）所示。
30.（2）上式中代表第j个基准线上最大温差值，指的是第j基准线上3个温度传感器中检测温度最大值，指的是第j基准线上3个温度传感器中检测温度最小值，是j个基准线中轴向温差最大值，式中单位为℃。
31.2）接头外表面与环境的相对温升特征量接头外表面温度随着环境温度的上升而上升，但外表面温度与环境温度之间的温
差往往是固定不变的，根据这个特点设置接头外表面与环境的相对温升特征量。
32.设接头外表面与环境的相对温升特征量为，其值为接头上温度传感器测量温度最大值与环境温度的差值，结合图3分析有计算公式如（3）所示。
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（3）3）环境温湿度特征量环境温度影响电缆的长期允许载流量，当温度越高，长期允许载流量越低，当电缆工作电流超过长期允许载流量时，接头导体过热导致绝缘老化的发生。因此环境温度是一个间接影响接头绝缘的评估特征量。环境温度由图3中4号温度传感器检测得出，传感器采用sht20温湿度传感器，能直接输出数字信号；电缆中间接头采用密封结构避免水分进入，但由于季节、负荷等因素变化会使电缆接头热胀冷缩产生呼吸作用，将外界环境水分吸入，如果接头附近环境湿度高，会显著加剧电缆接头复合界面受潮的概率，使得潮气和迁移水分在界面凝结很高的介电常数水珠，引起绝缘层表面闪络，甚至导致沿面击穿。电缆接头的呼吸作用实质是密封装置热胀冷缩带来的，因此呼吸作用无法避免，但如果能使接头附近环境湿度降低，尽量使得接头吸入较少水分，能有效避免接头发生沿面放电的现象。因此环境湿度也是一个影响电缆接头绝缘的重要因素。环境湿度由图3中5号湿度传感器检测，采用的传感器为sht20温湿度传感器。
34.4）局部放电特征集局部放电与中间接头绝缘状况密切相关，当电缆中间接头存在集中性缺陷时，如绝缘存在气泡、杂质、毛刺、划痕等缺陷时，这些缺陷在高压电场的作用下会产生局部放电。或者绝缘在电、热、酸碱等因素作用下老化时，绝缘结构改变，也会形成局部缺陷从而引发局部放电。局部放电发展时不断烧蚀周围绝缘材料，形成放电通道，渐渐形成电树枝，当电树枝发展到一定程度时会击穿电缆中间接头。运行经验表明中间接头故障大多是由于电击穿造成的，因此对局部放电信号的检测与分析是评估中间接头绝缘状态的一个重要组成部分。
35.本发明采用图3中的6号卡钳式高频电流传感器来获取局部放电信号，并对局部放电信号进行滤波去噪，衰减放大，a/d转换，特征提取步骤后获得局部放电特征集。所选取的特征值有局放幅值特征量和对应的局放趋势特征量。其中局放幅值特征量为放电重复率n、最大放电能量、总放电能量、最大放电量；局放趋势特征量为放电重复率变化趋势、最大放电能量变化趋势、总放电能量变化趋势、放电量变化趋势。特征值的物理意义与计算公式的具体解释如下：放电重复率n是指一秒内局部放电次数，随着中间接头绝缘的不断劣化，局部放电现象越剧烈，放电重复率也越高，计算公式如式（4）所示；
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（4）式中m代表检测工频周期总数，代表第s个检测工频周期放电次数。
36.最大放电能量是指检测周期内所有局放信号的局部放电能量值的最大值，其中是指检测周期内第i次放电脉冲的能量，局部放电对绝缘的破坏伴随着能量交换，越大，说明局放现象对接头绝缘的破坏越严重；总放电能量是指检测周期内所有局放信号的局部放电能量值的总和，随着绝缘劣化的加剧，越往后的放电时刻总放电能量越大，可以作为接头内局放信号总体强度的参考；最大放电量代表检测周期内所有局放信号的局部放电量值的最大值，由于接头的绝缘劣化往往伴随较大局部放电量的局部放电现象，该值可直观反映出接头绝缘损坏的严重程度。它们的计算公式如下式（5）。
37.（5）式（5）中表示检测周期内第i次放电脉冲的放电量，表示对应的外施电压的瞬时值，n代表检测周期内的总放电次数。
38.局部放电趋势特征值分析主要用到的方法是sen+mann-kendall检验法，该方法主要分析较长一段时间内局部放电特征值序列的趋势变化。具体步骤如下：设当前检测时刻（统计评估单位）为第n个统计放电时刻，结合之前的n-1个放电时刻组成样本数为n的局部放电时间序列。sen趋势度计算公式为：（6）式（6）median为取中值函数。趋势度》0时，时间序列呈上升的趋势，反之呈下降的趋势。sen趋势度本身不能实现序列趋势显著性判断，所以要结合mann-kendall检验法完成序列趋势显著性检验。mann-kendall检验法的原理如下：检验统计量s公式如下：
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（7） （8）本发明中，时间序列长度，统计量s近似服从标准正态分布，使用检验统计量z进行趋势检验，z值由公式（9）所示：
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（9）（10）上两式中，是检验统计量s的方差，n是时间序列长度，m是序列中结（重复出现的数据组）的个数，是结的宽度（第i组重复数据中重复数据的个数）。
39.随着中间接头的不断劣化，各个表征中间接头绝缘状态的特征值（越小越优型指标）越来越大，越往后的放电时刻的数据要比前面的放电时刻数据要大，总体趋势是一个单调递增过程，即可得出。因此统计量z可以进行单边趋势检验。当z的数值大于或者等于1.65、1.96、2.58时，分别表示通过了置信度90%、95%、99%的显著性检验（微显著增加、显著增加、极显著增加）。sen+mann-kendall检验法趋势判断规则如表1所示：表1 sen+mann-kendall检验法趋势判断
（c）电缆中间接头状态量数据处理上述（a）中的中间接头绝缘状态在线监测装置每隔30min记录并存储一次数据，持续记录24小时，即一日有48组数据。每隔24小时，利用所检测到的48组数据对电缆中间接头进行评估。每一组数据按照上述步骤（b）的计算公式得出，然后综合处理48组数据得到最终输入评估模块的特征集。输入评估模块的特征集中的每一个特征值具体处理步骤如下：1）环境温湿度特征值数据处理中间接头绝缘在线监测装置一天监测48组数据，其中环境温湿度数据记录为，其中i=1,2,...,48。最终输入评估模块的数据为，，它们是平均值，代表电缆中间接头一天内所处环境温湿度的整体水平。
40.2）相对温差特征值数据处理根据步骤（b），相对温差特征值有外表面相间温差、外表面轴向温差、外表面与环境的相对温差。它们在一天内同样分别有48组数据，挑选其中最大值输入评估模块。
41.3）局部放电特征值数据处理高频电流传感器每隔30min采集一次局部放电信号，一次采集50个工频周期，在线监测装置一天采集48次，即48次放电时刻，其中特征值放电重复率、总放电能量、最大放电能量、最大放电量都是从48组数据中挑选最大值作为评估模块的输入。对应的趋势指标采用sen+mann-kendall检验法综合处理长度为48的局放序列，得到的结果作为评估模块的输入。
42.（2）评估特征值的标准化处理引入相对劣化度对评估特征值进行标准化处理，相对劣化度的概念是指当前实测
状态与中间接头绝缘故障状态相比的劣化程度，其取值范围为[0 1]，劣化度越靠近1表明接头绝缘劣化状态越接近故障状态。本发明的评估指标为越小越优型指标，因此劣化度计算公式如式（11）所示。
[0043]
（11）式中yi为第i个评价指标的劣化度，xi为第i个指标的监测值，x
imin
、x
imax
分别是第i个指标的下阈值和上阈值（或者说是正常值和故障值）。（应用于不同类型电缆接头，应根据实际情况，由专家经验或预防性试验规程、交接试验规程得出相应的阈值）本发明各个指标的上、下阈值的取值的一个例子（电缆本体型号yjv-8.7/15-3
×
70，冷缩中间接头型号jls-8.7/15-1
×
70）如表2所示：表2 各评估指标的上、下阈值步骤102、从评估指标中筛选出第一决定性指标和第二决定性指标，其中，决定性指标为直接表征中间接头绝缘状态的评估特征量；（3）中间接头绝缘状态初级评价为了减少整个评价系统的工作量，本发明在实施综合评价之前先进行初级评价，具体步骤如下：1）划分指标为决定性指标与非决定性指标因为自身因素指标随着中间接头绝缘状态的变化而变化，能直接表征中间接头绝缘状态，而外界因素指标是通过长期的影响从而间接影响中间接头绝缘状态，本发明将能直接表征中间接头绝缘状态的自身因素指标划分为决定性指标，将外界因素指标划分为非决定性指标；其中自身因素指标如外表面相间温差、轴向温差、外表面与环境的相对温差、放电重复率、最大放电能量、总放电能量、放电量这些幅值指标划分为第一决定性指标；
放电重复率趋势、最大放电能量趋势、总放电能量趋势、放电量趋势这些趋势指标划分为第二决定性指标；环境温度、环境湿度划分为非决定性指标。
[0044]
步骤103、判断第一决定性指标是否超过预设阈值，若是，判定中间接头绝缘状态为严重老化，否则，判断第一决定性指标是否在预设范围内，若是，执行步骤104，否则，执行步骤105；步骤104、判断第二决定性指标是否超过预设阈值，若是，判定中间接头绝缘状态为严重老化，否则，执行步骤105；2）决定性指标评价划分中间接头绝缘状态评价等级为“正常”，“异常”，“严重”，第一决定性指标超过限值时，直接输出评价结果为“严重”，本发明规定第一决定性指标中任一指标劣化度值大于0.8时，直接输出结果为“严重”；当第一决定性指标中放电重复率、最大放电能量、总放电能量、放电量这四个指标的任一项劣化度值大于0.4，小于0.8时，判断对应的趋势指标劣化度值是否大于0.8，若大于0.8，则意味着该特征量虽然幅值水平未达到严重的情况，但发展趋势迅猛，极有可能在不久后突破到严重的情况，因此直接输出为“严重”。以上两种情况无需再进行权重确定与综合评价的步骤，可大大减少评估系统的工作量；余下情况可进行权重确定与综合评价的步骤。
[0045]
步骤105、采用改进后的层次分析法确定评估指标的主观权重，采用改进后的critic法确定评估指标的客观权重，应用最小鉴别信息原理对主观权重和客观权重进行组合赋权得到组合权重，建立惩罚性状态变权函数并利用变权函数对组合权重进行修正得到评估指标的变权权重；（4）改进层次分析法确定主观权重传统的层次分析法采用“九标度法”判断指标之间的相对重要程度，这有利于指标数目众多的指标体系根据指标的重要性进行权重分配，但容易导致判断矩阵阶数大，可能出现判断矩阵不一致的现象，需要进行多次一致性检验和校正，使得评估过程工作量较大。针对该问题，本发明应用改进层次分析法进行修正，具体步骤如下：1）指标体系的搭建采用步骤（1）中的评估特征量构建表征中间接头绝缘状态的指标体系，可分为目标层、准则层、指标层。具体划分如图5所示：图5中，相对温升g1、局放趋势g2、局放幅值g3是电缆中间接头自身状态因素，能直接表征接头绝缘状态，外界环境因素g4是间接影响接头绝缘的外界因素。
[0046]
2）构造判断矩阵。
[0047]
采用传统的“九标度法”构造判断矩阵，有，判断矩阵为方阵，且为第i个因素相对第j个因素的重要程度，有。根据图5的指标体系，需要构造5个判断矩阵（x=1，2，3，4，5），m为不同判断矩阵的对应阶数。
[0048]
3）构造反对称矩阵，最优传递矩阵，拟优一致矩阵。
[0049]
根据判断矩阵构造反对称矩阵，即，有；再构造反对称矩阵的最优传递矩阵，有，且，其中；最后根据最优传递矩阵构拟优一致矩阵，，有。拟优一致矩阵满足一致性条件，根据该矩阵就可以计算各层次因素之间的相对权重，无需再进行一致性检验，大幅减少评估工作量。
[0050]
4）确定层次中各因素的权重对拟优一致矩阵进行列归一化，再将归一化的各列相加，最后将相加得到的向量中每个元素除于m即可得到权重向量。具体计算公式如式（12）所示：
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（12）上式中为同一层次第i因素的权重。m为同一层次的因素个数。
[0051]
经过上述4个步骤可得出表征中间接头绝缘状态的各指标权重，本发明应用改进层次分析法确定的指标权重结果如表3所示：表3 改进层次分析法确定的指标权重最终，结合表3得到每一项底层指标项对目标层（中间接头绝缘状态）的常权权重，如公式（13）所示：
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（13）式（13）中，为准则层第i项因素下的指标层第j个指标对目标层的权重值。
[0052]
则整体的底层指标项对目标层的权重为：结合表3可得本发明的一个常权例子如下：={0.0439,0.0439,0.0452,0.1173,0.1173,0.2398,0.0586,0.0587,0.0587,0.1202,0.0294,0.0449,0.0221}
（5）critic法确定指标的客观权重critic法基于评价指标的对比强度和指标之间的冲突性来综合衡量指标的客观权重。它的具体步骤如下：1）假设有m个接头，n项评价指标，形成原始指标数据矩阵，应用公式（14）对原始矩阵进行归一化处理，形成归一化指标数据矩阵。
[0053]
对于越小越优型指标有：，
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（14）式（14）中为第i个接头第j项指标的实际测量值，为相应的归一化处理后的值。
[0054]
最终形成归一化指标数据矩阵：2）计算均值和标准差：
ꢀꢀ
（15）3）计算指标的冲突性用两个指标之间的相关系数进行表示，如式（16）所示：（16）式（16）中为x指标与y指标的相关系数；为第i个指标与第j个指标的相关系数；分别为两个指标的第i个取值；，分别为两个指标的取值平均值，等同于式（15）的指标均值；m为指标取值个数，即有m个接头；为第j个指标与其他n个
指标的冲突性量化结果。
[0055]
4）计算指标所含信息量和相应客观权重：
ꢀꢀ
（17）式（17）中是第j个指标的客观权重。
[0056]
（6）基于最小鉴别信息原理的组合赋权设改进层次分析法得到的主观权重向量为，critic法得到的客观权重向量为，组合赋权得到的组合权重向量为w。最小鉴别信息（mdi）原理描述的是两个概率分布之间的差异性，根据mdi原理，组合权重wi应尽可能接近主观权重和客观权重，而不偏重其中任意一项。依据最小鉴别信息原理建立目标函数为：求解此优化模型，构建拉格朗日函数为：有解得组合权重wi如公式（18）所示：（18）式（18）中，为拉格朗日函数，为拉格朗日乘数（常数），wi，，分别为第i项指标的组合权重，主观权重，客观权重。
[0057]
（7）变权函数修正权重步骤（6）的组合权重为常权重，常权虽然能体现评价指标的相对重要性，但是它并
不能反映评价对象的数据特点，即没有考虑各评价指标间的均衡性问题。如在表征中间接头绝缘状态的自身因素中，评价指标“放电量”相对于其它评价指标，其重要程度不高，权重小，但当放电量严重偏离正常值时，也会导致中间接头绝缘劣化严重。在应用常权的综合评价过程中，当其他指标均处于最优值附近且权重大时会导致“放电量”指标信息被淹没，最终评价结果为“正常”状态，这明显是不合理的。为了减少常权决策带来的偏差，本发明引用变权思想对权重进行修正，即指标的权重值随着指标值的变化而变化。
[0058]
为使权重的修正贴近实际情况，本发明针对于直接表征中间接头绝缘状态的自身因素指标，如相对温升、局放趋势、局放幅值，建立了相应的状态变权函数；对外界因素指标建立另一种状态变权函数。具体步骤如下：1）结合接头绝缘老化规律建立惩罚性状态变权函数直接表征中间接头绝缘状态的评价指标如图5所示，有外表面相间温差、轴向温差、外表面与环境的相对温差、放电重复率趋势、最大放电能量趋势、总放电能量趋势、放电量趋势、放电重复率、最大放电能量、总放电能量、放电量共11项指标，式（18）得到的组合权重wi，（i=1,2，...，11）分别代表上述指标的权重，分别代表环境温度、环境湿度的组合权重。
[0059]
接头绝缘老化过程往往呈现先缓慢老化后快速老化再到绝缘趋于失效状态的基本变化规律，即绝缘老化前期，特征量（指标）数据变化轻微；绝缘老化中期，劣化加剧，特征量幅值与变化趋势都有较大幅度增长；绝缘老化后期，特征量数据均有明显的突变，幅值大幅度升高，变化趋势极其明显。
[0060]
中间接头自身状态特征量的变化规律也符合上述绝缘老化规律，即特征量的劣化度越大时，表明接头绝缘劣化越严重，因此相应的权重变化有非线性增长的特点。根据这个特点建立惩罚性状态变权函数如式（19）所示：特点建立惩罚性状态变权函数如式（19）所示：
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（19）式（19）中，是第i个指标的劣化度值。是第i个指标的状态变权函数。，为评价策略。，为劣化度的阈值警界，即劣化度数据的否定水平，当第i项指标劣化度值小于等于时，该指标对应的权重无变化；当第i项指标劣化度值大于而小于等于时，该指标的权重随劣化度而线性增长；当第i项指标劣化度值大于时，对应权重呈指数增长。为惩罚因子且，主要影响指标的均衡性，当越大时表明越不能容忍某些指标的严重畸变。
[0061]
考虑到多数电缆中间接头是处于正常运行状态，式（19）的状态变权函数不设激励参数，只设立惩罚参数针对严重偏离正常值的劣化指标。通过反复计算，函数各参数值分别取，，，，。
[0062]
2）针对环境因素指标建立惩罚性状态变权函数
环境温度、环境湿度这两个间接影响中间接头绝缘的外界因素指标，建立的惩罚性变权函数为式（20）所示：性变权函数为式（20）所示：（20）式（20）中为劣化度的阈值警界，即劣化度数据的否定水平，当时，不对指标进行惩罚；当时，越大，对应的权重也相应变大，从而达到惩罚的目的。为惩罚因子，取值越大，对高于否定水平的指标惩罚越重。本发明对式（20）的函数各参数取值为，。
[0063]
3）中间接头指标综合变权模型通过最小鉴别信息原理求得的组合权重为，状态变权向量为，变权综合向量为，可由式（21）计算的到。
[0064]
ꢀꢀ
（21）式（21）中为各指标相对应的常权与状态变权向量的hadamard乘积。
[0065]
综合以上步骤得到用于综合评价的最终权重。
[0066]
步骤（4）、（5）、（6）、（7）是本发明的权重确定模块。
[0067]
步骤106、基于变权权重，采用集对分析对评估指标的数据进行处理得到同异反联系数，引入灰色关联分析法去除差异度系数i的不确定性，得到综合联系度从而对中间接头绝缘状态进行评估。
[0068]
（8）灰色关联分析和集对分析结合的综合评价模型基于灰色关联分析的集对分析方法就是：用集对分析对中间接头指标集数据进行处理得到相应的同异反联系数，同时引入灰色关联分析法解决差异度系数i的不确定性问题，最终得到综合联系度用于中间接头绝缘状态评估的方法。具体步骤如下：（a）灰色关联分析法确定同一度、差异度和对立度1）数据无量纲化处理实测数据矩阵（t代表待评价的评价时段数，即天数；m代表中间接头个数；n代表评价指标个数）用公式（11）进行无量纲处理，得到相应的标准化矩阵，即如公式（22）所示：（22）
标准化矩阵中的每一行都为比较数列，有m个接头即有m行比较数列。比较数列用表示。
[0069]
参考数列应该是一个理想的比较标准，一般以各指标的最优值或最劣质构成参考数列。指标同样经过公式（11）进行无量纲化处理。本发明设有s级评价标准序列（参考数列），每级评价标准包含n项评价指标。如公式（23）所示。
[0070][0070]
（23）每级评价标准的制定应按实际情况制定。本发明有3级评价标准序列，设：2）灰色关联系数的计算（24）式（24）中为比较数列与参考数列的灰关联系数，，即为比较数列与参考数列在第j项指标差值的绝对值。
[0071]
而：而：分别为的四级最小值和四级最大值，为分辨系数，一般取值0.5。
[0072]
3）灰色关联度的计算（25）式中为第t天第i个接头对等级k的灰关联度，为变权后的j指标的权重。
[0073]
4）集对分析同一度、差异度和对立度的计算本发明设有三种等级，即有，，，集对分析是对集对进行同异反特性分析，本文是将待评价接头与评价等级标准构成集对，在研究电缆中间接头绝缘状态的具体问题下建立灰色关联分析的联系度表达式。
[0074]
集对分析原理如公式（26）所示：
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（26）式（26）中为第i个接头的联系度，为集对的同一度，在本发明中意为第i个接头的比较序列与第i级评价标准序列（参考序列）的相似度，的取值越大表明接头绝缘状态越接近i级标准；b为集对的差异度，在本发明中意为第i个接头的比较序列与第ii级评价标准序列（参考序列）的相似度；c为集对的对立度意为第i个接头的比较序列与第iii级评价标准序列（参考序列）的相似度（对立度）；i 为差异度系数，代表集对中微观层次上的不确定性，其取值范围为[-1，1]；j为对立度系数，一般取值为-1；本发明设有三种等级，即有，，，a、b、c的取值结合灰色关联分析法可得，如公式（27）所示：
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（27）（b）灰色关联分析法确定差异度系数i1）绝对关联度计算用灰色关联分析法确定差异度系数i的思想是i的值受到a、b、c值的约束作用，将每一个集对的a、b、c求出，然后将a、b、c分为b、a和b、c两组，将差异度数组b作为参考数列，同一度数组a和对立度数组c作为比较数列，分别计算这两个数组的灰色关联系数。
[0075]
设比较数列为，参考数列为，参考数列与比较数列的关联系数分别为和，它们的计算公式如下：（28）式中为第t天第i个接头参考数列与对应比较数列的关联系数，，，分别是的二级最小值和二级最大值，是分辨系数，一般取值为0.5。
[0076]
绝对关联度计算公式为：
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（29）式中是比较数列与参考数列的关联度，是各关联系数的平均值，因为k=a、c，可得到，。
[0077]
2）差异度系数i的计算差异度系数i的取值范围为[-1，1]，当i在(0,1]取值时，表示差异度向同一度转化，当i在[-1,0)取值时，表示差异度向对立度转化，表示为差异度与同一度的密切关系，表示为差异度与对立度的密切关系。
[0078]
i的值受到a、b、c值的约束作用，将、进行归一化处理得到、，i的取值为，即将b按照、的相对大小分配给a、c，具体公式如下：
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（30）ui是综合联系度，其值越大表明接头绝缘越好，其值越小表明接头绝缘状态越差，ui的取值范围为[-1，1]。
[0079]
3）确定中间接头绝缘等级根据均分原则将ui的取值范围[-1，1]分为三个子区间，分别为(0.333,1]、[-0.333,0.333]、[-1,-0.333)，当ui∈(0.333,1]时，中间接头绝缘等级处于i级，即“正常”；当ui∈[-0.333,0.333]时，中间接头绝缘等级处于ii级，即“异常”；当ui∈[-1,-0.333)时，中间接头绝缘等级处于iii级，即“严重”。
[0080]
综上步骤（1）~（8）本发明可实现对电缆中间接头绝缘状态的评估。
[0081]
本技术实施例提供的一种电缆中间接头绝缘状态实时评估方法，1）设计了一种电缆中间接头在线监测装置获取接头运行时的实时数据集，利用实时数据集提取表征接头绝缘状态的特征集用于绝缘评估，使评估结果能实时反映接头绝缘状态；2）针对单一的信息评估接头绝缘状态，评价得到的结果可能和电力电缆的实际运行状况相差很远，可能会产生较大的偏差的问题，本发明使用多指标多状态信息对电缆接头进行状态评价，使评估结果全面、准确；3）本发明在权重确定方面，利用改进的层次分析法确定主观权重，避免了传统方法需要进行多次一致性检验和校正，使得评估过程工作量较大的问题，利用critic法确定指标的客观权重，再应用最小鉴别信息原理对主客观权重进行组合赋权，避免主观权重带来的主观随意性误差和客观权重偏离专家意见的缺点。最后结合接头绝缘老化规律建立惩罚性状态变权函数对组合权重进行修正，得到的变权权重更符合电缆接头实际运行情
可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0087]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0088]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0089]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0090]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（英文全称：read-only memory，英文缩写：rom）、随机存取存储器（英文全称：random access memory，英文缩写：ram）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0091]
以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。