CN116973671B - 一种电缆的老化预警方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电缆的老化预警方法与系统，涉及电缆预警领域，其中，该方法包括：获取未老化的电缆在测试信号测试下的标准信号，结合接收信号，获得电学检测结果；采集电缆上多个位置的多个图像；按照局部向量处理规则，分别对多个图像内的多个局部窗口进行处理，获得多个局部窗口向量集合；根据多个局部窗口向量集合，根据未老化的电缆的局部窗口向量集合，计算电缆的绝缘层质量系数；根据电学检测结果和绝缘层质量系数，采用老化评价函数，计算获得电缆的老化等级，在老化等级大于老化等级阈值时，采用预警组件，进行预警。解决了现有技术中电缆的老化的检测维度少、可靠性低，导致电缆的老化预警精确度差的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及电缆预警领域，具体地，涉及一种电缆的老化预警方法与系统。
背景技术
电缆是电网的重要供电线路。在各种因素的影响下，电缆容易发生老化。电缆老化时，绝缘性能下降,甚至会引发绝缘击穿事故,影响电网安全运行。电缆的老化预警对于保障电缆供电可靠性具有重要意义。现有技术中存在电缆的老化的检测维度少、可靠性低，导致电缆的老化预警精确度差的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种电缆的老化预警方法与系统。解决了现有技术中电缆的老化的检测维度少、可靠性低，导致电缆的老化预警精确度差的技术问题。达到了通过对电缆进行多维老化检测，提高电缆的老化检测可靠性、全面度，提高电缆的老化预警精确度的技术效果。
鉴于上述问题，本申请提供了一种电缆的老化预警方法与系统。
第一方面，本申请提供了一种电缆的老化预警方法，其中，所述方法应用于一种电缆的老化预警系统，所述系统与电缆的老化预警装置通信连接，所述老化预警装置包括电学测试组件、图像测试组件和预警组件，所述方法包括：采用所述电学测试组件，使用测试信号输入待进行老化检测的电缆的一端，并从电缆的另一端接收获得接收信号；获取未老化的电缆在所述测试信号测试下的标准信号，结合所述接收信号，对电缆的老化情况进行评估，获得电学检测结果；采用所述图像测试组件，采集电缆上多个位置的多个图像；对所述多个图像进行灰度处理，并按照局部向量处理规则，分别对多个图像内的多个局部窗口进行处理，获得多个局部窗口向量集合，其中，每个局部窗口向量内包括根据灰度值确定的多位为0或1的数值；根据所述多个局部窗口向量集合，根据未老化的电缆的局部窗口向量集合，计算电缆的绝缘层质量系数；根据所述电学检测结果和绝缘层质量系数，采用老化评价函数，计算获得电缆的老化等级，在老化等级大于老化等级阈值时，采用所述预警组件，进行预警。
第二方面，本申请还提供了一种电缆的老化预警系统，其中，所述系统与电缆的老化预警装置通信连接，所述老化预警装置包括电学测试组件、图像测试组件和预警组件，所述系统包括：接收信号获得模块，所述接收信号获得模块用于采用所述电学测试组件，使用测试信号输入待进行老化检测的电缆的一端，并从电缆的另一端接收获得接收信号；电学检测结果获得模块，所述电学检测结果获得模块用于获取未老化的电缆在所述测试信号测试下的标准信号，结合所述接收信号，对电缆的老化情况进行评估，获得电学检测结果；电缆图像采集模块，所述电缆图像采集模块用于采用所述图像测试组件，采集电缆上多个位置的多个图像；向量集合获得模块，所述向量集合获得模块用于对所述多个图像进行灰度处理，并按照局部向量处理规则，分别对多个图像内的多个局部窗口进行处理，获得多个局部窗口向量集合，其中，每个局部窗口向量内包括根据灰度值确定的多位为0或1的数值；质量系数计算模块，所述质量系数计算模块用于根据所述多个局部窗口向量集合，根据未老化的电缆的局部窗口向量集合，计算电缆的绝缘层质量系数；电缆预警模块，所述电缆预警模块用于根据所述电学检测结果和绝缘层质量系数，采用老化评价函数，计算获得电缆的老化等级，在老化等级大于老化等级阈值时，采用所述预警组件，进行预警。
本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
通过电学测试组件，将测试信号输入待进行老化检测的电缆的一端，并从电缆的另一端接收获得接收信号；通过接收信号和未老化的电缆在测试信号测试下的标准信号对电缆的老化情况进行评估，获得电学检测结果；通过图像测试组件采集电缆上多个位置的多个图像，并对多个图像进行灰度处理，并按照局部向量处理规则，分别对多个图像内的多个局部窗口进行处理，获得多个局部窗口向量集合；根据多个局部窗口向量集合，以及未老化的电缆的局部窗口向量集合，计算电缆的绝缘层质量系数；根据电学检测结果和绝缘层质量系数，采用老化评价函数，计算获得电缆的老化等级，在老化等级大于老化等级阈值时，采用预警组件进行预警。达到了通过对电缆进行多维老化检测，提高电缆的老化检测可靠性、全面度，提高电缆的老化预警精确度的技术效果。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例的附图作简单地介绍。明显地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例,而非对本发明的限制。
图1为本申请一种电缆的老化预警方法的流程示意图；
图2为本申请一种电缆的老化预警方法中进行预警的流程示意图；
图3为本申请一种电缆的老化预警系统的结构示意图。
具体实施方式
本申请通过提供一种电缆的老化预警方法与系统。解决了现有技术中电缆的老化的检测维度少、可靠性低，导致电缆的老化预警精确度差的技术问题。达到了通过对电缆进行多维老化检测，提高电缆的老化检测可靠性、全面度，提高电缆的老化预警精确度的技术效果。
实施例一
请参阅附图1，本申请提供一种电缆的老化预警方法，其中，所述方法应用于一种电缆的老化预警系统，所述系统与电缆的老化预警装置通信连接，所述老化预警装置包括电学测试组件、图像测试组件和预警组件，所述方法具体包括如下步骤：
采用所述电学测试组件，使用测试信号输入待进行老化检测的电缆的一端，并从电缆的另一端接收获得接收信号；
基于本领域技术人员进行确认，当正常电缆一端注入特征信号,会在该电缆的末端形成反射信号,多径迭代分析只能解析出一条路径信号。而当电缆发生老化时,由于电缆老化处的阻抗不匹配,特征信号会经过多次反射、折射,最终形成多条路径信号。
本申请中的老化预警装置包括电学测试组件。电学测试组件包括耦合器和检测板卡。耦合器将高频特征信号（这个高频特征信号就是测试信号）注入待进行老化检测的电缆的一端，并从该电缆的另一端提取反射信号。检测板卡包括FPGA芯片、DAC数模转换芯片、ADC模数转换芯片、发送电路、接收电路等。FPGA芯片具有完成高频特征信号的生成、采集信号的同步、多径迭代处理等功能。DAC数模转换芯片将数字域的高频特征信号转换成模拟信号。ADC模数转换芯片将模拟域的采集信号转换成数字信号。发送电路将DAC数模转换芯片输出的模拟信号进行放大，经耦合器耦合至待进行老化检测的电缆的一端。接收电路将耦合器从电缆的另一端提取的反射信号进行滤波和放大，获得滤波放大之后的反射信号（该滤波放大之后的反射信号即为接收信号），提高信号信噪比。
获取未老化的电缆在所述测试信号测试下的标准信号，结合所述接收信号，对电缆的老化情况进行评估，获得电学检测结果；
其中，获取未老化的电缆在所述测试信号测试下的标准信号，结合所述接收信号，对电缆的老化情况进行评估，获得电学检测结果，包括：
采用所述测试信号，对不同老化程度的电缆进行测试，获得测试接收信号序列；
以所述标准信号为基准，根据所述测试接收信号序列与所述标准信号的偏差，获取样本电学检测结果序列，每个样本电学检测结果包括不同的电缆阻抗衰老等级；
通过电学测试组件，按照测试信号对不同老化程度的电缆进行测试，获得测试接收信号序列。测试接收信号序列包括多个老化电缆接收信号。多个老化电缆接收信号包括分别当测试信号注入不同老化程度的电缆时，不同老化程度的电缆输出的接收信号。同时，通过电学测试组件，按照测试信号对未老化的电缆进行测试，获得标准信号。标准信号包括当测试信号注入未老化的电缆时，未老化的电缆输出的接收信号。
进一步，分别将测试接收信号序列内的多个老化电缆接收信号与标准信号进行比较，获得多个测试接收信号偏差。连接所述一种电缆的老化预警系统对多个测试接收信号偏差进行电缆阻抗衰老等级查询，获取样本电学检测结果序列。每个测试接收信号偏差包括每个老化电缆接收信号与标准信号之间的信号偏差信息。样本电学检测结果序列包括多个样本电学检测结果。每个样本电学检测结果包括每个测试接收信号偏差对应的历史电缆阻抗衰老等级。
采用所述测试接收信号序列和样本电学检测结果序列，训练电学老化分类器，嵌入于所述电学测试组件内；
其中，采用所述测试接收信号序列和样本电学检测结果序列，训练电学老化分类器，包括：
以接收信号为输入，以电学检测结果为输出，构建所述电学老化分类器；
构建损失函数，如下式：
；
其中，为损失，M为测试接收信号序列和样本电学检测结果序列内数据的数量，N为一轮训练中输出的预测电学检测结果和样本电学检测结果一致的数据数量，/>为一轮训练中输出的第i个预测电学检测结果，/>为一轮训练中的第i个样本电学检测结果；
采用所述损失函数，根据所述测试接收信号序列和样本电学检测结果序列，对所述电学老化分类器进行多轮训练，直到损失小于损失阈值，训练完成。
采用所述电学老化分类器，对所述接收信号进行处理，获得所述电学检测结果。
按照损失函数，对测试接收信号序列和样本电学检测结果序列进行多轮的自我训练学习，直到损失小于由所述一种电缆的老化预警系统预先设置确定的损失阈值，训练完成，获得电学老化分类器，并将电学老化分类器嵌入至电学测试组件。继而，将接收信号输入电学老化分类器，由电学老化分类器对输入的接收信号进行电缆阻抗衰老等级匹配，获得电学检测结果。其中，电学老化分类器包括输入层、隐含层、输出层。电学老化分类器的输入信息为接收信号，电学老化分类器的输出信息为电学检测结果。电学检测结果包括接收信号对应的电缆阻抗衰老等级。损失函数为：
；
其中，为输出的损失；M为测试接收信号序列和样本电学检测结果序列内数据的数量，即，M为测试接收信号序列内多个老化电缆接收信号的总数量，这个总数量与样本电学检测结果序列内多个样本电学检测结果的总数量相等；N为一轮训练中输出的预测电学检测结果和样本电学检测结果一致的数据数量，即，将测试接收信号序列内的任意一个老化电缆接收信号输入电学老化分类器，即可获得电学老化分类器猜测的该老化电缆接收信号对应的一个预测电学检测结果，将该预测电学检测结果与该老化电缆接收信号对应的样本电学检测结果进行比较，如果该预测电学检测结果与该老化电缆接收信号对应的样本电学检测结果一致，则，将该预测电学检测结果记为准确预测电学检测结果，将一轮训练中准确预测电学检测结果的数量记为N；/>为一轮训练中输出的第i个预测电学检测结果，第i个预测电学检测结果依次为一轮训练中输出的每一个预测电学检测结果；/>为一轮训练中的第i个样本电学检测结果，第i个样本电学检测结果为样本电学检测结果序列内，第i个预测电学检测结果对应的样本电学检测结果。
达到了通过由损失函数多轮训练的电学老化分类器对接收信号进行分析，获得准确的电学检测结果，提高电缆的老化检测多维性，从而提高电缆的老化预警准确性的技术效果。
采用所述图像测试组件，采集电缆上多个位置的多个图像；
对所述多个图像进行灰度处理，并按照局部向量处理规则，分别对多个图像内的多个局部窗口进行处理，获得多个局部窗口向量集合，其中，每个局部窗口向量内包括根据灰度值确定的多位为0或1的数值；
其中，对所述多个图像进行灰度处理，并按照局部向量处理规则，分别对多个图像内的多个局部窗口进行处理，获得多个局部窗口向量集合，包括：
对所述多个图像进行滤噪处理和灰度化处理；
按照3*3的局部窗口，对处理后的多个图像内的像素点进行窗口划分，获得多个局部窗口集合；
判断所述多个局部窗口内边缘的8个灰度值是否大于中央灰度值，若是，则记录为1，若否，则记录为0，获得所述多个局部窗口向量集合，每个局部窗口向量内包括8位数值。
图像测试组件包括现有技术中任意类型的能够采集获取图像信息的摄像装置。通过图像测试组件，分别对待进行老化检测的电缆进行多个位置的图像采集，获得多个图像，并对多个图像进行滤噪处理和灰度化处理，获得处理后的多个图像。其中，多个图像包括待进行老化检测的电缆的多个位置对应的图像数据信息。优选地，本申请采用现有技术中的中值滤波算法对多个图像进行滤噪处理，降低多个图像的噪声。中值滤波算法是一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术。中值滤波算法的基本原理是把图像中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替，让周围的像素值接近真实值，从而消除孤立的噪声点。灰度化处理是指将滤噪处理之后的多个图像中的每个像素点的RGB值统一成一个值，这个值称为灰度值。对滤噪处理之后的多个图像进行灰度化处理的方法可以为最大值法、平均值法、加权平均法中的任意一个。最大值法是指将像素点的R、G、B三个分量中数值最大的分量对应的数值记为该像素点的灰度值。平均值法是指将像素点的R、G、B三个分量对应的数值的均值记为该像素点的灰度值。加权平均法是指像素点的R、G、B三个分量对应的数值以不同的权值进行加权平均，获得该像素点的灰度值。
处理后的每个图像包括多个像素点对应的多个灰度值。按照3*3的局部窗口，分别对处理后的每个图像内的像素点进行窗口划分，获得多个局部窗口集合。每个局部窗口集合包括处理后的每个图像对应的多个局部窗口。每个局部窗口包括处理后的图像内的9个像素点对应的9个灰度值。且，这9个灰度值呈3*3的排列，中央的灰度值记为中央灰度值，剩余的8个灰度值（即边缘的8个灰度值）记为8个边缘灰度值。
局部向量处理规则包括：分别判断多个局部窗口集合中，每个局部窗口内的每个边缘灰度值是否大于该局部窗口内的中央灰度值。如果局部窗口内的边缘灰度值大于该局部窗口内的中央灰度值，则，将该边缘灰度值对应的数值记录为1。否则，将该边缘灰度值对应的数值记录为0。由此，获得多个局部窗口向量集合。每个局部窗口向量集合包括处理后的每个图像对应的局部窗口集合内的多个局部窗口对应的多个局部窗口向量。每个局部窗口向量包括每个局部窗口对应的8位数值。8位数值即为8个数值，每个数值为1或0。
根据所述多个局部窗口向量集合，根据未老化的电缆的局部窗口向量集合，计算电缆的绝缘层质量系数；
其中，根据所述多个局部窗口向量集合，根据未老化的电缆的局部窗口向量，计算电缆的绝缘层质量系数，包括：
统计所述多个局部窗口向量集合内1的数量，获得多个特征值；
根据未老化的电缆的局部窗口向量集合，统计获得基础特征值；
根据所述多个特征值和基础特征值，计算电缆的绝缘层质量系数，如下式：
；
其中，K为绝缘层质量系数，P为多个特征值的数量，为第j个特征值，/>为基础特征值。
电缆表面开裂部分的颜色比没有开裂部分的颜色深，故，电缆表面开裂部分对应的灰度值小。局部窗口向量内出现1，则表示局部窗口内的中央出现了细微开裂，多个局部窗口向量集合里1的数量越多，表示电缆的细微裂纹越多，电缆的绝缘层质量越差。虽然，中央灰度值也可能对应电缆表面未开裂部分，边缘灰度值可能对应电缆表面开裂的部分，从而导致绝缘层质量系数的局部不准确，但是在多个局部窗口向量集合下，可以保证绝缘层质量系数的整体可靠性。
分别统计多个局部窗口向量集合内数值为1的数量，获得多个特征值。每个特征值包括每个局部窗口向量集合内数值为1的数量。继而，对未老化的电缆进行局部窗口向量计算，获得未老化的电缆的局部窗口向量集合，并将未老化的电缆的局部窗口向量集合内数值为1的总数量记为基础特征值。“对未老化的电缆进行局部窗口向量计算”与多个局部窗口向量集合的获得方式相同，为了说明书的简洁，在此不再赘述。进一步，将多个特征值和基础特征值输入绝缘层质量计算公式中，获得绝缘层质量系数。绝缘层质量计算公式为：
；
其中，K为输出的绝缘层质量系数，P为多个特征值的数量，为输入的第j个特征值，/>为输入的基础特征值。
根据所述电学检测结果和绝缘层质量系数，采用老化评价函数，计算获得电缆的老化等级，在老化等级大于老化等级阈值时，采用所述预警组件，进行预警。
其中，根据所述电学检测结果和绝缘层质量系数，采用老化评价函数，包括：
构建老化评价函数，如下式：
；
其中，为老化等级，/>和/>为权重，/>和/>的和为1，/>为电学检测结果，为绝缘层质量系数，/>为调整因子；
采用所述老化评价函数，对所述电学检测结果和绝缘层质量系数进行计算，获得所述老化等级。
将电学检测结果和绝缘层质量系数输入老化评价函数，获得老化等级。老化评价函数为：
；
其中，为输出的老化等级；/>和/>为由所述一种电缆的老化预警系统预先设置确定的权重，且，/>和/>的和为1；/>为输入的电学检测结果，/>为输入的绝缘层质量系数；/>为由所述一种电缆的老化预警系统预先设置确定的调整因子，因为计算出来的K是一个比值，K处于0到1之间，而L是电学检测结果里的电缆阻抗衰老等级，/>、/>不处于同一个数量级，所以采用/>对K进行放大，从而使放大之后的K与/>处于同一个数量级，优选地，/>为10。
如附图2所示，在老化等级大于老化等级阈值时，采用所述预警组件，进行预警，包括：
通过接口，将所述预警组件接入电缆管理系统，基于电缆的历史老化检测数据，统计获得样本老化等级序列；
根据所述样本老化等级序列内大于所述老化等级阈值的多个样本老化等级，制定多个预警方案；
在所述老化等级大于所述老化等级阈值时，匹配获得对应的预警方案，进行预警。
通过接口将预警组件接入电缆管理系统，对电缆管理系统进行电缆的历史老化检测数据读取，获得样本老化等级序列。预警组件包括现有技术中具有预警信号传输功能的电缆预警传感器。电缆管理系统与所述一种电缆的老化预警系统通信连接。电缆管理系统具有对电缆的历史老化检测数据进行存储、管理等功能。样本老化等级序列包括多个历史老化等级。
进一步，对样本老化等级序列内的每个历史老化等级是否大于由所述一种电缆的老化预警系统预先设置确定的老化等级阈值进行判断。若历史老化等级大于老化等级阈值，则，将该历史老化等级标识为样本老化等级，并对该样本老化等级进行预警方案制定，获得老化预警决策库。老化预警决策库包括多个样本老化等级、多个预警方案。样本老化等级为样本老化等级序列内，大于老化等级阈值的历史老化等级。每个预警方案包括每个样本老化等级对应的老化预警信号等级。样本老化等级越高，对应的老化预警信号等级越高。继而，判断老化等级是否大于老化等级阈值，如果老化等级大于老化等级阈值，将老化等级输入老化预警决策库，获得老化预警决策，并将老化预警决策发送至预警组件，预警组件按照老化预警决策进行预警，提高电缆的老化预警精细度。老化预警决策包括老化等级对应的预警方案。
综上所述，本申请所提供的一种电缆的老化预警方法具有如下技术效果：
1.通过电学测试组件，将测试信号输入待进行老化检测的电缆的一端，并从电缆的另一端接收获得接收信号；通过接收信号和未老化的电缆在测试信号测试下的标准信号对电缆的老化情况进行评估，获得电学检测结果；通过图像测试组件采集电缆上多个位置的多个图像，并对多个图像进行灰度处理，并按照局部向量处理规则，分别对多个图像内的多个局部窗口进行处理，获得多个局部窗口向量集合；根据多个局部窗口向量集合，以及未老化的电缆的局部窗口向量集合，计算电缆的绝缘层质量系数；根据电学检测结果和绝缘层质量系数，采用老化评价函数，计算获得电缆的老化等级，在老化等级大于老化等级阈值时，采用预警组件进行预警。达到了通过对电缆进行多维老化检测，提高电缆的老化检测可靠性、全面度，提高电缆的老化预警精确度的技术效果。
2.通过由损失函数多轮训练的电学老化分类器对接收信号进行分析，获得准确的电学检测结果，提高电缆的老化检测多维性，从而提高电缆的老化预警准确性。
实施例二
基于与前述实施例中一种电缆的老化预警方法，同样发明构思，本发明还提供了一种电缆的老化预警系统，请参阅附图3，所述系统与电缆的老化预警装置通信连接，所述老化预警装置包括电学测试组件、图像测试组件和预警组件，所述系统包括：
接收信号获得模块，所述接收信号获得模块用于采用所述电学测试组件，使用测试信号输入待进行老化检测的电缆的一端，并从电缆的另一端接收获得接收信号；
电学检测结果获得模块，所述电学检测结果获得模块用于获取未老化的电缆在所述测试信号测试下的标准信号，结合所述接收信号，对电缆的老化情况进行评估，获得电学检测结果；
电缆图像采集模块，所述电缆图像采集模块用于采用所述图像测试组件，采集电缆上多个位置的多个图像；
向量集合获得模块，所述向量集合获得模块用于对所述多个图像进行灰度处理，并按照局部向量处理规则，分别对多个图像内的多个局部窗口进行处理，获得多个局部窗口向量集合，其中，每个局部窗口向量内包括根据灰度值确定的多位为0或1的数值；
质量系数计算模块，所述质量系数计算模块用于根据所述多个局部窗口向量集合，根据未老化的电缆的局部窗口向量集合，计算电缆的绝缘层质量系数；
电缆预警模块，所述电缆预警模块用于根据所述电学检测结果和绝缘层质量系数，采用老化评价函数，计算获得电缆的老化等级，在老化等级大于老化等级阈值时，采用所述预警组件，进行预警。
进一步的，所述系统还包括：
测试信号序列获得模块，所述测试信号序列获得模块用于采用所述测试信号，对不同老化程度的电缆进行测试，获得测试接收信号序列；
样本电学检测结果序列获取模块，所述样本电学检测结果序列获取模块用于以所述标准信号为基准，根据所述测试接收信号序列与所述标准信号的偏差，获取样本电学检测结果序列，每个样本电学检测结果包括不同的电缆阻抗衰老等级；
序列训练模块，所述序列训练模块用于采用所述测试接收信号序列和样本电学检测结果序列，训练电学老化分类器，嵌入于所述电学测试组件内；
接收信号处理模块，所述接收信号处理模块用于采用所述电学老化分类器，对所述接收信号进行处理，获得所述电学检测结果。
进一步的，所述系统还包括：
第一执行模块，所述第一执行模块用于以接收信号为输入，以电学检测结果为输出，构建所述电学老化分类器；
损失函数确定模块，所述损失函数确定模块用于构建损失函数，如下式：
；
其中，为损失，M为测试接收信号序列和样本电学检测结果序列内数据的数量，N为一轮训练中输出的预测电学检测结果和样本电学检测结果一致的数据数量，/>为一轮训练中输出的第i个预测电学检测结果，/>为一轮训练中的第i个样本电学检测结果；
第二执行模块，所述第二执行模块用于采用所述损失函数，根据所述测试接收信号序列和样本电学检测结果序列，对所述电学老化分类器进行多轮训练，直到损失小于损失阈值，训练完成。
进一步的，所述系统还包括：
图像处理模块，所述图像处理模块用于对所述多个图像进行滤噪处理和灰度化处理；
窗口划分模块，所述窗口划分模块用于按照3*3的局部窗口，对处理后的多个图像内的像素点进行窗口划分，获得多个局部窗口集合；
第三执行模块，所述第三执行模块用于判断所述多个局部窗口内边缘的8个灰度值是否大于中央灰度值，若是，则记录为1，若否，则记录为0，获得所述多个局部窗口向量集合，每个局部窗口向量内包括8位数值。
进一步的，所述系统还包括：
特征值获得模块，所述特征值获得模块用于统计所述多个局部窗口向量集合内1的数量，获得多个特征值；
基础特征值确定模块，所述基础特征值确定模块用于根据未老化的电缆的局部窗口向量集合，统计获得基础特征值；
绝缘层质量系数计算模块，所述绝缘层质量系数计算模块用于根据所述多个特征值和基础特征值，计算电缆的绝缘层质量系数，如下式：
；
其中，K为绝缘层质量系数，P为多个特征值的数量，为第j个特征值，/>为基础特征值。
进一步的，所述系统还包括：
老化评价函数构建模块，所述老化评价函数构建模块用于构建老化评价函数，如下式：
；
其中，为老化等级，/>和/>为权重，/>和/>的和为1，/>为电学检测结果，为绝缘层质量系数，/>为调整因子；
老化等级确定模块，所述老化等级确定模块用于采用所述老化评价函数，对所述电学检测结果和绝缘层质量系数进行计算，获得所述老化等级。
进一步的，所述系统还包括：
样本老化等级序列获得模块，所述样本老化等级序列获得模块用于通过接口，将所述预警组件接入电缆管理系统，基于电缆的历史老化检测数据，统计获得样本老化等级序列；
方案制定模块，所述方案制定模块用于根据所述样本老化等级序列内大于所述老化等级阈值的多个样本老化等级，制定多个预警方案；
方案匹配模块，所述方案匹配模块用于在所述老化等级大于所述老化等级阈值时，匹配获得对应的预警方案，进行预警。
本发明实施例所提供的一种电缆的老化预警系统可执行本发明任意实施例所提供的一种电缆的老化预警方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
所包括的各个模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
本申请提供了一种电缆的老化预警方法，其中，所述方法应用于一种电缆的老化预警系统，所述方法包括：通过电学测试组件，将测试信号输入待进行老化检测的电缆的一端，并从电缆的另一端接收获得接收信号；通过接收信号和未老化的电缆在测试信号测试下的标准信号对电缆的老化情况进行评估，获得电学检测结果；通过图像测试组件采集电缆上多个位置的多个图像，并对多个图像进行灰度处理，并按照局部向量处理规则，分别对多个图像内的多个局部窗口进行处理，获得多个局部窗口向量集合；根据多个局部窗口向量集合，以及未老化的电缆的局部窗口向量集合，计算电缆的绝缘层质量系数；根据电学检测结果和绝缘层质量系数，采用老化评价函数，计算获得电缆的老化等级，在老化等级大于老化等级阈值时，采用预警组件进行预警。解决了现有技术中电缆的老化的检测维度少、可靠性低，导致电缆的老化预警精确度差的技术问题。达到了通过对电缆进行多维老化检测，提高电缆的老化检测可靠性、全面度，提高电缆的老化预警精确度的技术效果。
虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (7)
1.一种电缆的老化预警方法，其特征在于，所述方法应用于一电缆的老化预警装置，其包括电学测试组件、图像测试组件和预警组件，所述方法包括：
采用所述电学测试组件，使用测试信号输入待进行老化检测的电缆的一端，并从电缆的另一端接收获得接收信号；
获取未老化的电缆在所述测试信号测试下的标准信号，结合所述接收信号，对电缆的老化情况进行评估，获得电学检测结果；
采用所述图像测试组件，采集电缆上多个位置的多个图像；
对所述多个图像进行灰度处理，并按照局部向量处理规则，分别对多个图像内的多个局部窗口进行处理，获得多个局部窗口向量集合，其中，每个局部窗口向量内包括根据灰度值确定的多位为0或1的数值；
根据所述多个局部窗口向量集合，根据未老化的电缆的局部窗口向量集合，计算电缆的绝缘层质量系数；
根据所述电学检测结果和绝缘层质量系数，采用老化评价函数，计算获得电缆的老化等级，在老化等级大于老化等级阈值时，采用所述预警组件，进行预警；
其中，根据所述电学检测结果和绝缘层质量系数，采用老化评价函数，计算获得电缆的老化等级，包括：
构建老化评价函数，如下式：
；
其中，为老化等级，/>和/>为权重，/>和/>的和为1，/>为电学检测结果，/>为绝缘层质量系数，/>为调整因子；
采用所述老化评价函数，对所述电学检测结果和绝缘层质量系数进行计算，获得所述老化等级。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取未老化的电缆在所述测试信号测试下的标准信号，结合所述接收信号，对电缆的老化情况进行评估，获得电学检测结果，包括：
采用所述测试信号，对不同老化程度的电缆进行测试，获得测试接收信号序列；
以所述标准信号为基准，根据所述测试接收信号序列与所述标准信号的偏差，获取样本电学检测结果序列，每个样本电学检测结果包括不同的电缆阻抗衰老等级；
采用所述测试接收信号序列和样本电学检测结果序列，训练电学老化分类器，嵌入于所述电学测试组件内；
采用所述电学老化分类器，对所述接收信号进行处理，获得所述电学检测结果。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用所述测试接收信号序列和样本电学检测结果序列，训练电学老化分类器，包括：
以接收信号为输入，以电学检测结果为输出，构建所述电学老化分类器；
构建损失函数，如下式：
；
其中，为损失，M为测试接收信号序列和样本电学检测结果序列内数据的数量，N为一轮训练中输出的预测电学检测结果和样本电学检测结果一致的数据数量，/>为一轮训练中输出的第i个预测电学检测结果，/>为一轮训练中的第i个样本电学检测结果；
采用所述损失函数，根据所述测试接收信号序列和样本电学检测结果序列，对所述电学老化分类器进行多轮训练，直到损失小于损失阈值，训练完成。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述多个图像进行灰度处理，并按照局部向量处理规则，分别对多个图像内的多个局部窗口进行处理，获得多个局部窗口向量集合，包括：
对所述多个图像进行滤噪处理和灰度化处理；
按照3*3的局部窗口，对处理后的多个图像内的像素点进行窗口划分，获得多个局部窗口集合；
判断所述多个局部窗口内边缘的8个灰度值是否大于中央灰度值，若是，则记录为1，若否，则记录为0，获得所述多个局部窗口向量集合，每个局部窗口向量内包括8位数值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述多个局部窗口向量集合，根据未老化的电缆的局部窗口向量，计算电缆的绝缘层质量系数，包括：
统计所述多个局部窗口向量集合内1的数量，获得多个特征值；
根据未老化的电缆的局部窗口向量集合，统计获得基础特征值；
根据所述多个特征值和基础特征值，计算电缆的绝缘层质量系数，如下式：
；
其中，K为绝缘层质量系数，P为多个特征值的数量，为第j个特征值，/>为基础特征值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在老化等级大于老化等级阈值时，采用所述预警组件，进行预警，包括：
通过接口，将所述预警组件接入电缆管理系统，基于电缆的历史老化检测数据，统计获得样本老化等级序列；
根据所述样本老化等级序列内大于所述老化等级阈值的多个样本老化等级，制定多个预警方案；
在所述老化等级大于所述老化等级阈值时，匹配获得对应的预警方案，进行预警。
7.一种电缆的老化预警系统，其特征在于，所述系统与电缆的老化预警装置通信连接，所述老化预警装置包括电学测试组件、图像测试组件和预警组件，所述系统用于执行权利要求1至6中任一项所述的方法，所述系统包括：
接收信号获得模块，所述接收信号获得模块用于采用所述电学测试组件，使用测试信号输入待进行老化检测的电缆的一端，并从电缆的另一端接收获得接收信号；
电学检测结果获得模块，所述电学检测结果获得模块用于获取未老化的电缆在所述测试信号测试下的标准信号，结合所述接收信号，对电缆的老化情况进行评估，获得电学检测结果；
电缆图像采集模块，所述电缆图像采集模块用于采用所述图像测试组件，采集电缆上多个位置的多个图像；
向量集合获得模块，所述向量集合获得模块用于对所述多个图像进行灰度处理，并按照局部向量处理规则，分别对多个图像内的多个局部窗口进行处理，获得多个局部窗口向量集合，其中，每个局部窗口向量内包括根据灰度值确定的多位为0或1的数值；
质量系数计算模块，所述质量系数计算模块用于根据所述多个局部窗口向量集合，根据未老化的电缆的局部窗口向量集合，计算电缆的绝缘层质量系数；
电缆预警模块，所述电缆预警模块用于根据所述电学检测结果和绝缘层质量系数，采用老化评价函数，计算获得电缆的老化等级，在老化等级大于老化等级阈值时，采用所述预警组件，进行预警。
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110501609A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-26 | 龙岩学院 | 一种用于电缆的电气故障检测系统及检测方法 |
| CN112001260A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-11-27 | 国网湖南省电力有限公司 | 一种基于红外可见光图像融合的电缆沟故障检测方法 |
| KR20210035472A (ko) * | 2019-09-24 | 2021-04-01 | 한국전력공사 | 유입식 케이블 진단 장치 |
| CN112862888A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-28 | 广东电网有限责任公司 | 一种电缆的定位方法、装置、计算机设备和存储介质 |
| CN114167183A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-11 | 国网山东省电力公司汶上县供电公司 | 一种高压电缆预警系统及方法 |
| CN114264915A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-04-01 | 国网甘肃省电力公司临夏供电公司 | 一种配电网电缆接头运行状况评估预警装置及方法 |
| CN114397548A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-04-26 | 广东电网有限责任公司惠州供电局 | 一种基于fpga芯片的电缆绝缘状态检测系统及方法 |
| CN114445346A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-05-06 | 国网河北省电力有限公司雄安新区供电公司 | 一种电力电缆缺陷识别方法及装置 |
| CN116008753A (zh) * | 2023-01-10 | 2023-04-25 | 聚为(天津)信息技术有限公司 | 一种电缆的智能化监测方法及系统 |
| KR20230077367A (ko) * | 2021-11-25 | 2023-06-01 | 한국전력공사 | 송전탑 영상을 기초로 열화 정도를 판단하는 인공지능 장치 및 그 방법 |
| CN116704733A (zh) * | 2023-08-02 | 2023-09-05 | 江苏国嘉导体技术科技有限公司 | 铝合金电缆的老化预警方法和系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11054457B2 (en) * | 2017-05-24 | 2021-07-06 | Cisco Technology, Inc. | Safety monitoring for cables transmitting data and power |
| JP7315627B2 (ja) * | 2021-07-21 | 2023-07-26 | 株式会社安川電機 | ケーブル劣化診断装置、ケーブル劣化診断方法、及びプログラム |
-
2023
- 2023-09-22 CN CN202311226462.0A patent/CN116973671B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110501609A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-26 | 龙岩学院 | 一种用于电缆的电气故障检测系统及检测方法 |
| KR20210035472A (ko) * | 2019-09-24 | 2021-04-01 | 한국전력공사 | 유입식 케이블 진단 장치 |
| CN112001260A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-11-27 | 国网湖南省电力有限公司 | 一种基于红外可见光图像融合的电缆沟故障检测方法 |
| CN112862888A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-28 | 广东电网有限责任公司 | 一种电缆的定位方法、装置、计算机设备和存储介质 |
| KR20230077367A (ko) * | 2021-11-25 | 2023-06-01 | 한국전력공사 | 송전탑 영상을 기초로 열화 정도를 판단하는 인공지능 장치 및 그 방법 |
| CN114167183A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-11 | 国网山东省电力公司汶上县供电公司 | 一种高压电缆预警系统及方法 |
| CN114264915A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-04-01 | 国网甘肃省电力公司临夏供电公司 | 一种配电网电缆接头运行状况评估预警装置及方法 |
| CN114445346A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-05-06 | 国网河北省电力有限公司雄安新区供电公司 | 一种电力电缆缺陷识别方法及装置 |
| CN114397548A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-04-26 | 广东电网有限责任公司惠州供电局 | 一种基于fpga芯片的电缆绝缘状态检测系统及方法 |
| CN116008753A (zh) * | 2023-01-10 | 2023-04-25 | 聚为(天津)信息技术有限公司 | 一种电缆的智能化监测方法及系统 |
| CN116704733A (zh) * | 2023-08-02 | 2023-09-05 | 江苏国嘉导体技术科技有限公司 | 铝合金电缆的老化预警方法和系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 35kV及以下配电电缆介损老化状态评价国际规程修订动态与趋势;朱亮;李振杰;戴东亚;;中国电业(技术版)(第11期);第32-39页 * |
| 图像处理技术在电缆绝缘层参数测量系统中的应用;范洪欣;周保华;江守和;李海波;于仕超;刘慧璋;王金红;;电线电缆(第04期);第8-11页 * |
| 基于集对分析动态加权法的XLPE绝缘老化状态评估;李登淑;王昕;赵明;黄肖为;娄雨风;;水电能源科学;第38卷(第07期);第194-197、172页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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