CN114166890B - 一种车载epr电缆运行年龄的估算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车载EPR电缆运行年龄的估算方法,包括以下步骤:采集实际运行电缆与待检测电缆的局部放电量信息、局部放电量数据归一化、将归一化局部放电量数据映射到极坐标系、求解构造局部放电量增益矩阵、计算电缆局部放电量增益矩阵奇异因子、计算电缆运行年龄表征因子、根据电缆运行年龄表征因子估算待检测电缆的运行年龄。本发明的有益效果在于:将局部放电量时序数据映射到极坐标系中形成二维矩阵,丰富了局部放电数据间的关联性,能够准确、高效地估算车载EPR电缆运行年龄,为车载EPR电缆运行年龄检测提供技术支持,避免由电缆老化引发动车组运行事故,降低运维成本。
Description
技术领域
本发明属于电缆绝缘老化状态检测领域,具体涉及一种车载EPR电缆运行年龄的估算方法。
背景技术
高速铁路动车组车载乙丙橡胶(Ethylene Propylene Rubber,EPR)电缆在“车-网”牵引供电系统中扮演着极其重要的角色,其健康状态与动车组安全可靠运行息息相关。乙丙橡胶因具有良好的电气性能、热性能和机械延展性,被广泛用作车载电缆的重要部分绝缘层中。然而,在车载电缆服役运行期间,受外界电、热、水分侵入等影响,其绝缘性能会有所下降,轻则产生大量电能损耗浪费,重则造成列车断电等严重威胁到列车安全可靠运行的事故。因此对车载EPR电缆运行年龄的估算极其重要。
为了准确、有效、便捷地估算车载EPR电缆运行年龄,减少由电缆老化造成的经济损失和危险事故,亟需一种对车载EPR电缆运行年龄的估算方法,来指导铁路系统对动车的有效安全运维。
发明内容
本发明为一种车载EPR电缆运行年龄的估算方法,具体包括以下步骤:
步骤1:采集实际运行电缆与待检测电缆的局部放电量信息
将实际运行电缆和待检测电缆分别加压25kV,记录局部放电试验过程中前2000次的放电量信息,将从实际运行电缆中采集到的放电量记为q(t,1),q(t,2),…,q(t,2000),将从待检测电缆中采集到的放电量记为p1,p2,…,p2000,t表示实际电缆运行t年,t∈{1,4,7,10};
步骤2:局部放电量数据归一化
局部放电量数据归一化处理可按公式(1)和(2)计算:
其中,q(t,i)表示实际运行t年的电缆第i次的放电量,1≤i≤2000且i是整数,max(q(t))和min(q(t))分别代表采集实际运行t年的电缆放电量中的最大值和最小值,q'(t,i)表示实际运行t年的电缆第i次放电量经归一化后的值,pj表示待检测电缆第j次的放电量,1≤j≤2000且j是整数,max(p)和min(p)分别代表采集待检测电缆放电量中的最大值和最小值,p'j表示待检测电缆第j次放电量经归一化后的值;
步骤3:将归一化局部放电量数据映射到极坐标系
映射到极坐标系内的极角和极径可通过公式(3)~(6)确定:
δj=arccos(p'j) (5)
步骤4:求解构造局部放电量增益矩阵
求解构造的局部放电量增益矩阵如公式(7)和(8):
其中,A和B分别对应实际运行t年电缆的局部放电量增益矩阵和待检测电缆的局部放电量增益矩阵;
步骤5:计算电缆局部放电量增益矩阵奇异因子
电缆局部放电量增益矩阵奇异因子可通过公式(9)和(10)确定:
其中,γ和β分别对应局部放电量增益矩阵A和B的奇异因子,“|| ||F”表示矩阵F范数,“|| ||2”表示矩阵2范数,A*是A的伴随矩阵,B*是B的伴随矩阵;
步骤6:计算电缆运行年龄表征因子
电缆运行年龄表征因子θ可通过公式(11)确定:
步骤7:根据电缆运行年龄表征因子θ估算待检测电缆的运行年龄。
本发明的有益效果在于:将局部放电量时序数据映射到极坐标系中形成二维矩阵,丰富了局部放电数据间的关联性,能够准确、高效地估算车载EPR电缆运行年龄,为车载EPR电缆运行年龄检测提供技术支持,避免由电缆老化引发动车组运行事故,降低运维成本。
附图说明
图1为本估算方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施过程对本发明进行进一步说明。
图1为车载EPR电缆运行年龄的估算方法流程图,由图1可知,一种车载EPR电缆运行年龄的估算方法,包括以下步骤:
步骤1:采集实际运行电缆与待检测电缆的局部放电量信息
将实际运行电缆和待检测电缆分别加压25kV,记录局部放电试验过程中前2000次的放电量信息,将从实际运行电缆中采集到的放电量记为q(t,1),q(t,2),…,q(t,2000),将从待检测电缆中采集到的放电量记为p1,p2,…,p2000,t表示实际电缆运行t年,t∈{1,4,7,10};
步骤2:局部放电量数据归一化
局部放电量数据归一化处理可按公式(1)和(2)计算:
其中,q(t,i)表示实际运行t年的电缆第i次的放电量,1≤i≤2000且i是整数,max(q(t))和min(q(t))分别代表采集实际运行t年的电缆放电量中的最大值和最小值,q'(t,i)表示实际运行t年的电缆第i次放电量经归一化后的值,pj表示待检测电缆第j次的放电量,1≤j≤2000且j是整数,max(p)和min(p)分别代表采集待检测电缆放电量中的最大值和最小值,p'j表示待检测电缆第j次放电量经归一化后的值;
步骤3:将归一化局部放电量数据映射到极坐标系
映射到极坐标系内的极角和极径可通过公式(3)~(6)确定:
δj=arccos(p'j) (5)
步骤4:求解构造局部放电量增益矩阵
求解构造的局部放电量增益矩阵如公式(7)和(8):
其中,A和B分别对应实际运行t年电缆的局部放电量增益矩阵和待检测电缆的局部放电量增益矩阵;
步骤5:计算电缆局部放电量增益矩阵奇异因子
电缆局部放电量增益矩阵奇异因子可通过公式(9)和(10)确定:
其中,γ和β分别对应局部放电量增益矩阵A和B的奇异因子,“|| ||F”表示矩阵F范数,“||||2”表示矩阵2范数,A*是A的伴随矩阵,B*是B的伴随矩阵;
步骤6:计算电缆运行年龄表征因子
电缆运行年龄表征因子θ可通过公式(11)确定:
步骤7:根据电缆运行年龄表征因子θ估算待检测电缆的运行年龄
当1.1e<θ≤2.05e2时,车载EPR电缆运行年龄大于7年且小于等于10年;
当2.05e2<θ时,车载EPR电缆运行年龄大于10年。
Claims (1)
1.一种车载EPR电缆运行年龄的估算方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1:采集实际运行电缆与待检测电缆的局部放电量信息
将实际运行电缆和待检测电缆分别加压25kV,记录局部放电试验过程中前2000次的放电量信息,将从实际运行电缆中采集到的放电量记为q(t,1),q(t,2),…,q(t,2000),将从待检测电缆中采集到的放电量记为p1,p2,…,p2000,t表示实际电缆运行t年,t∈{1,4,7,10};
步骤2:局部放电量数据归一化
局部放电量数据归一化处理可按公式(1)和(2)计算:
其中,q(t,i)表示实际运行t年的电缆第i次的放电量,1≤i≤2000且i是整数,max(q(t))和min(q(t))分别代表采集实际运行t年的电缆放电量中的最大值和最小值,q'(t,i)表示实际运行t年的电缆第i次放电量经归一化后的值,pj表示待检测电缆第j次的放电量,1≤j≤2000且j是整数,max(p)和min(p)分别代表采集待检测电缆放电量中的最大值和最小值,p'j表示待检测电缆第j次放电量经归一化后的值;
步骤3:将归一化局部放电量数据映射到极坐标系
映射到极坐标系内的极角和极径可通过公式(3)~(6)确定:
δj=arccos(p'j) (5)
步骤4:求解构造局部放电量增益矩阵
求解构造的局部放电量增益矩阵如公式(7)和(8):
其中,A和B分别对应实际运行t年电缆的局部放电量增益矩阵和待检测电缆的局部放电量增益矩阵;
步骤5:计算电缆局部放电量增益矩阵奇异因子
电缆局部放电量增益矩阵奇异因子可通过公式(9)和(10)确定:
其中,γ和β分别对应局部放电量增益矩阵A和B的奇异因子,“|| ||F”表示矩阵F范数,“|| ||2”表示矩阵2范数,A*是A的伴随矩阵,B*是B的伴随矩阵;
步骤6:计算电缆运行年龄表征因子
电缆运行年龄表征因子θ可通过公式(11)确定:
步骤7:根据电缆运行年龄表征因子θ估算待检测电缆的运行年龄。
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