CN112051309B - 一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法及装置，该方法包括：获取直流电缆附件不同位置点的测量电位；建立直流电缆附件的仿真模型；设定仿真模型的初始电导率，进行电流场仿真，得到直流电缆附件不同位置点的仿真电位和得到电位与电导率之间的灵敏度矩阵；根据测量电位与对应的仿真电位的差值，得到差分电位向量；根据差分电位向量与灵敏度矩阵，得到差分电导率向量；根据差分电导率向量，得到不同位置点的电导率差值；若电导率差值小于预设阈值，则结合初始电导率，得到不同位置点的电导率分布值；若电导率差值不小于阈值，则重新设定初始电导率。本发明利用电阻抗成像技术，有效检测出梯度直流电缆附件的电导率分布。

Description

一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法及装置

技术领域

本发明涉及电阻抗成像技术领域，尤其涉及一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法及装置。

背景技术

在高压直流输电技术中，高压直流电缆附件作为高压直流电缆的中的重要组成部分，起到了连接不同段的电缆作用。在直流电缆系统中，附件稳态运行时，绝缘结构中场强分布与材料体积电导率成反比。为改善应力锥附近电场集中，一般采用电导率梯度分布的结构，均化绝缘结构内部的电场分布，防止因局部场强过高造成绝缘破坏，造成安全隐患。

然而，目前针对于这种电导率梯度分布的结构尚不存在无损检测方法。传统固体介质的无损检测方法包括超声检测、射线检测、磁粉检测、声发射检测、微波无损检测等技术，但这些无损检测方法均不适用于电导率梯度分布的直流电缆附件。因此，亟需研发针对梯度直流电缆附件的无损检测手段，以推动介电功能梯度材料在电力系统及特种电气设备中的应用。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法及装置，利用电阻抗成像技术，有效检测出直流电缆系统中梯度直流电缆附件的电导率分布。

为实现上述目的，本发明一实施例提供了一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法，包括以下步骤：

获取直流电缆附件不同位置点的测量电位；

建立所述直流电缆附件的仿真模型；

设定所述仿真模型的初始电导率，进行电流场仿真，得到所述直流电缆附件不同位置点的仿真电位；

根据所述仿真电位和所述初始电导率，得到所述直流电缆附件电位与电导率之间的灵敏度矩阵；

根据所述直流电缆附件不同位置点的所述测量电位与对应的所述仿真电位的差值，得到差分电位向量；

根据所述差分电位向量与所述灵敏度矩阵，得到所述直流电缆附件的差分电导率向量；其中，所述差分电导率向量为所述直流电缆附件不同位置点的电导率分布值与对应的初始电导率之间的差值组成的向量；

根据所述差分电导率向量，得到所述直流电缆附件不同位置点的电导率差值；

若所述电导率差值小于预设阈值，则根据所述电导率差值与所述初始电导率，得到所述直流电缆附件不同位置点的电导率分布值；

若所述电导率差值不小于所述阈值，则重新设定所述仿真模型的初始电导率。

优选地，所述直流电缆附件不同位置点的测量电位是通过安装在所述直流电缆附件不同位置点的电极进行采集得到的。

优选地，所述灵敏度矩阵中的每个元素的表达式为

其中，S_ij为所述直流电缆附件第i个电极与第j个电极之间的灵敏度分布，1≤i≤n，1≤j≤n，i≠j，n为直流电缆附件中电极总数，σ₀为所述初始电导率，

为当第i个电极为激励电极时在位置点(x,y)得到的仿真电位，

为当第j个电极为激励电极时在位置点(x,y)得到的仿真电位，U为施加的激励电压值，dx为x轴上的单位分量，dy为y轴上的单位分量。

优选地，所述根据所述差分电位向量与所述灵敏度矩阵，得到所述直流电缆附件的差分电导率向量，具体包括：

根据所述差分电位向量与所述灵敏度矩阵的关系式ΔV＝SΔσ，利用landweber算法进行迭代求解，直至计算收敛或达到预设的迭代次数，得到所述直流电缆附件的差分电导率向量；其中，每次迭代计算的差分电导率向量为Δσ_k+1＝Δσ_k+αS^TΔV-SΔσ_k；其中，S为所述灵敏度矩阵，ΔV为所述差分电位向量；Δσ为所述差分电导率向量；Δσ_k+1和Δσ_k分别为第k+1次迭代计算和第k次迭代计算得到的差分电导率向量，α为预设的迭代松弛系数，S^T为所述灵敏度矩阵S的转置，k≥1。

优选地，所述直流电缆附件不同位置点的电导率分布值为σ＝σ₀+Δσ；其中，σ为所述直流电缆附件某一位置点的所述电导率分布值，σ₀为所述初始电导率，Δσ为所述差分电导率向量Δσ在该位置点对应的电导率差值。

本发明另一实施例提供了一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测装置，所述装置包括：

电位获取模块，用于获取直流电缆附件不同位置点的测量电位；

模型建立模块，用于建立所述直流电缆附件的仿真模型；

仿真模块，用于设定所述仿真模型的初始电导率，进行电流场仿真，得到所述直流电缆附件不同位置点的仿真电位；

灵敏度矩阵求解模块，用于根据所述仿真电位和所述初始电导率，得到所述直流电缆附件电位与电导率之间的灵敏度矩阵；

差分电位向量计算模块，用于根据所述直流电缆附件不同位置点的所述测量电位与对应的所述仿真电位的差值，得到差分电位向量；

差分电导率向量计算模块，用于根据所述差分电位向量与所述灵敏度矩阵，得到所述直流电缆附件的差分电导率向量；其中，所述差分电导率向量为所述直流电缆附件不同位置点的电导率分布值与对应的初始电导率之间的差值组成的向量；

电导率差值获取模块，用于根据所述差分电导率向量，得到所述直流电缆附件不同位置点的电导率差值；

电导率计算模块，用于若所述电导率差值小于预设阈值，则根据所述电导率差值与所述初始电导率，得到所述直流电缆附件不同位置点的电导率分布值；

调整模块，用于若所述电导率差值不小于所述阈值，则重新设定所述仿真模型的初始电导率。

本发明还有一实施例对应提供了一种使用基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法。

与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法及装置，利用电阻抗成像技术，有效检测出直流电缆系统中梯度直流电缆附件的电导率分布。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的一个实施例的流程示意图；

图2是本发明提供的测量装置的一个实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的另一个实施例的流程示意图；

图4是本发明提供的基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测装置的一个实施例的结构示意图；

图5是本发明提供的使用基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的装置的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明提供的一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的一个实施例的流程示意图，所述方法包括步骤S1至步骤S9：

S1、获取直流电缆附件不同位置点的测量电位；

S2、建立所述直流电缆附件的仿真模型；

S3、设定所述仿真模型的初始电导率，进行电流场仿真，得到所述直流电缆附件不同位置点的仿真电位；

S4、根据所述仿真电位和所述初始电导率，得到所述直流电缆附件电位与电导率之间的灵敏度矩阵；

S5、根据所述测量电位与对应的所述仿真电位的差值，得到差分电位向量；

S6、根据所述差分电位向量与所述灵敏度矩阵，得到所述直流电缆附件的差分电导率向量；其中，所述差分电导率向量为所述直流电缆附件不同位置点的电导率分布值与对应的初始电导率之间的差值组成的向量；

S7、根据所述差分电导率向量，得到所述直流电缆附件不同位置点的电导率差值；

S8、若所述电导率差值小于预设阈值，则根据所述电导率差值与所述初始电导率，得到所述直流电缆附件不同位置点的电导率分布值；

S9、若所述电导率差值不小于所述阈值，则重新设定所述仿真模型的初始电导率。

具体地，获取直流电缆附件不同位置点的测量电位，该步骤是通过在直流电缆附件不同位置点安装电极，通过一电极对施加激励，并通过另一电极对采集，从而得到直流电缆附件不同位置点的测量电位。

建立直流电缆附件的仿真模型，该仿真模型可以在多物理场仿真软件中进行搭建，例如Comsol商用软件。

设定仿真模型的初始电导率，进行电流场仿真，得到直流电缆附件不同位置点的仿真电位。一般地，仿真模型的初始电导率设定为常用均质电缆附件的电导率。

根据仿真电位和初始电导率，得到直流电缆附件电位与电导率之间的灵敏度矩阵，灵敏度矩阵可以通过有限元求解得到。该步骤是利用灵敏度分析提取出内部灵敏度图分布。灵敏度分析是研究与分析一个系统(或模型)的状态或输出变化对系统参数或周围条件变化的敏感程度的方法。在最优化方法中经常利用灵敏度分析来研究原始数据不准确或发生变化时最优解的稳定性。通过灵敏度分析还可以决定哪些参数对系统或模型有较大的影响。

根据直流电缆附件不同位置点的测量电位与对应的仿真电位的差值，得到差分电位向量。也就是说，差分电位向量包括多个测量电位与对应的仿真电位的差值。

根据差分电位向量与灵敏度矩阵，得到直流电缆附件的差分电导率向量；其中，差分电导率向量为直流电缆附件不同位置点的电导率分布值与对应的初始电导率之间的差值组成的向量。同样地，差分电导率向量包括多个电导率分布值与对应的初始电导率的差值。

根据差分电导率向量，得到直流电缆附件不同位置点的电导率差值。

若电导率差值小于预设阈值，则根据电导率差值与初始电导率，得到直流电缆附件不同位置点的电导率分布值。电导率差值越小，说明仿真模型仿真得到的电导率越接近直流电缆附件实际的电导率。所以，要设定一个阈值，以评定仿真的效果。

若电导率差值不小于阈值，则重新设定仿真模型的初始电导率，即返回步骤S3，改变仿真模型的初始电导率，更新灵敏度矩阵，以重新求解差分电导率向量，再次判断电导率差值与阈值的关系。

本发明实施例1提供的一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法，通过电阻抗成像技术，能无损检测直流电缆附件内部的电导率分布，为梯度直流电缆附件的无损检测提供一种途径。

作为上述方案的改进，所述直流电缆附件不同位置点的测量电位是通过安装在所述直流电缆附件不同位置点的电极进行采集得到的。

具体地，直流电缆附件不同位置点的测量电位是通过安装在直流电缆附件不同位置点的电极进行采集得到的。一般地，利用导电胶带将电极粘附在直流电缆附件上内壁和外壁，电极至少包括两对电极对，一对电极对用于施加激励，另一对电极对用于采集电位信号。其中，一对电极对中的一个电极粘附在内壁上，另一个电极粘附在外壁上。电极采集完直流电缆附件的电位后，通过一个测量装置进行处理，然后传送至电脑中，以进行仿真比较。

参见图2，是本发明提供的测量装置的一个实施例的结构示意图。由图2可知，测量装置包括多路开关、受控电流源、数模转换器、FPGA芯片、前置滤波器、信号放大器、带通滤波器、模数转换器和PC机。FPGA芯片通过数模转换器将激励控制指令发送至受控电流源，以使受控电流源发出激励。同时，FPGA芯片通过多路开关选择直流电缆附件不同位置的电极加入工作，通过电极采集对应位置的电位信号，发送至前置滤波器，通过前置滤波器过滤掉电位信号中的高频部分。因为电位信号较为微弱，需要进行放大处理，该过程由信号放大器完成。信号放大后，会带有噪声，此时通过带通滤波器进行滤除高频噪声。经过带通滤波器后，得到电位信号的实部信息，该实部信息为直流分量，因此需要通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号，并将转换后的数字信号通过串口通信发送至PC机。这样PC机就能获取到直流电缆附件在不同位置点的测量电位了。

作为上述方案的改进，所述灵敏度矩阵中的每个元素的表达式为

其中，S_ij为所述直流电缆附件第i个电极与第j个电极之间的灵敏度分布，1≤i≤n，1≤j≤n，i≠j，n为直流电缆附件中电极总数，σ₀为所述初始电导率，

为当第i个电极为激励电极时在位置点(x,y)得到的仿真电位，

为当第j个电极为激励电极时在位置点(x,y)得到的仿真电位，U为施加的激励电压值，dx为x轴上的单位分量，dy为y轴上的单位分量。

具体地，灵敏度矩阵中的每个元素的表达式为

其中，S_ij为直流电缆附件第i个电极与第j个电极之间的灵敏度分布，1≤i≤n，1≤j≤n，i≠j，n为直流电缆附件中电极总数，σ₀为初始电导率，

为当第i个电极为激励电极时在位置点(x,y)得到的仿真电位，

为当第j个电极为激励电极时在位置点(x,y)得到的仿真电位，U为施加的激励电压值，dx为x轴上的单位分量，dy为y轴上的单位分量。

得到了灵敏度矩阵中的每个元素S_ij，就可以得到灵敏度矩阵S。

作为上述方案的改进，所述根据所述差分电位向量与所述灵敏度矩阵，得到所述直流电缆附件的差分电导率向量，具体包括：

根据所述差分电位向量与所述灵敏度矩阵的关系式ΔV＝SΔσ，利用landweber算法进行迭代求解，直至计算收敛或达到预设的迭代次数，得到所述直流电缆附件的差分电导率向量；其中，每次迭代计算的差分电导率向量为Δσ_k+1＝Δσ_k+αS^TΔV-SΔσ_k；其中，S为所述灵敏度矩阵，ΔV为所述差分电位向量；Δσ为所述差分电导率向量；Δσ_k+1和Δσ_k分别为第k+1次迭代计算和第k次迭代计算得到的差分电导率向量，α为预设的迭代松弛系数，S^T为所述灵敏度矩阵S的转置，k≥1。

具体地，根据差分电位向量与灵敏度矩阵的关系式ΔV＝SΔσ，利用landweber算法进行迭代求解，直至计算收敛或达到预设的迭代次数，得到直流电缆附件的差分电导率向量；其中每次迭代计算的差分电导率向量为Δσ_k+1＝Δσ_k+αS^TΔV-SΔσ_k；其中，S为灵敏度矩阵，ΔV为差分电位向量；Δσ为差分电导率向量；Δσ_k+1和Δσ_k分别为第k+1次迭代计算和第k次迭代计算得到的差分电导率向量，α为预设的迭代松弛系数，，该松弛因子，就是为了保证计算收敛，并寻找到最优值。S^T为灵敏度矩阵S的转置，k≥1。

作为上述方案的改进，所述直流电缆附件不同位置点的电导率分布值为σ＝σ₀+Δσ；其中，σ为所述直流电缆附件某一位置点的所述电导率分布值，σ₀为所述初始电导率，Δσ为所述差分电导率向量Δσ在该位置点对应的电导率差值。

具体地，直流电缆附件不同位置点的电导率分布值为σ＝σ₀+Δσ；其中，σ为直流电缆附件某一位置点的电导率分布值，σ₀为初始电导率，Δσ为差分电导率向量Δσ在该位置点对应的电导率差值。

为了加深对本发明的理解，参见图3，是本发明提供的一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的另一个实施例的流程示意图。由图3可知，首先，设定直流电缆附件的初始电导率，通过仿真，得到直流电缆附件不同位置点的仿真电位，并通过计算求解得到直流电缆附件电位与电导率之间的灵敏度矩阵；在通过landweber算法求解ΔV＝SΔσ，得到Δσ，从而得到Δσ，判断Δσ是否小于预设阈值Min，若是，则通过σ＝σ₀+Δσ得到σ，结束；若否，说明前面设定直流电缆附件的初始电导率与直流电缆附件的电导率相差较大，不符合误差要求，需要重新设定直流电缆附件的初始电导率，以更新灵敏度矩阵，从而求解得到新的Δσ，以使直流电缆附件的初始电导率与直流电缆附件的电导率的差值在预设阈值的范围内，从而得到直流电缆附件的电导率。其中，重新设定直流电缆附件的初始电导率可以根据公式进行σ_m+1,i＝σ_m,i+β·Δσ_m设定，σ_m,i和σ_m+1,i为直流电缆附件的仿真模型在第m次和第m+1次仿真时对应在第i个电极处的初始电导率的设定值，β为预设的修正系数。

参见图4，是本发明提供的基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测装置的一个实施例的结构示意图，所述装置包括：

电位获取模块11，用于获取直流电缆附件不同位置点的测量电位；

模型建立模块12，用于建立所述直流电缆附件的仿真模型；

仿真模块13，用于设定所述仿真模型的初始电导率，进行电流场仿真，得到所述直流电缆附件不同位置点的仿真电位；

灵敏度矩阵求解模块14，用于根据所述仿真电位和所述初始电导率，得到所述直流电缆附件电位与电导率之间的灵敏度矩阵；

差分电位向量计算模块15，用于根据所述直流电缆附件不同位置点的所述测量电位与对应的所述仿真电位的差值，得到差分电位向量；

差分电导率向量计算模块16，用于根据所述差分电位向量与所述灵敏度矩阵，得到所述直流电缆附件的差分电导率向量；其中，所述差分电导率向量为所述直流电缆附件不同位置点的电导率分布值与对应的初始电导率之间的差值组成的向量；

电导率差值获取模块17，用于根据所述差分电导率向量，得到所述直流电缆附件不同位置点的电导率差值；

电导率计算模块18，用于若所述电导率差值小于预设阈值，则根据所述电导率差值与所述初始电导率，得到所述直流电缆附件不同位置点的电导率分布值；

调整模块19，用于若所述电导率差值不小于所述阈值，则重新设定所述仿真模型的初始电导率。

本发明实施例所提供的一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测装置能够实现上述任一实施例所述的基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的所有流程，装置中的各个模块、单元的作用以及实现的技术效果分别与上述实施例所述的基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的作用以及实现的技术效果对应相同，这里不再赘述。

参见图5，是本发明提供的使用基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的装置的一个实施例的结构示意图，所述使用基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的装置包括处理器10、存储器20以及存储在所述存储器20中且被配置为由所述处理器10执行的计算机程序，所述处理器10执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法。

示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器20中，并由处理器10执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法中的执行过程。例如，计算机程序可以被分割成电位获取模块、模型建立模块、仿真模块、灵敏度矩阵求解模块、差分电位向量计算模块、差分电导率向量计算模块、电导率差值获取模块、电导率计算模块和调整模块，各模块具体功能如下：

电位获取模块11，用于获取直流电缆附件不同位置点的测量电位；

模型建立模块12，用于建立所述直流电缆附件的仿真模型；

仿真模块13，用于设定所述仿真模型的初始电导率，进行电流场仿真，得到所述直流电缆附件不同位置点的仿真电位；

灵敏度矩阵求解模块14，用于根据所述仿真电位和所述初始电导率，得到所述直流电缆附件电位与电导率之间的灵敏度矩阵；

差分电位向量计算模块15，用于根据所述直流电缆附件不同位置点的所述测量电位与对应的所述仿真电位的差值，得到差分电位向量；

差分电导率向量计算模块16，用于根据所述差分电位向量与所述灵敏度矩阵，得到所述直流电缆附件的差分电导率向量；其中，所述差分电导率向量为所述直流电缆附件不同位置点的电导率分布值与对应的初始电导率之间的差值组成的向量；

电导率差值获取模块17，用于根据所述差分电导率向量，得到所述直流电缆附件不同位置点的电导率差值；

电导率计算模块18，用于若所述电导率差值小于预设阈值，则根据所述电导率差值与所述初始电导率，得到所述直流电缆附件不同位置点的电导率分布值；

调整模块19，用于若所述电导率差值不小于所述阈值，则重新设定所述仿真模型的初始电导率。

所述使用基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述使用基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，示意图5仅仅是一种使用基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的装置的示例，并不构成对所述使用基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述使用基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

处理器10可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者处理器10也可以是任何常规的处理器等，处理器10是所述使用基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个使用基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的装置的各个部分。

存储器20可用于存储所述计算机程序和/或模块，处理器10通过运行或执行存储在存储器20内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器20内的数据，实现所述使用基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的装置的各种功能。存储器20可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

其中，所述使用基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的装置集成的模块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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任一实施例所述的基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法。

综上，本发明实施例所提供的一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法及装置，利用正则化反演算法的非线性可以近似模拟电磁逆问题敏感场的非线性，迭代计算更新灵敏度矩阵，从而根据测量的电位分布信息重构出电缆附件内部空间的电导率分布信息，具有较高的反演精度。总而言之，通过电阻抗成像技术，能无损检测直流电缆附件内部的电导率分布，为梯度直流电缆附件的无损检测提供一种途径。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取直流电缆附件不同位置点的测量电位；

建立所述直流电缆附件的仿真模型；

设定所述仿真模型的初始电导率，进行电流场仿真，得到所述直流电缆附件不同位置点的仿真电位；

根据所述仿真电位和所述初始电导率，得到所述直流电缆附件电位与电导率之间的灵敏度矩阵；

根据所述直流电缆附件不同位置点的所述测量电位与对应的所述仿真电位的差值，得到差分电位向量；

根据所述差分电位向量与所述灵敏度矩阵，得到所述直流电缆附件的差分电导率向量；其中，所述差分电导率向量为所述直流电缆附件不同位置点的电导率分布值与对应的初始电导率之间的差值组成的向量；

根据所述差分电导率向量，得到所述直流电缆附件不同位置点的电导率差值；

若所述电导率差值小于预设阈值，则根据所述电导率差值与所述初始电导率，得到所述直流电缆附件不同位置点的电导率分布值；

若所述电导率差值不小于所述阈值，则重新设定所述仿真模型的初始电导率；

其中，所述灵敏度矩阵中的每个元素的表达式为

其中，S_ij为所述直流电缆附件第i个电极与第j个电极之间的灵敏度分布，1≤i≤n，1≤j≤n，i≠j，n为直流电缆附件中电极总数，σ₀为所述初始电导率，

为当第i个电极为激励电极时在位置点(x,y)得到的仿真电位，

为当第j个电极为激励电极时在位置点(x,y)得到的仿真电位，U为施加的激励电压值，dx为x轴上的单位分量，dy为y轴上的单位分量。

2.如权利要求1所述的基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法，其特征在于，所述直流电缆附件不同位置点的测量电位是通过安装在所述直流电缆附件不同位置点的电极进行采集得到的。

3.如权利要求1所述的基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法，其特征在于，所述根据所述差分电位向量与所述灵敏度矩阵，得到所述直流电缆附件的差分电导率向量，具体包括：

根据所述差分电位向量与所述灵敏度矩阵的关系式ΔV＝SΔσ，利用landweber算法进行迭代求解，直至计算收敛或达到预设的迭代次数，得到所述直流电缆附件的差分电导率向量；其中，每次迭代计算的差分电导率向量为Δσ_k+1＝Δσ_k+αS^TΔV-SΔσ_k；其中，S为所述灵敏度矩阵，ΔV为所述差分电位向量；Δσ为所述差分电导率向量；Δσ_k+1和Δσ_k分别为第k+1次迭代计算和第k次迭代计算得到的差分电导率向量，α为预设的迭代松弛系数，S^T为所述灵敏度矩阵S的转置，k≥1。

4.如权利要求1所述的基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法，其特征在于，所述直流电缆附件不同位置点的电导率分布值为σ＝σ₀+Δσ；其中，σ为所述直流电缆附件某一位置点的所述电导率分布值，σ₀为所述初始电导率，Δσ为所述差分电导率向量Δσ在该位置点对应的电导率差值。

5.一种基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测装置，其特征在于，包括：

电位获取模块，用于获取直流电缆附件不同位置点的测量电位；

模型建立模块，用于建立所述直流电缆附件的仿真模型；

仿真模块，用于设定所述仿真模型的初始电导率，进行电流场仿真，得到所述直流电缆附件不同位置点的仿真电位；

灵敏度矩阵求解模块，用于根据所述仿真电位和所述初始电导率，得到所述直流电缆附件电位与电导率之间的灵敏度矩阵；

差分电位向量计算模块，用于根据所述直流电缆附件不同位置点的所述测量电位与对应的所述仿真电位的差值，得到差分电位向量；

差分电导率向量计算模块，用于根据所述差分电位向量与所述灵敏度矩阵，得到所述直流电缆附件的差分电导率向量；其中，所述差分电导率向量为所述直流电缆附件不同位置点的电导率分布值与对应的初始电导率之间的差值组成的向量；

电导率差值获取模块，用于根据所述差分电导率向量，得到所述直流电缆附件不同位置点的电导率差值；

电导率计算模块，用于若所述电导率差值小于预设阈值，则根据所述电导率差值与所述初始电导率，得到所述直流电缆附件不同位置点的电导率分布值；

调整模块，用于若所述电导率差值不小于所述阈值，则重新设定所述仿真模型的初始电导率；

其中，所述灵敏度矩阵中的每个元素的表达式为

其中，S_ij为所述直流电缆附件第i个电极与第j个电极之间的灵敏度分布，1≤i≤n，1≤j≤n，i≠j，n为直流电缆附件中电极总数，σ₀为所述初始电导率，

为当第i个电极为激励电极时在位置点(x,y)得到的仿真电位，

为当第j个电极为激励电极时在位置点(x,y)得到的仿真电位，U为施加的激励电压值，dx为x轴上的单位分量，dy为y轴上的单位分量。

6.一种使用基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法的装置，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4中任意一项所述的基于电阻抗成像的直流电缆附件无损检测方法。

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