本發(fā)明涉及電氣設(shè)備測試，尤其是涉及一種導(dǎo)通絕緣測試儀失效分析與系統(tǒng)設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代電氣系統(tǒng)的日益復(fù)雜化和精細(xì)化，電纜網(wǎng)作為關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施，其導(dǎo)通和絕緣性能對于整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。電纜網(wǎng)承載著能量和信號的傳輸任務(wù)，在民用和軍事領(lǐng)域均發(fā)揮著不可替代的作用。然而，電纜網(wǎng)由大量導(dǎo)線組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且相互關(guān)聯(lián)，其性能的穩(wěn)定性和可靠性受到各種因素的影響，如材料老化、環(huán)境因素、機(jī)械損傷等。因此，對電纜網(wǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確、高效的導(dǎo)通絕緣測試成為了確保電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行和避免災(zāi)難性事故的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2、傳統(tǒng)的導(dǎo)通絕緣測試方法往往依賴于人工操作，不僅效率低下，而且容易受到人為因素的影響，導(dǎo)致測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性難以保證。此外，隨著電氣系統(tǒng)的不斷發(fā)展和升級，電纜網(wǎng)的規(guī)模和復(fù)雜性也在不斷增加，傳統(tǒng)的測試方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代生產(chǎn)線對高效、自動化的需求。因此，研究和開發(fā)一種新型的導(dǎo)通絕緣測試系統(tǒng)，具有自動化、智能化、高效化等特點(diǎn)，對于提高電氣系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，保障設(shè)備的安全運(yùn)行，具有重要的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種導(dǎo)通絕緣測試儀失效分析與系統(tǒng)設(shè)計方法，通過故障樹分析、失效預(yù)測和系統(tǒng)設(shè)計的綜合應(yīng)用，實現(xiàn)對導(dǎo)通絕緣測試儀失效的有效預(yù)測和預(yù)防，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)通絕緣測試儀失效分析與系統(tǒng)設(shè)計方法，包括以下步驟：

3、s1、建立測試儀失效的故障樹模型，并進(jìn)行失效數(shù)據(jù)分析；

4、s2、建立基于灰色模型預(yù)測和bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化串聯(lián)的組合模型，進(jìn)行失效預(yù)測；

5、s3、采用回歸分析法獲得預(yù)測的失效時間；

6、s4、利用獲得的失效時間和分析結(jié)果優(yōu)化導(dǎo)通絕緣測試儀的設(shè)計和制造工藝。

7、優(yōu)選的，步驟s1具體包括如下步驟：

8、s11、通過分析各功能部分之間的邏輯關(guān)系，確定針對測試儀失效進(jìn)行故障樹分析的事件集合，運(yùn)用故障樹分析法，以系統(tǒng)導(dǎo)通檢測功能失效和絕緣檢測功能失效作為頂事件，建立測試儀失效系統(tǒng)的故障樹模型；

9、s12、對導(dǎo)通絕緣測試儀進(jìn)行定性與定量的失效分析，通過分析其最小割集、失效概率、結(jié)構(gòu)重要度與概率重要度，識別出矩陣板及矩陣板上的繼電器對系統(tǒng)失效的貢獻(xiàn)度最高，將其確定為導(dǎo)通絕緣測試儀的關(guān)鍵部件和薄弱環(huán)節(jié)。

10、優(yōu)選的，步驟s1還包括對測試儀的元件層面進(jìn)行分析。

11、優(yōu)選的，步驟s12中，采用統(tǒng)計學(xué)方法和專家經(jīng)驗對所述失效數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后再進(jìn)行失效分析。

12、優(yōu)選的，步驟s2中，根據(jù)步驟s12確定的易發(fā)生故障的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行失效預(yù)測，失效預(yù)測包括確定用于表征退化軌跡的預(yù)測變量，將預(yù)測變量輸入基于灰色模型和bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型串聯(lián)的組合模型中進(jìn)行預(yù)測訓(xùn)練。

13、優(yōu)選的，步驟s2中，采用gm(1,1)灰色模型對繼電器接觸電阻的退化軌跡進(jìn)行預(yù)測，并采用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行修正，具體過程為：

14、對具有n2個充足的接觸電阻樣本數(shù)據(jù)的k-1個繼電器，掩去其第n1+1～n2個有效數(shù)據(jù)，假設(shè)為僅知曉前n1個樣本數(shù)據(jù)的情況，通過gm(1,1)灰色模型，得到對應(yīng)第n1+1～n2步的灰色預(yù)測結(jié)果train_gm，將預(yù)測結(jié)果train_gm作為bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入數(shù)據(jù)，并將其實際觀測到的第n1+1～n2個數(shù)據(jù)記為train_real，作為bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出數(shù)據(jù)，訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。

15、優(yōu)選的，步驟s3中，采用回歸分析法對繼電器進(jìn)行壽命外推，以獲得預(yù)測失效時間。

16、因此，本發(fā)明采用上述一種導(dǎo)通絕緣測試儀失效分析與系統(tǒng)設(shè)計方法，有益效果如下：

17、(1)本發(fā)明利用故障樹分析法對導(dǎo)通絕緣測試儀進(jìn)行總體組成和功能邏輯分析，建立測試儀失效的故障樹模型。通過故障樹模型，可以清晰地了解導(dǎo)電絕緣測試儀的故障層次和邏輯關(guān)系，為后續(xù)的失效預(yù)測和系統(tǒng)設(shè)計提供基礎(chǔ)。

18、(2)本發(fā)明結(jié)合工程經(jīng)驗所得失效數(shù)據(jù)對故障樹模型進(jìn)行定性分析與定量分析，辨識出系統(tǒng)的主要失效模式和薄弱環(huán)節(jié)。通過對失效數(shù)據(jù)的深入分析，可以準(zhǔn)確識別出導(dǎo)致測試儀失效的關(guān)鍵因素和潛在風(fēng)險，并對關(guān)鍵部件進(jìn)行早期預(yù)警和預(yù)防性維護(hù)，降低失效風(fēng)險，提高設(shè)備的可靠性，也為后續(xù)的失效預(yù)測和系統(tǒng)設(shè)計提供指導(dǎo)。

19、(3)本發(fā)明針對易發(fā)生故障的薄弱環(huán)節(jié)，如矩陣板繼電器，通過分析繼電器失效機(jī)理，確定用于表征退化軌跡的預(yù)測變量，提出基于灰色模型和bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型串聯(lián)的組合模型，以及使用回歸分析方法進(jìn)行壽命外推，以獲得預(yù)測的失效時間。通過失效預(yù)測技術(shù)，可以實現(xiàn)對繼電器等關(guān)鍵部件的早期預(yù)警和預(yù)防性維護(hù)，降低失效風(fēng)險。

20、(4)本發(fā)明根據(jù)失效預(yù)測結(jié)果，自主設(shè)計并搭建導(dǎo)通絕緣測試系統(tǒng)，通過模塊化的設(shè)計使得系統(tǒng)矩陣板之間互為冗余備件，降低系統(tǒng)失效概率；同時，給出測試儀中繼電器接觸電阻的采集監(jiān)測思路與方法，通過提前預(yù)警減少繼電器故障導(dǎo)致的系統(tǒng)失效，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性；通過模塊化設(shè)計和冗余備份策略，可以提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和容錯能力，降低單一故障對整個系統(tǒng)的影響。

21、(5)本發(fā)明設(shè)計配合測試儀設(shè)備運(yùn)行的上位機(jī)軟件，實現(xiàn)系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理功能，通過上位機(jī)軟件，可以實現(xiàn)對測試過程的實時監(jiān)控和控制，以及對測試數(shù)據(jù)的收集、分析和處理；同時，上位機(jī)軟件還可以提供用戶友好的操作界面和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析工具，方便用戶進(jìn)行系統(tǒng)的配置和維護(hù)，提高系統(tǒng)的靈活性和易用性。

22、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種導(dǎo)通絕緣測試儀失效分析與系統(tǒng)設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)通絕緣測試儀失效分析與系統(tǒng)設(shè)計方法，其特征在于，步驟s1具體包括如下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種導(dǎo)通絕緣測試儀失效分析與系統(tǒng)設(shè)計方法，其特征在于，步驟s1還包括對測試儀的元件層面進(jìn)行分析。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種導(dǎo)通絕緣測試儀失效分析與系統(tǒng)設(shè)計方法，其特征在于，步驟s12中，采用統(tǒng)計學(xué)方法和專家經(jīng)驗對所述失效數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后再進(jìn)行失效分析。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種導(dǎo)通絕緣測試儀失效分析與系統(tǒng)設(shè)計方法，其特征在于，步驟s2中，根據(jù)步驟s12確定的易發(fā)生故障的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行失效預(yù)測，失效預(yù)測包括確定用于表征退化軌跡的預(yù)測變量，將預(yù)測變量輸入基于灰色模型和bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型串聯(lián)的組合模型中進(jìn)行預(yù)測訓(xùn)練。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種導(dǎo)通絕緣測試儀失效分析與系統(tǒng)設(shè)計方法，其特征在于，步驟s2中，采用gm(1,1)灰色模型對繼電器接觸電阻的退化軌跡進(jìn)行預(yù)測，并采用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行修正，具體過程為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種導(dǎo)通絕緣測試儀失效分析與系統(tǒng)設(shè)計方法，其特征在于，步驟s3中，采用回歸分析法對繼電器進(jìn)行壽命外推，以獲得預(yù)測失效時間。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電氣設(shè)備測試技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種導(dǎo)通絕緣測試儀失效分析與系統(tǒng)設(shè)計方法，包括以下步驟：首先建立測試儀失效的故障樹模型，并進(jìn)行失效數(shù)據(jù)分析；而后建立基于灰色模型預(yù)測和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化串聯(lián)的組合模型，進(jìn)行失效預(yù)測；然后采用回歸分析法獲得預(yù)測的失效時間；最后利用獲得的失效時間和分析結(jié)果優(yōu)化導(dǎo)通絕緣測試儀的設(shè)計和制造工藝。本發(fā)明采用上述的一種導(dǎo)通絕緣測試儀失效分析與系統(tǒng)設(shè)計方法，設(shè)計了模塊化的導(dǎo)通絕緣測試系統(tǒng)，通過冗余設(shè)計和上位機(jī)軟件的控制，降低系統(tǒng)失效概率，增強(qiáng)可靠性，同時可提高導(dǎo)通絕緣測試儀的預(yù)測精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低維護(hù)成本，對電氣測試設(shè)備的可靠性提升具有重要意義。

技術(shù)研發(fā)人員：許慶祥,王茂,李靜,馮曉倩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鄭州星河啟航科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19