一种基于趋势分析的电缆终端温度缺陷预警方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及一种电力设备在线监测行业，尤其涉及一种基于趋势分析的电缆终端温度缺陷预警方法、系统及设备。

背景技术

电缆终端接头位于电缆线路的末端，起着连接电缆线路和开关柜等设备的作用，电缆头的故障主要由压接不良导致接触电阻增大、应力管与电缆外半导体层和铜屏蔽层对接不当、电缆绝缘材料老化等因素所引起。在电缆终端的缺陷诊断中，温度是衡量电缆终端接头健康状态的重要指标。在电缆终端接头中，其金属接头的缺陷一般是由于接触面氧化等原因导致接触电阻增大所引起的，发热温升较大，属于电流制热型缺陷；绝缘介质覆盖部分温度上升的原因是由于制作工艺不良应力管部位电场分布较为集中，产生较强场强所引起，或内部绝缘介质老化导致泄漏电流增大所引起，属于电压制热型缺陷，其发热温升较低，一般为0.5～5K。电缆终端接头的异常发热是长期发展的过程，其趋势是逐步递增，因此可通过分析温度的发展趋势，对其热缺陷进行预测，但由于受负荷电流、环境温湿度的影响，实际测量的绝对温度会随着负荷、环境温度的影响进行变化，为获得温度的实际变化趋势的分析带来了困难。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供了一种基于趋势分析的电缆终端温度缺陷预警方法、系统及设备，通过对温度监测数据的分析和计算，自动对开关柜电缆终端接头温度缺陷进行自动预警，避免因电缆终端接头故障甚至爆炸所导致的经济损失。

技术方案：本发明在于提供一种基于趋势分析的电缆终端温度缺陷预警方法，包括以下步骤：

(1)提取红外温度数据；

(2)样本预处理；

(3)计算温度变化趋势线；

(4)温升估算；

(5)预警逻辑判断。

进一步的，所述步骤(1)具体为：某时刻红外测温终端所测量的红外热像温度数据由矩阵A表示，其行列数分别为X、Y。其中用于电缆监测的区域仅占红外热像温度数据的一部分，则某监测区域的矩阵为B，其左上角坐标(x

其中：{j,j+1,...,m-1,m}为温度数据在矩阵A行方向的坐标，{k,k+1,...,n-1,n}为温度数据在矩阵T列方向的坐标。

按顺序提取各时刻所生成的矩阵A中元素最大值：

T

形成一组按时间顺序排列的温度变化序列T＝{T

进一步的，所述步骤(2)包括如下步骤：

(2.1)计算所提取的温度均值：

其中，T

(2.2)计算各相温升序列值：

T

其中T

(2.3)对所提取温度序列采用中值滤波、小波滤波等数字滤波算法进行滤波，消除温度序列所存在的噪声。

进一步的，所述步骤(3)包括如下步骤：

(3.1)以时间间隔为小时或天，获得给定时间间隔内的温度最大值，得到数据集 M＝{m

(3.2)计算温度序列变化趋势方程：

Y＝b

(3.3)获得温度变化趋势方程系数：

其中：b

进一步的，所述步骤(4)具体为：若b1大于0，计算趋势线的X值，记作X

其中：T

ΔX＝X

其中：X

进一步的，所述步骤(5)具体为：

(5.1)重复步骤(1)～(4)，得到A、B、C三相的ΔX值，当任意一相所得到的ΔX小于提前预警时间，则系统发出温度越限预警；

(5.2)分别判断A、B、C三相通过公式4所得到的b

本发明还提供一种基于趋势分析的电缆终端温度缺陷预警系统，其特征在于，包括如下模块：

温度提取模块：用于从红外热像终端所采集的红外热像数据文件中按照时间顺序提取出所需温度值；

预处理模块：用于将电缆所采集的温度数据按位置、按时间顺序进行排列并进行预处理；

温度预测模块：用于对按时间排列的温度数据的发展趋势进行预测。

本发明还提供一种设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可被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任意一项所述基于趋势分析的电缆终端温度缺陷预警方法的步骤。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：能够反映温度随电缆终端劣化引起的温度缓慢上升的变化趋势；计算效率高，提高服务器端进行计算的效率，并适合就地集中采集装置进行快速边缘计算的实施；能够对异常的温度上升趋势进行预测判断，达到提前预警的目的。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为本发明红外热像区域测温示意图；

图3为本发明温度变化趋势曲线示意图；

图4为本发明温度上升趋势分析示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1-4所示，本发明实施例所述的一种基于趋势分析的电缆终端温度缺陷预警方法，包括以下步骤：

(1)提取红外温度数据；具体为：某时刻红外测温终端所测量的红外热像温度数据由矩阵A表示，其行列数分别为X、Y。其中用于电缆监测的区域仅占红外热像温度数据的一部分，则某监测区域的矩阵为B，其左上角坐标(x

其中：{j,j+1,...,m-1,m}为温度数据在矩阵A行方向的坐标，{k,k+1,...,n-1,n}为温度数据在矩阵T列方向的坐标。

按顺序提取各时刻所生成的矩阵A中元素最大值：

T

形成一组按时间顺序排列的温度变化序列T＝{T

(2)样本预处理，包括如下步骤：

(2.1)计算所提取的温度均值：

其中，T

(2.2)计算各相温升序列值：

T

其中T

(2.3)对所提取温度序列采用中值滤波、小波滤波等数字滤波算法进行滤波，消除温度序列所存在的噪声；实例中采用小波滤波算法。

(3)计算温度变化趋势线，包括如下步骤：

(3.1)以时间间隔为小时或天，获得给定时间间隔内的温度最大值，得到数据集 M＝{m

(3.2)计算温度序列变化趋势方程：

Y＝b

(3.3)获得温度变化趋势方程系数：

其中：b

(4)温升估算，具体为：若b1大于0，计算趋势线的X值，记作X

其中：T

ΔX＝X

其中：X

(5)预警逻辑判断，具体为：

(5.1)重复步骤(1)～(4)，得到A、B、C三相的ΔX值，当任意一相所得到的ΔX小于提前预警时间，则系统发出温度越限预警；

(5.2)分别判断A、B、C三相通过公式4所得到的b

本发明的实施例还提供一种基于趋势分析的电缆终端温度缺陷预警系统，其特征在于，包括如下模块：

温度提取模块：用于从红外热像终端所采集的红外热像数据文件中按照时间顺序提取出所需温度值；

预处理模块：用于将电缆所采集的温度数据按位置、按时间顺序进行排列并进行预处理；

温度预测模块：用于对按时间排列的温度数据的发展趋势进行预测。

本发明的实施例还提供一种设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可被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任意一项所述基于趋势分析的电缆终端温度缺陷预警方法的步骤。