CN109490655A - 一种利用计算机程序检测电缆绝缘老化程度的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用计算机程序检测电缆绝缘老化程度的方法，包括如下步骤：将待测交联聚乙烯电缆置于老化环境中，对电缆的各老化参数进行采样，得到老化参数的初始值，并将初始值传送至数据处理器；数据处理器对初始值进行处理，并将计算得到的老化值传送到显示器上显示，同时将各老化参数的老化值传送至状态评估器；状态评估器将接收到的各老化参数的老化值与事先设定的误差阈值进行比较，并根据比较结果判断电缆老化状态，同时将判断结果传送到显示器上显示。本发明还公开了一种实施上述方法的检测装置。本发明的方法克服了单一老化指标对评判结果造成的误差，对判断何时更换电缆，从而避免因电缆老化造成的事故具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘诊断技术领域，具体地说，涉及一种利用计算机程序检测电缆绝缘老化程度的方法及装置。
背景技术
交联聚乙烯(XLPE)电缆具有质量轻、制造工艺简单，安装敷设方便，电气性能和耐热性好等优点，在工厂设计中获得了广泛应用。XLPE电缆运行超过一定年限后因自身绝缘老化和外界因素影响易发生绝缘损坏。评估交联聚乙烯(XLPE)电缆老化状态对判断何时更换电缆，从而避免因电缆老化造成的事故具有重要意义。
老化测试是模拟产品在现实使用条件中，各种因素对产品老化的情况进行相应条件加强实验，可根据老化测试评估电线电缆的使用寿命。传统方法包括直流分量法、在线tanδ法、交流叠加法。直流分量法结构最为简单，无需专门电源装置，但因直流分量微弱(nA级)，易受杂散电流影响；在线tanδ法能够反映电缆普遍性缺陷，对个别集中缺陷不明显；交流叠加法对电缆局部劣化敏感，然而需要使用高频交流源，对装置容量要求高，且以上试验方法单纯检测电缆老化的某一参数，易出现较大误差，易受外部环境及检测仪器影响，从而影响准确率，且试验环境与实际工况有较大差别，另外试验装置便捷性不高。
发明内容
为解决现有技术存在的单一老化指标对评判结果造成的误差较大、装置便捷性不高的技术问题，本发明提供了一种利用计算机程序检测电缆绝缘老化程度的方法。
本发明提供的利用计算机程序检测电缆绝缘老化程度的方法包括如下步骤：
将待测交联聚乙烯电缆置于老化环境中，分别通过绝缘电阻传感器、泄漏电流传感器、损耗正切角传感器和绝缘电导传感器对电缆的老化参数绝缘电阻、泄漏电流、损耗正切角和绝缘电导进行采样，得到每种老化参数的初始值，并将初始值传送至数据处理器；
数据处理器通过数据处理程序，对初始值进行误差数据剔除、归一化、权重分配和矩阵运算处理，并将计算得到的绝缘电阻老化值、泄漏电流老化值、损耗正切角老化值和绝缘电导老化值传送到显示器上显示，同时将各老化参数的老化值传送至状态评估器；
状态评估器通过数据比较程序，将接收到的各老化参数的老化值与事先设定的反映电缆出厂时产品合格的各老化参数的误差阈值进行比较，并根据比较结果判断电缆老化状态，同时将判断结果传送到显示器上显示。
本发明中的数据处理程序和数据比较程序涉及的数学处理方法如下：
1)误差数据剔除
误差数据剔除函数为：
|xn-1-xn+1|≤|xn+1-xn|
xn+1,xn,xn-1分别为第n+1，n，n-1次电缆老化参数采样初始值，老化参数共四种分别为：绝缘电阻、泄漏电流、损耗正切角和绝缘电导。
2)归一化处理
归一化函数为：
其中，x′为归一化后采样参数初始值的归一化值，x为采集老化参数的初始值，xmax,xmin为采集老化参数的最大初始值和最小初始值。
对四种老化参数各自进行n次采样，得到归一化值x′的n行4列矩阵M：
M＝[x′11 x′12 x′13 x′14；
x′21 x′22 x′23 x′24；
…………………………；
…………………………；
x′n1 x′n2 x′n3 x′n4]
M为参数矩阵，x′11～x′n1为第一采样点至第n采样点归一化后所得绝缘电阻的归一化值；
x′12～x′n2为第一采样点至第n采样点归一化后所得泄漏电流的归一化值；
x′13～x′n3为第一采样点至第n采样点归一化后所得损耗正切角的归一化值；
x′14～x′n4为第一采样点至第n采样点归一化后所得绝缘电导的归一化值。
通过上述对每种老化参数的初始值进行误差数据剔除和归一化处理，得到了每种老化参数的归一化值。
3)权重分配处理
目的在于通过对每种老化参数的归一化值采用熵权法进行权重分配处理，得到每种老化参数的权重值。
第i行参数指标值的比重pi：
计算第i项子指标的熵值：
其中，m为测量参数量。
引入效用值(即差异性系数)：
gi＝1-ci。
其中权重分配为：
其中，wi为各老化参数的权重值，对四种老化参数各自进行n次采样，得到权重值wi的n行4列矩阵W：
W＝[W11 W12 W13 W14；
W21 W22 W23 W24；
……………………；
……………………；
Wn1 Wn2 Wn3 Wn4]
W11～Wn1为第一采样点至第n采样点绝缘电阻的权重值；W12～Wn2为第一采样点至第n采样点泄漏电流的权重值；W13～Wn3为第一采样点至第n采样点损耗正切角的权重值；W14～Wn4为第一采样点至第n采样点绝缘电导的权重值。
4)对归一化值和其对应的权重值乘积的处理
目的在于将每种老化参数的归一化值和其对应的权重值相乘，得到每一种老化参数的积值，即绝缘电阻积值、泻漏电流积值、损耗正切角积值和绝缘电导积值。
将每种老化参数的归一化值x′和其对应的权重值wi相乘，得到每一种老化参数的积值Si，经n次采样得到一个n行4列的Sn矩阵：
Sn＝[x′11*W11 x′12*W12 x′13*W13 x′14*W14；
x′21*W21 x′22*W22 x′23*W23 x′24*W24；
……………………………………………………；
……………………………………………………；
x′n1*Wn1 x′n2*Wn2 x′n3*Wn3 x′n4*Wn4]
x′11*W11～x′n1*Wn1为第一采样点至第n采样点绝缘电阻的积值；x′12*W12～x′n2*Wn2为第一采样点至第n采样点泄漏电流的积值；x′13*W13～x′n3*Wn3为第一采样点至第n采样点损耗正切角的积值；x′14*W14～x′n4*Wn4为第一采样点至第n采样点绝缘电导的积值。
5)对Sn矩阵进行数学运算
对Sn矩阵中n×4个积值按列分别进行如下矩阵运算：
Sn(n,1)-Sn-1(n-1,1),Sn(n,2)-Sn-1(n-1,2),Sn(n,3)-Sn-1(n-1,3),Sn(n,4)-Sn-1(n-1,4)，分别得到四种老化参数的绝缘电阻老化值、泄漏电流老化值、损耗正切角老化值和绝缘电导老化值。
6)比较判断
设定上述四种矩阵运算的误差阈值分别为e1，e2，e3和e4，误差阈值是表征电缆出厂时产品合格的参数。
如果矩阵Sn(n,1)-Sn-1(n-1,1),Sn(n,2)-Sn-1(n-1,2),Sn(n,3)-Sn-1(n-1,3),Sn(n,4)-Sn-1(n-1,4)结果均小于其相应的误差阈值e1，e2，e3和e4，则表示电缆状态良好，不需更换，老化状态显示器则显示“正常”。
如果Sn(n,1)-Sn-1(n-1,1),Sn(n,2)-Sn-1(n-1,2),Sn(n,3)-Sn-1(n-1,3),Sn(n,4)-Sn-1(n-1,4)中有一个老化值大于其相应的误差阈值，则表示电缆状态稍差，需考虑更换，老化状态显示器则显示“轻微”。
如果Sn(n,1)-Sn-1(n-1,1),Sn(n,2)-Sn-1(n-1,2),Sn(n,3)-Sn-1(n-1,3),Sn(n,4)-Sn-1(n-1,4)中有两个以上大于其各自的误差阈值时，则电缆状态很差，应立即更换，老化状态显示器则显示“严重”。
为了实施本发明提供的利用计算机程序检测电缆绝缘老化程度的方法，本发明还提供了一种检测装置：该装置包括交流电源、老化恒温箱、载有数据处理程序的数据处理器、载有数据比较程序的状态评估器、绝缘电阻显示器、泄漏电流显示器、损耗正切角显示器、绝缘电导显示器和老化状态显示器；老化恒温箱内安装有绝缘电阻传感器、泄漏电流传感器、损耗正切角传感器和绝缘电导传感器，各传感器均通过数据线与数据处理器连接，数据处理器通过数据线分别与绝缘电阻显示器、泄漏电流显示器、损耗正切角显示器、绝缘电导显示器连接和状态评估器连接，状态评估器通过数据线与老化状态显示器连接。
本发明利用计算机程序对同时采集的绝缘电阻、泄漏电流、损耗正切角和绝缘电导四种老化参数进行特定的数学处理，快速简洁地对电缆的老化程度做出准确的判断，克服了单一老化指标对评判结果造成的误差，对判断何时更换电缆，从而避免因电缆老化造成的事故具有重要意义。同时本发明的检测装置结构简单，携带方便。
附图说明
图1为本发明检测方法的流程示意图；
图2为本发明检测装置的结构示意图。
图中：1-交流电源，2-老化恒温箱，3-数据处理器，4-状态评估器，5-绝缘电阻显示器，6-泄露电流显示器，7-损耗正切角显示器，8-绝缘电导显示器，9-老化状态显示器，10-绝缘电阻传感器，11-泄露电流传感器，12-损耗正切角传感器，13-绝缘电导传感器，14-电源线，15、16、17、18、19、20、21、22、23、24-数据线，25-电力电缆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，如图1所示：
步骤一：首先通过各类传感器对电力电缆的老化参数绝缘电阻、泄漏电流、损耗正切角和绝缘电导进行采样，得到每种老化参数的初始值，并将初始值传送至数据处理器；
步骤二：数据处理器接收每种老化参数的初始值，通过其载有的数据处理程序，对初始值进行数学处理，并将绝缘电阻老化值、泄漏电流老化值、损耗正切角老化值和绝缘电导老化值传送到相应的显示器上显示，同时将各老化参数的老化值传送至状态评估器；
步骤三：状态评估器接收来自数据处理器的数据，通过其载有的数据比较程序，将接收到的各老化参数的老化值与事先设定的反映电缆出厂时产品合格的各老化参数的误差阈值进行比较，并根据比较结果判断电缆老化状态，同时将判断结果“正常”、“轻微”或“严重”传送到老化状态显示器上显示。
图2是本发明的检测装置的结构示意图，由图可知：本发明的检测装置包括交流电源1、老化恒温箱2、载有数据处理程序的数据处理器3、载有数据比较程序的状态评估器4、绝缘电阻显示器5、泄漏电流显示器6、损耗正切角显示器7、绝缘电导显示器8和老化状态显示器9；老化恒温箱2内安装有绝缘电阻传感器10、泄漏电流传感器11、损耗正切角传感器12和绝缘电导传感器13，各传感器各自通过数据线15、数据线16、数据线17和数据线18和数据处理器3连接；数据处理器3通过数据线19、数据线20、数据线21、数据线22和数据线23分别与绝缘电阻显示器5、泄漏电流显示器6、损耗正切角显示器7、绝缘电导显示器8和状态评估器4连接，状态评估器4通过数据线24与老化状态显示器9连接。交流电源1、电源线14和电力电缆25构成测试回路。
本领域的技术人员可以清楚了解到本发明可借助软件和必需的通用硬件的方式来实现，通用硬件包括通用集成电路、通用CPU、通用存储器、通用元器件等。上述实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内对本发明的模仿，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种利用计算机程序检测电缆绝缘老化程度的方法，其特征在于：包括如下步骤：
将待测交联聚乙烯电缆置于老化环境中，分别通过绝缘电阻传感器、泄漏电流传感器、损耗正切角传感器和绝缘电导传感器对电缆的老化参数绝缘电阻、泄漏电流、损耗正切角和绝缘电导进行采样，得到每种老化参数的初始值，并将初始值传送至数据处理器；
数据处理器通过数据处理程序，对初始值进行误差数据剔除、归一化、权重分配和矩阵运算处理，并将计算得到的绝缘电阻老化值、泄漏电流老化值、损耗正切角老化值和绝缘电导老化值传送到显示器上显示，同时将各老化参数的老化值传送至状态评估器；
状态评估器通过数据比较程序，将接收到的各老化参数的老化值与事先设定的反映电缆出厂时产品合格的各老化参数的误差阈值进行比较，并根据比较结果判断电缆老化状态，同时将判断结果传送到显示器上显示。
2.一种实施权利要求1所述方法的检测装置，其特征在于：该装置包括交流电源、老化恒温箱、载有数据处理程序的数据处理器、载有数据比较程序的状态评估器、绝缘电阻显示器、泄漏电流显示器、损耗正切角显示器、绝缘电导显示器和老化状态显示器；老化恒温箱内安装有绝缘电阻传感器、泄漏电流传感器、损耗正切角传感器和绝缘电导传感器，各传感器均通过数据线与数据处理器连接，数据处理器通过数据线分别与绝缘电阻显示器、泄漏电流显示器、损耗正切角显示器、绝缘电导显示器连接和状态评估器连接，状态评估器通过数据线与老化状态显示器连接。
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