本发明涉及高压海底电缆，具体为一种高压海底电缆健康状态评估方法及检测系统。
背景技术：
1、海底电缆行业经过快速发展，从最初简单的电力传输，到如今承载着大量数据与复杂的能源调配，海底电缆已成为海洋经济的重要支撑。国内应用的海底电缆大多采用光电复合海缆型式，有500kv、220kv、110kv、66kv、35kv等电压等级的交流海底电缆和500kv、320kv、200kv等电压等级直流海底电缆。海底电缆的基本结构如图1所示，由外至内依次为外聚丙烯纤维层4、铝镁合金钢丝铠装层5、内聚丙烯纤维层6、聚乙烯护套7、含金铅套8、半导电阻水垫层9、金属屏蔽层10、半导电阻水带11、绝缘屏蔽层12、绝缘层13、导体屏蔽层14、阻水导体15。
2、海底电缆的主要参数指标包括电气性能指标和机械性能指标。海底电缆在运行过程中，由于敷设保护措施失效，存在局部悬空、反复拖拉、弯曲等情况。海底电缆故障与所处恶劣的工作环境有关，由于海底洋流的作用，海底电缆经常会与海底淤泥，岩石、海洋平台连接处等发生摩擦，从而导致海底电缆的材料包裹层产生磨损，危害海底电缆的安全稳定运行。在陡坡等地形中自由悬挂或悬空的电缆，受水流快速冲击产生旋涡会引发涡激振动，导致海底电缆疲劳出现断裂等损害，严重影响海底电缆使用寿命。此外，海水温度的波动以及电缆运行时自身产生的热量，可能导致电缆材料的热胀冷缩，影响其结构稳定性和电气性能。因此，有效的海底电缆健康状态监测和评估措施是海底电缆正常工作的关键。
3、本发明将高压海底电缆在近海平台与海底交界处作为电缆检测段，提出一种高压海底电缆健康状态评估方法及检测系统。常见的海底电缆健康状态监测和评估主要以人工为主。由于海底电缆所处运行环境复杂，对电缆健康状态的人工检测难度大且成本高，测试效果不佳。现有海底电缆健康状态监测技术，存在一定的局限性，未能实现对电缆健康状态表征参数的连续监测，从而准确全面地反映海底电缆运行的健康状态及其变化，针对上述问题，发明人选取电缆局部放电量、年负荷情况、运行年限、电缆磨损情况、运行温度、电缆腐蚀情况、海水流速作为海底电缆健康状态评估指标，提出一种高压海底电缆健康状态评估方法及检测系统用于解决上述问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的不足，提出了一种高压海底电缆健康状态评估方法及检测系统，将高压海底电缆在近海平台与海底交界处作为海底电缆检测段，并根据海底电缆所处位置将海底电缆检测段进行分区检测，实现对电缆健康状态表征参数的连续监测，从而准确全面地反映海底电缆运行的健康状态及其变化的问题。本发明的目的在于提供一种高压海底电缆健康状态评估方法及检测系统。
2、一种高压海底电缆健康状态评估方法，包括如下步骤：
3、步骤一、通过设定四种健康状态的阈值，高压海底电缆健康状态可划分为：①正常状态，②注意状态，③异常状态，④严重状态；
4、步骤二、将高压海底电缆在近海平台与海底交界处作为海底电缆检测段，根据检测段内海底电缆所处位置对海底电缆检测段进行检测区域划分；采集每个检测区域内所有评估指标的数据；
5、步骤三、针对每个检测区域内采集的所有评估指标的数据，通过熵值法计算每种评估指标的权重；
6、步骤四、针对每个检测区域内采集的所有评估指标的数据，采用专家打分法对健康状态进行打分，专家根据电缆的健康程度按照评语集的标准进行打分，根据打分结果统计评语集中每个元素出现的频数得到隶属度；
7、步骤五、根据步骤三得到的各评估指标的权重以及步骤四得到的隶属度，得到熵值模糊综合评判矩阵；
8、步骤六、根据熵值模糊综合评判矩阵和四种健康状态的阈值，计算得出电缆健康状态综合评估结果s；
9、
10、其中，zj为熵值模糊综合评判矩阵z中第j个元素；wj为第j种健康状态对应的阈值；根据综合评估结果s确定高压海底电缆健康状态。
11、进一步，四种健康状态的阈值取w＝{w1，w2，w3，w4}；其中，0～w4对应严重状态，w4～w3对应异常状态，w3～w2对应注意状态，w2～w1对应正常状态。
12、进一步，选取局部放电量、年负荷情况、运行年限、电缆磨损情况、运行温度、电缆腐蚀情况、海水流速作为海底电缆健康状态的评估指标。
13、进一步，海底电缆检测段划分为j型管区1、岩石区2、淤泥区3。
14、进一步，步骤三中通过熵值法计算每种评估指标的权重的方法为：
15、s1、针对每个检测区域内每种评估指标的数据先进行归一化处理，
16、s2、基于归一化处理后的评估指标，分别计算每个检测区域内的每个评估指标的比重；
17、s3、基于每个评估指标的比重计算每个指标的熵值，以确定每个指标在评价中的相对重要性；
18、s4、基于每个指标的熵值，计算每个指标的权重。
19、进一步，若每个检测区域内每种评估指标存在多个数据时，需要在数据归一化处理进行分批估计数据融合，基于融合结果计算评估指标的比重。
20、进一步，所述隶属度表示为：
21、
22、式中，gtj表示在对第t个评估指标进行评估时，评语集中第j个元素的隶属度，ltj为第t个指标评估时，评语集中第j个元素的频数；h为参与专家总人数。
23、进一步，熵值模糊综合评判矩阵表示：
24、
25、其中，g为由隶属度gtj构成的矩阵，ωt表示第t个评估指标的权重，z1、z2、z3、z4分别熵值模糊综合评判矩阵z中的4个元素。
26、一种高压海底电缆健康状态检测系统，包括数据采集单元、信号传输单元和监测终端；
27、数据采集单元包括设置于高压海底电缆上的不同类型传感器，用于采集海底电缆健康状态的评估指标数据；
28、信号传输单元为无线信号发射器，通过信号传输单元将海底电缆运动状态数据发送至监测终端；
29、监测终端接收所采集的海底电缆运动状态数据，利用上述一种高压海底电缆健康状态评估方法，完成对高压海底电缆健康状态的评估。
30、进一步，所述传感器类型包括电容耦合传感器、惯性传感器、热敏电阻传感器、电化学传感器、速度传感器。
31、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
32、1、本申请所涉及的海底电缆健康状态的评估方法，通过惯性传感器等对海底电缆的实时状态进行安全、经济、可靠地连续监测；
33、2、本申请所涉及的海底电缆健康状态的评估方法，避免定期的人工检测，降低健康状态检测难度，减少成本，提高健康状态评估效果；
34、3、本申请所涉及的海底电缆健康状态评估方法，采用熵值模糊层次分析法，通过测量与健康状态有关的参数，分区域检测评估海底电缆健康状态，准确全面地反映海底电缆健康状态及其变化。
1.一种高压海底电缆健康状态评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高压海底电缆健康状态评估方法，其特征在于，四种健康状态的阈值取w＝{w1，w2，w3，w4}；其中，0～w4对应严重状态，w4～w3对应异常状态，w3～w2对应注意状态，w2～w1对应正常状态。
3.根据权利要求1所述的一种高压海底电缆健康状态评估方法，其特征在于，选取局部放电量、年负荷情况、运行年限、电缆磨损情况、运行温度、电缆腐蚀情况、海水流速作为海底电缆健康状态的评估指标。
4.根据权利要求1所述的一种高压海底电缆健康状态评估方法，其特征在于，海底电缆检测段划分为j型管区1、岩石区2、淤泥区3。
5.根据权利要求1所述的一种高压海底电缆健康状态评估方法，其特征在于，步骤三中通过熵值法计算每种评估指标的权重的方法为：
6.根据权利要求5所述的一种高压海底电缆健康状态评估方法，其特征在于，若每个检测区域内每种评估指标存在多个数据时，需要在数据归一化处理后进行分批估计数据融合，基于融合结果计算评估指标的比重。
7.根据权利要求1所述的一种高压海底电缆健康状态评估方法，其特征在于，所述隶属度表示为：
8.根据权利要求7所述的一种高压海底电缆健康状态评估方法，其特征在于，熵值模糊综合评判矩阵表示：
9.一种高压海底电缆健康状态评估系统，其特征在于，包括数据采集单元、信号传输单元和监测终端；
10.根据权利要求9所述的一种高压海底电缆健康状态评估系统，其特征在于，所述传感器类型包括电容耦合传感器、惯性传感器、热敏电阻传感器、电化学传感器、速度传感器。
