技术领域
[0001] 本申请涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种绝缘介质损耗检测方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
相关背景技术
[0002] 随着城市现代化建设的发展，电网供电量越来越大，传统的架空线路已逐渐被电力电缆所取代。电缆隐蔽，受外界环境影响较小，但其通常埋在地下，很难监测电缆的绝缘状态。电缆长期运行后可能出现水树、电树等绝缘故障问题，因此有必要通过监测电缆的绝缘状态来预防绝缘故障。传统的电缆监控主要是离线监控，需要离线运行，相邻两次电缆脱机监测试验时间间隔较长，不能及时发现故障。
具体实施方式
[0039] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0040] 在一个示例性的实施例中，如图1所示，提供了一种绝缘介质损耗检测方法，本实施例以该方法应用于终端进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于服务器，还可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。本实施例中，该方法包括以下步骤：
[0041] 步骤102，利用全控型器件生成注入信号，所述注入信号输入待测电缆，所述注入信号为低频电压信号。
[0042] 其中，全控型器件是一种通过控制信号来控制电路导通，又可以控制电路关断的电力电子器件，又称为自关断器件。
[0043] 可选的，待测电缆为复合接地系统中的电缆线路。
[0044] 示例性的，利用复合接地系统中全控型器件生成低频电压信号，将低频电压信号注入待测电缆中。
[0045] 步骤104，采集所述待测电缆头端的电性参数，对所述待测电缆头端的电性参数进行去噪，得到去噪电性参数；所述电性参数包括电压和电流中的至少一种。
[0046] 其中，去噪包括傅里叶变换、小波变换等至少一种。
[0047] 其中，去噪电性参数为经过去噪操作后的电性参数。
[0048] 其中，待测电缆头端为信号注入电缆的输入端。
[0049] 可选的，可利用用于采集电性参数的传感器来采集所述待测电缆头端的电性参数。示例性的，电性参数包括电压和电流，可以使用电压互感器采集待测电缆头端的电压；可以使用电流互感器采集待测电缆头端的电流。利用小波变换对采集到的头端电压和电流进行去噪，得到去噪电性参数。
[0050] 步骤106，根据所述去噪电性参数，确定待测电缆末端的电性参数；根据所述去噪电性参数和所述待测电缆末端的电性参数，确定介质损耗因数。
[0051] 其中，介质损耗因数为判断绝缘介质是否发生故障的指标。
[0052] 其中，待测电缆末端是电缆中信号的输出端。
[0053] 其中，介质损耗因数为介质损耗角的正切值，用于判断绝缘介质是否发生故障。
[0054] 其中，介质损耗角是电缆中流过的电流向量与电压向量之间夹角的余角。
[0055] 示例性的，可以根据待测电缆的等效电阻、等效电感、等效分布电容确定波阻抗和传播系数，根据所述波阻抗、传播系数以及所述去噪电性参数中的电压和电流，确定待测电缆末端的电压和电流。
[0056] 示例性的，可以根据去噪后的头端电压和电流，以及末端电压和电流，计算介质损耗因数。
[0057] 步骤108，判断所述介质损耗因数是否超出预设绝缘临界值；在未超出的情况下，返回执行采集所述待测电缆头端的电性参数的步骤；在超出的情况下，执行绝缘故障处理流程。
[0058] 其中，绝缘临界值为衡量介质损耗因数是否超标的指标。
[0059] 上述实施例中，首先，利用全控型器件生成注入信号，将所述注入信号输入待测电缆，所述注入信号为低频电压信号，可以放大线路绝缘特征，从而实现对电缆绝缘老化的灵敏反应；然后，采集所述待测电缆头端的电性参数，对所述待测电缆头端的电性参数进行去噪，得到去噪电性参数；这里的去噪处理可以消除其他信号的干扰，使得最终确定的介质损耗因数更加准确；然后，根据所述去噪电性参数，确定待测电缆末端的电性参数；根据所述去噪电性参数和所述待测电缆末端的电性参数，确定介质损耗因数；判断所述介质损耗因数是否超出预设绝缘临界值；在未超出的情况下，返回执行采集所述待测电缆头端的电性参数的步骤；在超出的情况下，执行绝缘故障处理流程。根据双端的电性参数，即根据头端的电性参数和末端的电性参数综合计算介质损耗因数，进一步提高了数据的准确性，并且实现了电缆正常运行情况下电缆绝缘损耗的实时检测。在一个示例性的实施例中，对所述待测电缆头端的电性参数进行去噪，得到去噪电性参数，包括：使用电压互感器或电流互感器等器件中的至少一种器件，采集电缆头端的信号，得到头端的电性参数；根据小波基函数，将所述待测电缆头端的电性参数进行连续小波变换，得到不同尺度和频带的小波系数；根据所述不同尺度和频带的小波系数确定中位数绝对偏差值；将所述小波系数中小于中位数绝对偏差值的系数置为零，保留大于中位数绝对偏差值的系数；对处理后的小波系数进行逆小波变换，得到去噪电性参数。
[0060] 其中，小波基函数是在对信号进行变换时选择的函数。
[0061] 其中，中位数绝对偏差值是对单变量数值型数据的样本偏差的一种鲁棒性测量，这里用于衡量所有小波系数中哪些是噪声。
[0062] 本实施例中，采用不同的小波基函数，对不同情况下的信号进行去噪，可以对不同的噪声信号进行针对性的去除。
[0063] 在一个示例性的实施例中，所述根据所述去噪电性参数，确定待测电缆末端的电性参数，包括：根据待测电缆的等效电阻、等效电感、等效分布电容以及等效电导，确定波阻抗和传播系数；根据所述波阻抗、传播系数以及所述去噪电性参数，确定待测电缆末端的电性参数。
[0064] 如图2所示，根据所述去噪电性参数，确定待测电缆末端的电性参数，包括：设电缆长度中的任意一点为 ，取微分 ，则 点对应的电压和电流分别为 和 ， 点对应的电压和电流分别为 和 。其中， 为电缆的单位等效电阻，为电缆的单位等效电感，为电缆的单位等效分布电容，为电缆的单位等效电导。则在待测电缆中，已知头端即M端的电压 和电流 的情况下，可以计算出末端即N端的电压 和电流 。
[0065] 示例性的，根据待测电缆的等效电阻、等效电感、等效分布电容确定波阻抗和传播系数，计算公式如下：
[0066]
[0067] 其中，为电缆的单位等效电阻，为电缆的单位等效电感，为电缆的单位等效分布电容，为电缆的单位等效电导。
[0068] 根据所述波阻抗、传播系数以及所述去噪电性参数中的电压和电流，确定待测电缆末端的电压和电流，计算公式如下：
[0069]
[0070] 式中， 为波阻抗，为传播系数， 为单位长度上的串联阻抗。
[0071] 根据去噪后的头端电压和电流，以及末端电压和电流，计算介质损耗因数，计算公式如下所示：
[0072]
[0073]
[0074] 其中， 是待测电缆的介质损耗因数，是待测电缆的介质损耗角， 和 分别是待测电缆头端注入信号的电压矢量和电流， 和 是待测电缆末端的电压和电流。
[0075] 本实施例中，通过首端的电压和电流，以及末端的电压和电流，相比于只用其中一端的数据，可以减少电缆本身的谐波对信号的干扰。
[0076] 在一个示例性的实施例中，所述根据所述去噪电性参数和所述待测电缆末端的电性参数，确定介质损耗因数，包括：根据所述去噪电性参数和所述待测电缆末端的电性参数，确定介质损耗角；根据所述介质损耗角确定所述介质损耗角的正切值；将所述介质损耗角的正切值作为介质损耗因数；
[0077] 如图3所示，当注入高频的电压信号 后，此时的介质损耗角为高频信号的电流和电压 之间夹角的余角 ，介质损耗因数为介质损耗角 的正切值 ，即为电阻电流 和电容电流 的比值，
[0078]
[0079] 同理，当注入电压相等但频率较低的信号，即低频电压信号时，介质损耗角为低频信号的电流 和电压 的夹角的余角 ，介质损耗因数为介质损耗角 的正切值 ，即为电阻电流 和电容电流 的比值，
[0080]
[0081] 频率越高，电容电流越大，因此 大于 ，使用低频的电压信号可以更敏感的捕捉介质损耗因数的变换。
[0082] 示例性的，低频电压信号的频率为5～20Hz。
[0083] 本实施例中，测试频率越低，介质损耗角越大，因此通过低频电压信号的注入，测得的低频介质损耗因数，即介质损耗角的正切值对电缆绝缘老化程度的反映更加灵敏。
[0084] 在一个示例性的实施例中，如图4，提供一种绝缘介质损耗检测方法，包括如下步骤：利用复合接地系统的全控型器件生成低频电压信号，注入待测电缆，采集所述待测电缆头端的电性参数，对所述待测电缆头端的电性参数进行小波阈值去噪；采用双端算法计算介质损耗角，具体过程为：根据所述去噪电性参数，确定待测电缆末端的电性参数；根据所述去噪电性参数和所述待测电缆末端的电性参数，确定介质损耗因数；判断所述介质损耗因数是否超出预设绝缘临界值，在未超出的情况下，返回执行采集所述待测电缆头端的电性参数的步骤；在超出的情况下，协调控制器进行绝缘故障处理，将故障问题上报至复合接地系统的系统。
[0085] 应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0086] 基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的一种绝缘介质损耗检测方法的一种绝缘介质损耗检测装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个绝缘介质损耗检测方法的装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于一种绝缘介质损耗检测方法的限定，在此不再赘述。
[0087] 在一个示例性的实施例中，如图5所示，提供了一种绝缘介质损耗检测装置，包括：去噪滤波模块、去噪滤波模块、双端算法处理模块和实时监测协调模块，其中：
[0088] 信号注入生成模块：用于利用全控型器件生成注入信号，将所述注入信号输入待测电缆，所述注入信号为低频电压信号；
[0089] 去噪滤波模块：用于采集所述待测电缆头端的电性参数，对所述待测电缆头端的电性参数进行去噪，得到去噪电性参数；所述电性参数包括电压和电流中的至少一种；
[0090] 双端算法处理模块：用于根据所述去噪电性参数，确定待测电缆末端的电性参数；根据所述去噪电性参数和所述待测电缆末端的电性参数，确定介质损耗因数；
[0091] 实时监测协调模块：用于基于所述介质损耗因数确定所述待测电缆中绝缘介质的损耗状态。
[0092] 其中，绝缘介质损耗检测装置可以用于检测复合接地系统中电缆的绝缘介质损耗情况，系统可以为参见图6所示结构，
[0093] 在其中一个实施例中，去噪滤波模块，还用于：
[0094] 根据小波基函数，将所述待测电缆头端的电性参数进行连续小波变换，得到不同尺度和频带的小波系数；
[0095] 根据所述不同尺度和频带的小波系数确定中位数绝对偏差值；
[0096] 将所述小波系数中小于中位数绝对偏差值的系数置为零，保留大于中位数绝对偏差值的系数；
[0097] 对处理后的小波系数进行逆小波变换，得到去噪电性参数。
[0098] 在其中一个实施例中，双端算法处理模块，还用于：
[0099] 根据待测电缆的等效电阻、等效电感、等效分布电容以及等效电导，确定波阻抗和传播系数；
[0100] 根据所述波阻抗、传播系数以及所述去噪电性参数，确定待测电缆末端的电性参数。
[0101] 根据所述去噪电性参数和所述待测电缆末端的电性参数，确定介质损耗角；
[0102] 根据所述介质损耗角确定所述介质损耗角的正切值；
[0103] 将所述介质损耗角的正切值作为介质损耗因数。
[0104] 在其中一个实施例中，所述低频电压信号频率为5～20Hz。上述一种绝缘介质损耗检测装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0105] 在一个示例性的实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口(Input/Output，简称I/O）和通信接口。
其中，处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接，通信接口通过输入/输出接口连接到系统总线。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储介质损因数。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种绝缘介质损耗检测方法。
[0106] 本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
[0107] 利用全控型器件生成注入信号，将所述注入信号输入待测电缆，所述注入信号为低频电压信号；
[0108] 采集所述待测电缆头端的电性参数，对所述待测电缆头端的电性参数进行去噪，得到去噪电性参数；所述电性参数包括电压和电流中的至少一种；
[0109] 根据所述去噪电性参数，确定待测电缆末端的电性参数；根据所述去噪电性参数和所述待测电缆末端的电性参数，确定介质损耗因数；
[0110] 判断所述介质损耗因数是否超出预设绝缘临界值；在未超出的情况下，返回执行采集所述待测电缆头端的电性参数的步骤；在超出的情况下，执行绝缘故障处理流程。
[0111] 在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0112] 根据小波基函数，将所述待测电缆头端的电性参数进行连续小波变换，得到不同尺度和频带的小波系数；
[0113] 根据所述不同尺度和频带的小波系数确定中位数绝对偏差值；
[0114] 将所述小波系数中小于中位数绝对偏差值的系数置为零，保留大于中位数绝对偏差值的系数；
[0115] 对处理后的小波系数进行逆小波变换，得到去噪电性参数。
[0116] 在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0117] 根据待测电缆的等效电阻、等效电感、等效分布电容以及等效电导，确定波阻抗和传播系数；
[0118] 根据所述波阻抗、传播系数以及所述去噪电性参数，确定待测电缆末端的电性参数。
[0119] 在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0120] 根据所述去噪电性参数和所述待测电缆末端的电性参数，确定介质损耗角；
[0121] 根据所述介质损耗角确定所述介质损耗角的正切值；
[0122] 将所述介质损耗角的正切值作为介质损耗因数。
[0123] 在其中一个实施例中，所述低频电压信号频率为5～20Hz。
[0124] 在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0125] 利用全控型器件生成注入信号，将所述注入信号输入待测电缆，所述注入信号为低频电压信号；
[0126] 采集所述待测电缆头端的电性参数，对所述待测电缆头端的电性参数进行去噪，得到去噪电性参数；所述电性参数包括电压和电流中的至少一种；
[0127] 根据所述去噪电性参数，确定待测电缆末端的电性参数；根据所述去噪电性参数和所述待测电缆末端的电性参数，确定介质损耗因数；
[0128] 判断所述介质损耗因数是否超出预设绝缘临界值；在未超出的情况下，返回执行采集所述待测电缆头端的电性参数的步骤；在超出的情况下，执行绝缘故障处理流程。
[0129] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0130] 根据小波基函数，将所述待测电缆头端的电性参数进行连续小波变换，得到不同尺度和频带的小波系数；
[0131] 根据所述不同尺度和频带的小波系数确定中位数绝对偏差值；
[0132] 将所述小波系数中小于中位数绝对偏差值的系数置为零，保留大于中位数绝对偏差值的系数；
[0133] 对处理后的小波系数进行逆小波变换，得到去噪电性参数。
[0134] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0135] 根据待测电缆的等效电阻、等效电感、等效分布电容以及等效电导，确定波阻抗和传播系数；
[0136] 根据所述波阻抗、传播系数以及所述去噪电性参数，确定待测电缆末端的电性参数。
[0137] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0138] 根据所述去噪电性参数和所述待测电缆末端的电性参数，确定介质损耗角；
[0139] 根据所述介质损耗角确定所述介质损耗角的正切值；
[0140] 将所述介质损耗角的正切值作为介质损耗因数。
[0141] 在其中一个实施例中，所述低频电压信号频率为5～20Hz。
[0142] 在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0143] 利用全控型器件生成注入信号，将所述注入信号输入待测电缆，所述注入信号为低频电压信号；
[0144] 采集所述待测电缆头端的电性参数，对所述待测电缆头端的电性参数进行去噪，得到去噪电性参数；所述电性参数包括电压和电流中的至少一种；
[0145] 根据所述去噪电性参数，确定待测电缆末端的电性参数；根据所述去噪电性参数和所述待测电缆末端的电性参数，确定介质损耗因数；
[0146] 判断所述介质损耗因数是否超出预设绝缘临界值；在未超出的情况下，返回执行采集所述待测电缆头端的电性参数的步骤；在超出的情况下，执行绝缘故障处理流程。
[0147] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0148] 根据小波基函数，将所述待测电缆头端的电性参数进行连续小波变换，得到不同尺度和频带的小波系数；
[0149] 根据所述不同尺度和频带的小波系数确定中位数绝对偏差值；
[0150] 将所述小波系数中小于中位数绝对偏差值的系数置为零，保留大于中位数绝对偏差值的系数；
[0151] 对处理后的小波系数进行逆小波变换，得到去噪电性参数。
[0152] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0153] 根据待测电缆的等效电阻、等效电感、等效分布电容以及等效电导，确定波阻抗和传播系数；
[0154] 根据所述波阻抗、传播系数以及所述去噪电性参数，确定待测电缆末端的电性参数。
[0155] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0156] 根据所述去噪电性参数和所述待测电缆末端的电性参数，确定介质损耗角；
[0157] 根据所述介质损耗角确定所述介质损耗角的正切值；
[0158] 将所述介质损耗角的正切值作为介质损耗因数。
[0159] 在其中一个实施例中，所述低频电压信号频率为5～20Hz。
[0160] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是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非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性存储器和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read‑Only Memory，ROM）、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器（Resistive Random Access Memory，ReRAM）、磁变存储器（Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM）、铁电存储器（Ferroelectric Random Access Memory，FRAM）、相变存储器（Phase Change Memory，PCM）、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）等。本申请提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器、人工智能（Artificial Intelligence，AI）处理器等，不限于此。
[0161] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本申请记载的范围。
[0162] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
