一种智能电缆质量监测预警方法、设备及介质与流程

本发明涉及电缆状态监测，特别是一种智能电缆质量监测预警方法、设备及介质。

背景技术：

1、电缆作为电力传输与分配的关键载体，其运行可靠性直接关系到整个供电系统的安全与稳定。随着电网规模的扩大和电缆运行年限的增长，由绝缘劣化、局部放电、受潮等因素引发的潜伏性缺陷逐渐成为影响电缆安全的主要隐患。为应对这一挑战，业内已发展出多种监测技术，例如基于局部放电检测的绝缘状态评估、基于时域反射原理的故障定位，以及通过监测泄漏电流来反映绝缘整体老化的方法。这些技术通常采用被动监听或定期巡检的模式，对电缆的运行状态进行离线或在线评估，为预防性维护提供了重要依据。

2、然而，上述常规监测方法多依赖于对电缆运行中自然产生的信号进行分析，其监测时机和激励源具有不确定性，难以在电缆带载运行的复杂工况下，获取稳定、可比的电缆本体特征响应。此外，现有方法在处理多源监测数据时，往往孤立地分析局部放电、泄漏电流或反射波形，缺乏将这些多维特征进行深度融合与协同判别的机制。这种单一维度的分析方式，使得对早期缺陷的识别能力有限，尤其难以精准地区分持续性缺陷与暂态扰动，并且在定位缺陷位置时，单一原理的定位结果也容易受到传播路径变化或噪声干扰的影响，导致定位精度和置信度不足。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种智能电缆质量监测预警方法解决现有技术存在的被动监测方式难以在运行工况下获取稳定可比的特征响应以及多源监测数据缺乏深度协同融合，导致早期缺陷识别与定位精度受限的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明提供了一种智能电缆质量监测预警方法，其包括：在目标电缆处于健康状态时施加受控微能诊断激励，采集瞬态响应波形、双端到达波形、泄漏电流以及局部放电脉冲，生成健康基准响应档案；在目标电缆实时运行过程中，确定诊断窗口，在诊断窗口内施加受控微能诊断激励，提取当前周期的激励诊断响应数据；根据健康基准响应档案和激励诊断响应数据，计算反射定位坐标、时差定位坐标、位置残差率、响应漂移指数以及缺陷强度指数，并根据缺陷强度指数，确定疑似缺陷区段和标准化区段标识；基于连续监测周期内同一标准化区段标识对应的缺陷强度指数和负载均值，计算缺陷回滞指数、区段复现率以及预警指数，输出预警等级和疑似缺陷区段。

5、作为本发明所述智能电缆质量监测预警方法的一种优选方案，其中，所述受控微能诊断激励包括：在目标电缆处于健康状态下，选取负载波动低且无开关切换动作的运行时段作为健康建档时段；在健康建档时段内，以导体电流零交越附近且导体电流变化率稳定的时刻作为激励触发时刻，向目标电缆导体和金属屏蔽形成的测试回路施加峰值受限、脉宽固定且总能量受限的受控微能诊断激励；在施加受控微能诊断激励后，采集激励段的瞬时电压响应波形和瞬时电流响应波形、目标电缆两端的首个有效到达波形、接地回路中泄漏电流信号以及高频检测通道中的局部放电脉冲信号。

6、作为本发明所述智能电缆质量监测预警方法的一种优选方案，其中，所述生成健康基准响应档案包括：根据瞬态电压响应波形，提取瞬态响应峰值、响应衰减系数以及首反射到达时刻；根据目标电缆两端的首个有效到达波形和目标电缆长度，计算传播速度；根据泄漏电流信号，计算泄漏电流均值，并根据局部放电脉冲信号，统计局部放电脉冲数量；对提取数据分别执行稳健统计处理，生成基准参数，构建健康基准响应档案；根据健康建档采样中的首反射到达时刻离散程度，生成异常时窗半宽；根据基准传播速度和异常时窗半宽，计算定位区段长度。

7、作为本发明所述智能电缆质量监测预警方法的一种优选方案，其中，所述确定诊断窗口包括：对目标电缆导体电流进行连续采集，并以导体电流零交越时刻为中心，构建候选窗口；计算各候选窗口内导体电流变化率绝对值的最大值，并进行导体电流变化率的稳定性判定；若稳定性判定通过，且不存在开关切换、负荷跃迁以及故障扰动时，将满足稳定性判定的候选窗口确定为诊断窗口；若存在多个满足条件的候选窗口时，选取距离当前监测周期中心时刻最近的候选窗口作为诊断窗口。

8、作为本发明所述智能电缆质量监测预警方法的一种优选方案，其中，所述激励诊断响应数据包括：瞬态响应峰值、响应衰减系数、首反射到达时刻、双端到达时差、泄漏偏移率、局部放电时窗重合率、局部放电活动偏移率以及负载均值；在所述诊断窗口的触发时刻向目标电缆导体和金属屏蔽构成的测试回路施加峰值受限、脉宽固定且总能量受限的受控微能诊断激励；同步采集激励端的瞬态电压响应波形和瞬态电流响应波形，提取瞬态电压响应波形在观测窗口内的最大幅值作为当前周期的瞬态响应峰值；根据瞬态电压响应波形的峰值响应幅值和观测结束时刻响应幅值，计算当前周期的响应衰减系数；对反射响应包络进行门限识别，提取首次超过反射识别门限的时刻，并与触发时刻进行作差，获取首反射到达时刻；提取目标电缆两端首个有效到达波形的到达时刻，并计算二者之差作为双端到达时差；对观测窗口内的泄漏电流信号进行平均处理，并结合基准泄漏电流计算泄漏偏移率；统计观测窗口内的局部放电脉冲总数和落入以首反射到达时刻为中心的异常时窗内局部放电脉冲数量，并计算局部放电时窗重合率和局部放电活动偏移率；对观测窗口内的导体电流进行平均处理，获取当前周期的负载均值。

9、作为本发明所述智能电缆质量监测预警方法的一种优选方案，其中，所述计算反射定位坐标、时差定位坐标、位置残差率、响应漂移指数以及缺陷强度指数包括：根据首反射到达时刻和基准传播速度，计算反射定位坐标；根据双端到达时差、目标电缆长度以及基准传播速度，计算时差定位坐标；根据反射定位坐标和时差定位坐标之间的差值，计算位置残差率；根据当前周期的瞬态响应峰值、响应衰减系数以及首反射到达时刻相对于健康基准响应档案中的基准峰值、基准衰减系数以及基准首反射到达时刻的偏移程度，计算峰值偏移量、衰减偏移量以及反射时延偏移量；基于峰值偏移量、衰减偏移量以及反射时延偏移量，计算响应漂移指数；根据响应漂移指数、位置残差率、当前周期的泄漏偏移率、局部放电时窗重合率以及局部放电活动偏移率，计算缺陷强度指数。

10、作为本发明所述智能电缆质量监测预警方法的一种优选方案，其中，所述根据缺陷强度指数，确定疑似缺陷区段和标准化区段标识包括：当缺陷强度指数不小于缺陷判定阈值时，判定当前周期存在疑似缺陷；在判定存在疑似缺陷时，调取当前周期的时差定位坐标，将时差定位坐标作为疑似缺陷区段的中心定位坐标；调取定位区段长度，以时差定位坐标为中心，按照定位区段长度向两侧扩展，确定当前周期的疑似缺陷区段；当疑似缺陷区段的起始位置小于目标电缆起点时，将疑似缺陷区段的起点位置修正为目标电缆起点；当疑似缺陷区段的终止位置大于目标电缆终点时，将疑似缺陷区段的终止位置修正为目标电缆终点；根据时差定位坐标和定位区段长度的对应关系，对时差定位坐标进行离散映射，生成标准化区段标识。

11、作为本发明所述智能电缆质量监测预警方法的一种优选方案，其中，所述计算缺陷回滞指数、区段复现率以及预警指数包括：在历史窗口内提取与标准化区段标识相同的历史监测记录，并读取各历史监测记录对应的缺陷强度指数和负载均值，构建历史异常序列；根据历史异常序列中相邻监测周期的负载均值变化关系，划分负载上升阶段和负载回落阶段，并将负载上升阶段和负载回落阶段中的监测记录确定为相近负载配对样本；分别对相近负载配对样本中各负载阶段的缺陷强度指数进行统计，获取上升阶段缺陷强度均值和回落阶段缺陷强度均值，并计算缺陷回滞指数；统计若干监测周期内标准化区段标识和当前标准化区段标识相同，且缺陷强度指数不小于缺陷判定阈值的重复出现次数，计算区段复现率；基于当前周期的缺陷强度指数、缺陷回滞指数以及区段复现率，计算预警指数，并进行预警分级。

12、第二方面，本发明提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的智能电缆质量监测预警方法的任一步骤。

13、第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的智能电缆质量监测预警方法的任一步骤。

14、本发明有益效果为：通过建立健康基准响应档案并选取负载稳定的诊断窗口主动施加诊断激励，实现了在复杂运行工况下获取稳定、可比的特征响应，保障了诊断数据的一致性与可靠性；通过构建缺陷强度指数，实现了对电缆状态的多维度协同判别，提升了早期缺陷的识别灵敏度与准确性；通过融合反射定位坐标与时差定位坐标并引入位置残差率进行置信度评估，实现了双重定位机制的相互校验，提高了缺陷区段的定位精度与可靠性；通过构建缺陷回滞指数与区段复现率对同一区段异常进行动态追踪，实现了对持续性缺陷与暂态扰动的有效区分，为预警分级提供了科学依据。