1.基于数字孪生的电缆绝缘电场监测预警方法,其特征在于,包括:根据待监测电缆段的拓扑结构,构建电缆镜像数字化模型;
获取待监测电缆段的拓扑结构中,第i个监测节点处的影响因素历史数据 和通过FEF传感器测量的电容值实测历史数据 其中, 表示为第i个监测节点处的第j项影响因素的第k次实测值; 表示为第i个监测节点处电容值的第k次实测值;
根据获取的数据 和 计算介电常数的修正系数kε;
同步第i个监测节点处的影响因素实时数据 至电缆镜像数字化模型中,根据获取的修正系数kε计算修正后的电容修正值根据获取的电容修正值 对待监测电缆段的拓扑结构中第i个监测节点处的电缆绝缘层老化情况进行判断。
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的电缆绝缘电场监测预警方法,其特征在于:修正后的电容值实时值 的计算公式为:式中,α为FEF传感器的电极叉指数;L为电极长度;a、b分别为电极之间的间隔和单块极板宽度;εx为介电常数。
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的电缆绝缘电场监测预警方法,其特征在于:修正系数kε的获取流程包括以下步骤:以任一监测节点q处影响因素的K次实测值为输入,以对应的电容值的K次实测值为输出,构建第一神经网络模型,通过对建立的第一神经网络模型进行训练,根据训练结果和实际报警结果的误差调整模型的隐含层数量至准确率不低于第一期望值时,通过构建的第一神经网络模型输出第q个监测节点处电容值的第k次预测值 其中,k=1,2,...,K;K为第q个监测节点处的数据采样总量;
根据获取的预测值 计算第一修正系数kε1,计算公式为: 式中, 为第q个监测节点第k次实测值 对应的电容值的实测值;
以所有监测节点处影响因素的第k次实测值 为输入,以对应的电容值的第k次实测值为输出,构建第二神经网络模型,通过对建立的第二神经网络模型进行训练,根据训练结果和实际报警结果的误差调整模型的隐含层数量至准确率不低于第二期望值时,通过构建的第二神经网络模型输出第i个监测节点处电容值的第k次预测值 其中,i=1,2,...,N;N为监测节点总数;
根据获取的预测值 计算第二修正系数kε2,计算公式为:
对获取的第一修正系数kε1和第二修正系数kε2进行加权平均处理,获取介电常数的修正系数kε,计算公式为: 其中,μ、ν均∈(0,1),且μ+ν=1。
4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的电缆绝缘电场监测预警方法,其特征在于:所述第一期望值与所述第二期望值的计算公式为,其中,E(Y)r表示第r个期望值;Nr表示第r个神经网络输入样本的数量;f(Xmr)r表示第r个神经网络的输出函数;Xmr表示第r个神经网络的第m个输出样本,r=1,2,其中,当r=1时,Nr=K;当r=2时,Nr=N。
5.根据权利要求3所述的基于数字孪生的电缆绝缘电场监测预警方法,其特征在于:所述第一神经网络模型和所述第二神经网络模型均为BP神经网络模型,所述网络模型为具有pr个神经元的输入层、qr个神经元的输入层h和sr个神经元的隐含层的三层结构,其中,表示为对 的计算结果进行向上取整;h为1‑9的整数。
6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的电缆绝缘电场监测预警方法,其特征在于:电缆绝缘层老化情况判断流程包括以下步骤:分别获取待监测电缆段的拓扑结构中第i个监测节点处在初始状态下和老化失效状态下的电容修正值Cib和Cie;
获取待监测电缆段使用过程中的电容修正值 当 时,判定其处于老化失效状态;
当 时,计算电容修正值 与老化失效状态下的电容修正值Cie之间的距离 计算公式为:
利用距离 的数值创建样本集,并获取样本集中的均值和标准差,利用均值和标准差对数据进行标准化,标准化公式为 式中z为标准参量,σ为样本数据的方差,μ为样本数据的均值;
将标准参量参数区间利用函数 调整至[0,1]范围内,利用f(k)的函数值对电容修正值 进行分类,分类的机制为:
当 时,电容修正值 分类为一级;
当 时,电容修正值 分类为二级;
当 时,电容修正值 分类为三级;其中,f(k)min、
f(k)max分别为函数f(k)的最小值和最大值;
根据电容修正值 的分类结果确定电缆绝缘层老化程度,其中,当电容修正值 分类为一级时,电缆绝缘层老化程度为轻微老化;当电容修正值 分类为二级时,电缆绝缘层老化程度为中度老化;当电容修正值 分类为三级时,电缆绝缘层老化程度为严重老化。
7.根据权利要求6所述的基于数字孪生的电缆绝缘电场监测预警方法,其特征在于:所述方法还包括以下步骤:根据电缆绝缘层老化情况判断结果,制定待监测电缆段的拓扑结构中第i个监测节点处的预警策略,具体为:当第i个监测节点处的电缆绝缘层老化程度为轻微老化时,进行电缆绝缘一级预警;
当第i个监测节点处的电缆绝缘层老化程度为中度老化时,进行电缆绝缘二级预警;
当第i个监测节点处的电缆绝缘层老化程度为严重老化时,进行电缆绝缘三级预警。
8.根据权利要求1所述的基于数字孪生的电缆绝缘电场监测预警方法,其特征在于:所述影响因素包括电缆环境温度、电缆环境湿度、电场强度、电缆厚度中的至少一种。