电缆缺陷评估方法、装置、终端及存储介质与流程

1.本发明涉及电缆监测技术领域，尤其涉及一种电缆缺陷评估方法、装置、终端及存储介质。


背景技术：

2.近年来，地下电缆逐步替代传统架空线应用于城市电网建设中。其中，交联聚乙烯电缆因具有良好的力学性能和电气性能被广泛应用。然而，敷设在地下的电缆在机械应力、湿度、温度及电场等诸多因素的长期共同作用下，绝缘性能逐步劣化，进而出现不同程度的水树老化问题。水树老化是指在电缆制造过程中绝缘介质中有水存留，或者是在电缆使用期间，因为多重原因致使水分进入电缆内部形成水树枝。水树枝在电缆长期运行过程中会逐渐变化也会发生移动，最终变成气隙而使电缆形成局部放电现象，致使绝缘层击穿从而引起电缆事故。因此，对水树老化的交联聚乙烯电缆绝缘状态检测的研究有着重要意义。
3.目前，对电缆的状态评估研究还处于初级阶段，所拥有的历史数据相对不足，难以准确对电缆的状态进行评估，从而得到电缆的缺陷类型。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种电缆缺陷评估方法、装置、终端及存储介质，以解决现有技术难以准确对电缆的状态进行评估，从而得到电缆的缺陷类型的问题。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种电缆缺陷评估方法，包括：
6.获取预先建立的电缆典型缺陷物理模型的电参数的值；
7.获取电网中实际运行的电缆的电参数的值；
8.基于数字孪生技术，对电缆典型缺陷物理模型和电网中实际运行的电缆进行虚拟仿真，得到电缆典型缺陷虚拟模型和电网中实际运行的电缆的虚拟模型，并在对应的虚拟模型中显示对应的电参数的值；
9.对电缆典型缺陷虚拟模型的电参数进行比重提取，得到电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比；
10.根据电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比和电网中实际运行的电缆的虚拟模型的电参数的值，对电网中实际运行的电缆的缺陷进行评估。
11.在一种可能的实现方式中，电参数包括击穿电压、泄露电流、局部放电起始电压、局部放电电量、电极距离和电压极性。
12.在一种可能的实现方式中，对电缆典型缺陷虚拟模型的电参数进行比重提取，得到电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比，包括：
13.基于高维随机矩阵，对电缆典型缺陷虚拟模型的电参数进行比重提取，得到电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比。
14.在一种可能的实现方式中，电缆典型缺陷物理模型包括尖端放电物理模型、内部气隙放电物理模型、悬浮电极放电物理模型和沿面放电物理模型。
15.在一种可能的实现方式中，尖端放电物理模型包括自下而上的第一接地电极、单层第一交联聚乙烯板和钢针；其中，钢针插入第一交联聚乙烯板内，且钢针不与第一接地电极接触；
16.内部气隙放电物理模型包括自下而上的第二接地电极、三层第二交联聚乙烯板和第一圆板铜电极；其中，位于中间层的第二交联聚乙烯板的中心位置具有通孔；
17.悬浮电极放电物理模型包括自下而上的第三接地电极、单层第三交联聚乙烯板和第二圆板铜电极；其中，第三交联聚乙烯板与第三接地电极接触，且第三交联聚乙烯板与第二圆板铜电极不接触；在第三交联聚乙烯板的靠近第二圆板铜电极的边缘处放置有一枚圆铜片；
18.沿面放电物理模型包括自下而上的第四接地电极、单层第四交联聚乙烯板和第三圆板铜电极；其中，第四接地电极的直径大于第四交联聚乙烯板的直径，第四交联聚乙烯板的直径大于第四接地电极的直径。
19.在一种可能的实现方式中，根据电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比和电网中实际运行的电缆的虚拟模型的电参数的值，对电网中实际运行的电缆的缺陷进行评估，包括：
20.针对每个电缆典型缺陷虚拟模型，根据该电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比和电网中实际运行的电缆的虚拟模型的电参数的值，计算得到电网中实际运行的电缆的虚拟模型对于该电缆典型缺陷虚拟模型的缺陷评估值，若该缺陷评估值大于该电缆典型缺陷虚拟模型对应的预设评估阈值，则确定电网中实际运行的电缆的虚拟模型对应的实际电缆的缺陷类型为该电缆典型缺陷虚拟模型的缺陷类型。
21.第二方面，本发明实施例提供了一种电缆缺陷评估装置，包括：
22.第一获取模块，用于获取预先建立的电缆典型缺陷物理模型的电参数的值；
23.第二获取模块，用于获取电网中实际运行的电缆的电参数的值；
24.虚拟仿真模块，用于基于数字孪生技术，对电缆典型缺陷物理模型和电网中实际运行的电缆进行虚拟仿真，得到电缆典型缺陷虚拟模型和电网中实际运行的电缆的虚拟模型，并在对应的虚拟模型中显示对应的电参数的值；
25.比重提取模块，用于对电缆典型缺陷虚拟模型的电参数进行比重提取，得到电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比；
26.缺陷评估模块，用于根据电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比和电网中实际运行的电缆的虚拟模型的电参数的值，对电网中实际运行的电缆的缺陷进行评估。
27.在一种可能的实现方式中，电参数包括击穿电压、泄露电流、局部放电起始电压、局部放电电量、电极距离和电压极性。
28.第三方面，本发明实施例提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的电缆缺陷评估方法的步骤。
29.第四方面，本发明实施例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存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的电缆缺陷评估方法的步骤。
30.本发明实施例提供一种电缆缺陷评估方法、装置、终端及存储介质，通过获取预先
建立的电缆典型缺陷物理模型的电参数的值；获取电网中实际运行的电缆的电参数的值；基于数字孪生技术，对电缆典型缺陷物理模型和电网中实际运行的电缆进行虚拟仿真，得到电缆典型缺陷虚拟模型和电网中实际运行的电缆的虚拟模型，并在对应的虚拟模型中显示对应的电参数的值，可以将实际运行的电缆的状态在虚拟空间进行实时展示，反应对应电缆的全生命周期过程；通过对电缆典型缺陷虚拟模型的电参数进行比重提取，得到电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比；根据电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比和电网中实际运行的电缆的虚拟模型的电参数的值，对电网中实际运行的电缆的缺陷进行评估，可以通过对预先建立的电缆典型缺陷物理模型进行实验，得到足够的数据，进而可以对电缆的状态进行准确评估，从而得到电缆的缺陷类型。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是本发明实施例提供的电缆缺陷评估方法的实现流程图；
33.图2是本发明实施例提供的尖端放电物理模型的结构示意图；
34.图3是本发明实施例提供的内部气隙放电物理模型的结构示意图；
35.图4是本发明实施例提供的悬浮电极放电物理模型的结构示意图；
36.图5是本发明实施例提供的沿面放电物理模型的结构示意图；
37.图6是本发明实施例提供的数字孪生框架设计示意图；
38.图7是本发明实施例提供的数字孪生架构运行机理示意图；
39.图8是本发明实施例提供的电缆缺陷评估装置的结构示意图；
40.图9是本发明实施例提供的终端的示意图。
具体实施方式
41.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
42.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
43.参见图1，其示出了本发明实施例提供的电缆缺陷评估方法的实现流程图，其中，电缆缺陷评估方法的执行主体可以是终端。
44.参见图1，电缆缺陷评估方法详述如下：
45.在s101中，获取预先建立的电缆典型缺陷物理模型的电参数的值。
46.在本实施例中，预先建立多个电缆典型缺陷物理模型，通过对各个电缆典型缺陷物理模型通电，进行仿真实验，可以获取各个电缆典型缺陷物理模型在预设时间段内的电参数的值，从而可以得到大量数据，解决历史数据不足的问题。其中，电缆的典型缺陷类型
可以包括尖端放电、内部气隙放电、悬浮电极放电和沿面放电。
47.其中，可以通过在线监测传感器、移动巡检终端等，获取各个电缆典型缺陷物理模型在预设时间段内的电参数的值。
48.在一些实施例中，电缆典型缺陷物理模型包括尖端放电物理模型、内部气隙放电物理模型、悬浮电极放电物理模型和沿面放电物理模型。
49.在一些实施例中，参见图2，尖端放电物理模型包括自下而上的第一接地电极21、单层第一交联聚乙烯板22和钢针23；其中，钢针23插入第一交联聚乙烯板22内，且钢针23不与第一接地电极21接触；
50.参见图3，内部气隙放电物理模型包括自下而上的第二接地电极31、三层第二交联聚乙烯板32和第一圆板铜电极33；其中，位于中间层的第二交联聚乙烯板32的中心位置具有通孔34；
51.参见图4，悬浮电极放电物理模型包括自下而上的第三接地电极41、单层第三交联聚乙烯板42和第二圆板铜电极43；其中，第三交联聚乙烯板42与第三接地电极41接触，且第三交联聚乙烯板42与第二圆板铜电极43不接触；在第三交联聚乙烯板42的靠近第二圆板铜电极43的边缘处放置有一枚圆铜片44；
52.参见图5，沿面放电物理模型包括自下而上的第四接地电极51、单层第四交联聚乙烯板52和第三圆板铜电极53；其中，第四接地电极51的直径大于第四交联聚乙烯板52的直径，第四交联聚乙烯板52的直径大于第四接地电极51的直径。
53.其中，圆板铜电极也可以称为高电极或高压电极。
54.通过针对电缆包含杂质和电缆包含水树的缺陷评估建模方法，在研究交联聚乙烯xlpe电缆常见故障如机械损伤、绝缘的自然老化、材料缺陷及设计工艺制作的影响、过电压等的基础上，重点关注绝缘的自然老化这一故障产生的常见现象，树枝化是导致其老化损坏的主要原因。此外，电缆材料缺陷包括交联聚乙烯导体表面不光滑出现尖端或毛刺、xlpe绝缘层中存在杂质、电缆附件中含有砂眼等。
55.为检测电缆潜在缺陷，避免事故发生，保证电力设备系统稳定运行，通过绝缘在线检测技术来实现对电缆绝缘检测。绝缘在线检测方法主要有电流的在线检测、tanδ的在线检测、局部放电的在线检测等，电缆存在绝缘缺陷会伴随着局部放电，因此通过在线检测电缆局部放电来判断其绝缘老化状况。局部放电在线检测方法可直接有效地判断电缆绝缘故障，而其他几种在线检测技术都是通过测量不同对象来达到检测目的，不能直接检测局部放电信号。利用局部放电的检测与识别来了解和评估电力系统内部运行的电力设备的绝缘状态，因而高压电缆缺陷识别研究主要集中在对高压电缆局部放电模式的识别。局部放电检测技术主要包括超高频法、超声波法和传统脉冲电流法等。
56.电缆运行期间，电缆中间和终端接头最容易发生击穿现象。电缆导体部分出现尖端或毛刺，电场强度变大，致使尖端或毛刺周围的绝缘层发生局部放电，产生绝缘击穿现象。电缆主绝缘内部出现杂质或气隙，在电场的作用下，杂质和气隙处先于主绝缘发生放电、炭化以及气化现象，最终形成气隙发生局部放电现象。导体与附件之间存在金属悬浮电位，引起悬浮电极放电。橡胶与环氧分界面接触不紧密时，可能会产生沿面放电现象。根据电缆实际缺陷和实验室放电模型的对应关系，制作xlpe电缆中间接头出现尖刺、气隙、悬浮导电微粒以及沿面闪络四种常见故障类型的实验室缺陷模型，四种典型缺陷模型如下，所
有放电模型的绝缘材料均为交联聚乙烯，单层交联聚乙烯板厚度为2mm，高电极与接地电极均选取圆板铜材料。
57.参见图2，为尖端放电物理模型。第一接地电极21直径为90mm，第一交联聚乙烯板22厚度为2mm，钢针23的针尖曲率半径为48.2pm，钢针23插入第一交联聚乙烯板22内，但不与接地电极接触。
58.参见图3，为内部气隙放电物理模型。第二接地电极31和第一圆板铜电极33的直径相同，均为90mm。将其中一个第二交联聚乙烯板32的中心位置打通一个直径为10mm的圆孔，形成气隙，使用环氧树脂将三层第二交联聚乙烯板32粘合，并将有通孔34的第二交联聚乙烯板32放在中间层。
59.参见图4，为悬浮电极放电物理模型。第三接地电极41和第二圆板铜电极43的直径相同，均为90mm，第三交联聚乙烯板42与第三接地电极41接触，但不与第二圆板铜电极43接触。在第三交联聚乙烯板42的靠近第二圆板铜电极43的边缘处放置有一枚薄圆铜片44，直径为10mm，该圆铜片44与第二圆板铜电极43不接触。
60.参见图5，为沿面放电物理模型。第四接地电极51直径为90mm，第四交联聚乙烯板52直径为70mm，第三圆板铜电极53直径为25mm。
61.通过以上物理模型，可以结合电压等级、电缆截面积等电缆设备实际参数开展关键参数研究。
62.在一些实施例中，电参数包括击穿电压、泄露电流、局部放电起始电压、局部放电电量、电极距离和电压极性。
63.其中，电极距离可以为接地电极和圆板铜电极之间的距离。
64.在s102中，获取电网中实际运行的电缆的电参数的值。
65.其中，可以采用现有方法，例如，通过在线监测传感器、移动巡检终端等，获取电网中实际运行的电缆的电参数的值。
66.在线监测传感器、移动巡检终端等设备在检测到电缆的电参数的值后，可以通过网络传输层加密后上传至终端。
67.在s103中，基于数字孪生技术，对电缆典型缺陷物理模型和电网中实际运行的电缆进行虚拟仿真，得到电缆典型缺陷虚拟模型和电网中实际运行的电缆的虚拟模型，并在对应的虚拟模型中显示对应的电参数的值。
68.在本实施例中，通过数字孪生技术，可以实现虚拟和现实的一一映射，用户通过虚拟模型即可实现对电网中实际运行的电缆的实时监测，及时了解电缆状态。其中，可以在电缆典型缺陷虚拟模型中显示对应的电缆典型缺陷物理模型的电参数，在电网中实际运行的电缆的虚拟模型中显示对应的实际电缆的电参数的值。
69.依托电缆设备的运行数据和监测数据、带电检测数据和移动巡检终端实时采集各类运行数据，并通过网络传输层加密后上传至终端的电缆数字孪生评估系统，实现电缆设备的运行数据和监测数据、环境的监测数据和预报数据、人员的实时位置和作业状态、电缆设备的健康状态等动态数据实时映射到三维模型上，刻画电网设备细节、呈现历史运行状态、推演电网运行未来趋势，实现“一张图”看电网全局、全时态和全状态。
70.当机理模型存在不足时，数据驱动模式仍能得到满足实际运行需求的结果，对数字孪生系统的可行性开展探索，相应数字孪生电网的框架设计图和运行机理分别如图6和
图7所示。图6框架设计中，电缆设备通过现场传感器、人工巡视、在线监测等方式实时获取电缆设备运行物理量，并通过加密通讯网络方式传输至数据驱动库，然后以这些数据为基础，通过实体模拟、机理模拟、软件仿真和经典设计经验，实现电缆设备在数字虚拟世界的重构，即数字孪生技术现实应用。通过数字重构设备的属性添加，即可实现各类虚拟运行工况推演和实际运行工况真实反映，从而助力后续运维决策。图7分别从感知层、网络层、平台层、应用层等方面对数字孪生架构和运行机理进行了详细规划。
71.在s104中，对电缆典型缺陷虚拟模型的电参数进行比重提取，得到电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比。
72.在本实施例中，每种电缆缺陷类型对应一个电参数的权重占比。可以采用现有方法，对电缆典型缺陷虚拟模型的电参数进行比重提取，得到电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比。
73.在一种可能的实现方式中，在上述s104之前，还可以包括：
74.获取预先建立的正常电缆物理模型的电参数；
75.基于数字孪生技术，对正常电缆物理模型进行虚拟仿真，得到正常电缆虚拟模型，并在正常电缆虚拟模型中显示正常电缆物理模型的电参数的值；
76.上述s104可以包括以下步骤：
77.针对每种电缆典型缺陷虚拟模型，根据公式计算该电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比；其中，pk为该电缆典型缺陷虚拟模型的第k个电参数的权重占比；c
k1
为该电缆典型缺陷虚拟模型的第k个电参数的值；c
k2
为正常电缆物理模型的第k个电参数的值；l为电参数的数量；c
l1
为该电缆典型缺陷虚拟模型的第l个电参数的值；c
l2
为正常电缆物理模型的第l个电参数的值。
78.在一些实施例中，上述s104可以包括以下步骤：
79.基于高维随机矩阵，对电缆典型缺陷虚拟模型的电参数进行比重提取，得到电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比。
80.针对电缆上述四种常见典型缺陷模型和数字孪生架构原理，可以通过如下步骤开展电缆缺陷评估：
81.(1)电缆典型缺陷特征参数确定
82.针对电缆尖端放电、内部放电、悬浮放电和沿面放电等四种常见典型缺陷情况，结合电气试验特性和物理量区别表征考虑，重点从击穿电压uj、泄漏电流i、局部放电起始电压uq、局部放电电量q、电极距离d、电压极性t等因素进行深入分析，以便进一步确定各因素与不同典型缺陷间的具体关联性及权重占比。
83.(2)电缆典型缺陷特征量值比重提取
84.考虑将电缆多维度测量数据的时间和空间特性进行联合处理，提出一种基于高维随机矩阵的运行数据建模及缺陷检测方法。首先在对系统运行数据类型分析的基础上，引入高维随机矩阵理论，完成电缆运行大数据模型的构建及缺陷检测方法的推导。
85.若电缆运行大数据模型矩阵a符合渐进重构模型，其信号矩阵特征值为
[0086][0087]
令矩阵a的估计为则其中，a为m
×
n矩阵，参数ci仅与信号特征值σ1(y)，...，σ
min(m,n)
(y)相关，ui、为奇异值分解后矩阵。据此可通过式(1)得到矩阵重构函数，如下：
[0088][0089]
考虑到多维度运行数据协方差矩阵的主对角元素是目标数据与缺陷数据的体现，当分别考虑有效数据存在与不存在两种情况时，所得函数将存在明显差异。因此，根据式(4)即可判定信号矩阵缺陷数据。
[0090]
假定b矩阵定义如下：
[0091][0092][0093]
其中，bj为矩阵b的子元素(j＝1、2...n)，nj为子元素bj在矩阵b中序列位置表征。
[0094]
通过式(1)-(4)予以矩阵重构并提取特征量值，便可以得出典型缺陷数据在内的电缆运行大数据矩阵。
[0095]
(3)电缆运行数据虚实映射关联建模
[0096]
在数字孪生虚体框架设计基础上，电缆运行信息虚实映射关系模型可通过式(5)～(7)进行描述：
[0097][0098]
[0099]
其中，e
df
表示电缆运行维度信息，d
uj
'、di'、d
uq
'、dq'、dd'、d
t
'分别表示电缆击穿电压、泄漏电流、局部放电起始电压、局部放电电量、电极距离、电压极性等维度信息在电缆数字孪生架构的虚体集合。表示各因素之间的自然连接，表明了电缆运行各因素间的自主交互关系。
[0100]
基于数字孪生的内在逻辑和本质关系，可以得出：
[0101][0102]
其中，表示设备运行实际维度信息与数字孪生虚体维度信息的一一映射关系。
[0103]
(4)电缆典型缺陷识别与评估
[0104]
在数字孪生系统中构建电缆典型缺陷分析场景，通过基础数据层、三维模型层、时空模拟层、业务应用层等四个层面对电缆缺陷进行纵向数据剖析，实现基于电力电缆物理实体设备与数字孪生系统虚拟模型实时交互与比对。电缆典型缺陷特征量可通过式(1)-(7)予以矩阵重构并提取特征量值，并通过电缆运行数据虚实映射关联模型，得出电缆典型缺陷与相关因素关联性关系，最终实现对电缆典型缺陷即时判定、精确评估及维修策略及时推送。评估因素关联关系见表1所示。
[0105]
表1电缆典型缺陷与相关因素关联性关系(权重占比概数)
[0106][0107]
通过表1可以分析得出，尖端放电缺陷与击穿电压uj和局放起始电压uq密切相关，内部放电缺陷很大程度上与电压极性t息息相关，悬浮放电缺陷则与电极距离d紧密相关，沿面放电缺陷则可通过泄漏电流i明确表征。
[0108]
在s105中，根据电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比和电网中实际运行的电缆的虚拟模型的电参数的值，对电网中实际运行的电缆的缺陷进行评估。
[0109]
在一些实施例中，上述s105可以包括以下步骤：
[0110]
针对每个电缆典型缺陷虚拟模型，根据该电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比和电网中实际运行的电缆的虚拟模型的电参数的值，计算得到电网中实际运行的电缆的虚拟模型对于该电缆典型缺陷虚拟模型的缺陷评估值，若该缺陷评估值大于该电缆典型缺陷虚拟模型对应的预设评估阈值，则确定电网中实际运行的电缆的虚拟模型对应的实际电缆的缺陷类型为该电缆典型缺陷虚拟模型的缺陷类型。
[0111]
在本实施例中，针对每个电缆典型缺陷虚拟模型，将电网中实际运行的电缆的虚拟模型的每个电参数的值分别乘以该电缆典型缺陷虚拟模型的对应的电参数的权重占比，然后求和，得到电网中实际运行的电缆的虚拟模型对于该电缆典型缺陷虚拟模型的缺陷评估值。若该缺陷评估值大于该电缆典型缺陷虚拟模型对应的预设评估阈值，则确定电网中实际运行的电缆的虚拟模型对应的实际电缆的缺陷类型为该电缆典型缺陷虚拟模型的缺陷类型；该缺陷评估值不大于该电缆典型缺陷虚拟模型对应的预设评估阈值，则确定电网中实际运行的电缆的虚拟模型对应的实际电缆的缺陷类型不为该电缆典型缺陷虚拟模型的缺陷类型。
[0112]
若电网中实际运行的电缆的虚拟模型对于各个电缆典型缺陷虚拟模型的缺陷评估值均不大于该电缆典型缺陷虚拟模型对应的预设评估阈值，则确定电网中实际运行的电缆的虚拟模型对应的实际电缆正常，不存在缺陷。
[0113]
针对电网中实际运行的每根电缆均可以通过上述方法确定是否存在缺陷以及缺陷类型。
[0114]
各个电缆典型缺陷虚拟模型对应的预设评估阈值可以根据大量实验确定，在此不做具体限定。
[0115]
本实施例通过获取预先建立的电缆典型缺陷物理模型的电参数；获取电网中实际运行的电缆的电参数；基于数字孪生技术，对电缆典型缺陷物理模型和电网中实际运行的电缆进行虚拟仿真，得到电缆典型缺陷虚拟模型和电网中实际运行的电缆的虚拟模型，并在对应的虚拟模型中显示对应的电参数，可以将实际运行的电缆的状态在虚拟空间进行实时展示，反应对应电缆的全生命周期过程；通过对电缆典型缺陷虚拟模型的电参数进行比重提取，得到电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比；根据电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比和电网中实际运行的电缆的虚拟模型的电参数，对电网中实际运行的电缆的缺陷进行评估，可以通过对预先建立的电缆典型缺陷物理模型进行实验，得到足够的数据，进而可以对电缆的状态进行准确评估，从而得到电缆的缺陷类型。
[0116]
在现有电缆运行状态的建模仿真和在线监测技术的基础上，数字孪生体系通过状态感知、边缘计算、智能互联、协议适配、智能分析等技术，能够满足电力电缆在动态多变运行环境下进行实时状态评估的精度及适应性需求。
[0117]
数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生技术可以根据物理模型建立其虚拟模型，通过虚拟实体运行得到设备运行的模拟数据，根据实际数据进行修正，得到大量的传感器数据，这解决了目前电缆数据不足的问题。而且基于数字孪生的多物理参数化评估模型充分考虑了电力电缆实际的运行条件，因此状态评估结果更加精准。
[0118]
因此，有必要建立基于数字孪生的电缆包含杂质和电缆包含水树的缺陷模型，在此基础上计算获得电缆三维电场和电位结果，并分析杂质、水树结构和电材料参数对电缆缺陷状态的影响，然后在此基础上建立电缆在不良热环境下的缺陷状态评估模型，从而实现电力电缆在动态多变运行环境下进行实时状态评估的精度及适应性需求，有效地提高设备的安全运行。
[0119]
本实施例通过建立一种面向电缆绝缘状态评估的数字孪生架构和基于数字孪生
的电缆包含杂质和水树缺陷的模型基础上计算获得电缆三维电场和电位结果，分析杂质、水树结构和电材料参数对电缆缺陷状态的影响，充分利用精细化物理模型、智能传感器数据、运维历史等数据，集成电、磁、热、流体等多学科、多物理量、多尺度、多概率进行仿真，在虚拟空间中完成对电缆缺陷评估系统的映射，从而能够进一步分析杂质、水树结构和电材料参数对电缆缺陷状态的影响，反映对应设备的全生命周期过程，能够实时更新与动态演化，进而实现对电缆缺陷评估系统的真实映射。
[0120]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
[0121]
以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
[0122]
图8示出了本发明实施例提供的电缆缺陷评估装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
[0123]
如图8所示，电缆缺陷评估装置80包括：第一获取模块81、第二获取模块82、虚拟仿真模块83、比重提取模块84和缺陷评估模块85。
[0124]
第一获取模块81，用于获取预先建立的电缆典型缺陷物理模型的电参数的值；
[0125]
第二获取模块82，用于获取电网中实际运行的电缆的电参数的值；
[0126]
虚拟仿真模块83，用于基于数字孪生技术，对电缆典型缺陷物理模型和电网中实际运行的电缆进行虚拟仿真，得到电缆典型缺陷虚拟模型和电网中实际运行的电缆的虚拟模型，并在对应的虚拟模型中显示对应的电参数的值；
[0127]
比重提取模块84，用于对电缆典型缺陷虚拟模型的电参数进行比重提取，得到电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比；
[0128]
缺陷评估模块85，用于根据电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比和电网中实际运行的电缆的虚拟模型的电参数的值，对电网中实际运行的电缆的缺陷进行评估。
[0129]
在一种可能的实现方式中，电参数包括击穿电压、泄露电流、局部放电起始电压、局部放电电量、电极距离和电压极性。
[0130]
在一种可能的实现方式中，比重提取模块84具体用于：
[0131]
基于高维随机矩阵，对电缆典型缺陷虚拟模型的电参数进行比重提取，得到电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比。
[0132]
在一种可能的实现方式中，电缆典型缺陷物理模型包括尖端放电物理模型、内部气隙放电物理模型、悬浮电极放电物理模型和沿面放电物理模型。
[0133]
在一种可能的实现方式中，尖端放电物理模型包括自下而上的第一接地电极、单层第一交联聚乙烯板和钢针；其中，钢针插入第一交联聚乙烯板内，且钢针不与第一接地电极接触；
[0134]
内部气隙放电物理模型包括自下而上的第二接地电极、三层第二交联聚乙烯板和第一圆板铜电极；其中，位于中间层的第二交联聚乙烯板的中心位置具有通孔；
[0135]
悬浮电极放电物理模型包括自下而上的第三接地电极、单层第三交联聚乙烯板和第二圆板铜电极；其中，第三交联聚乙烯板与第三接地电极接触，且第三交联聚乙烯板与第
二圆板铜电极不接触；在第三交联聚乙烯板的靠近第二圆板铜电极的边缘处放置有一枚圆铜片；
[0136]
沿面放电物理模型包括自下而上的第四接地电极、单层第四交联聚乙烯板和第三圆板铜电极；其中，第四接地电极的直径大于第四交联聚乙烯板的直径，第四交联聚乙烯板的直径大于第四接地电极的直径。
[0137]
在一种可能的实现方式中，缺陷评估模块85具体用于：
[0138]
针对每个电缆典型缺陷虚拟模型，根据该电缆典型缺陷虚拟模型的各个电参数的权重占比和电网中实际运行的电缆的虚拟模型的电参数的值，计算得到电网中实际运行的电缆的虚拟模型对于该电缆典型缺陷虚拟模型的缺陷评估值，若该缺陷评估值大于该电缆典型缺陷虚拟模型对应的预设评估阈值，则确定电网中实际运行的电缆的虚拟模型对应的实际电缆的缺陷类型为该电缆典型缺陷虚拟模型的缺陷类型。
[0139]
图9是本发明实施例提供的终端的示意图。如图9所示，该实施例的终端9包括：处理器90、存储器91以及存储在所述存储器91中并可在所述处理器90上运行的计算机程序92。所述处理器90执行所述计算机程序92时实现上述各个电缆缺陷评估方法实施例中的步骤，例如图1所示的s101至s105。或者，所述处理器90执行所述计算机程序92时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图8所示模块/单元81至85的功能。
[0140]
示例性的，所述计算机程序92可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器91中，并由所述处理器90执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/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，该指令段用于描述所述计算机程序92在所述终端9中的执行过程。例如，所述计算机程序92可以被分割成图8所示的模块/单元81至85。
[0141]
所述终端9可包括，但不仅限于，处理器90、存储器91。本领域技术人员可以理解，图9仅仅是终端9的示例，并不构成对终端9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，例如所述终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0142]
所称处理器90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)、现场可编程门阵列(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该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0143]
所述存储器91可以是所述终端9的内部存储单元，例如终端9的硬盘或内存。所述存储器91也可以是所述终端9的外部存储设备，例如所述终端9上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，所述存储器91还可以既包括所述终端9的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器91用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述存储器91还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0144]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的
功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0145]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0146]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0147]
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0148]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0149]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0150]
所述集成的模块/单元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，所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，可实现上述各个电缆缺陷评估方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述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。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述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(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述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是电载波信号和电信信号。
[0151]
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实
施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。