一种导通绝缘测试仪失效分析与系统设计方法与流程

本发明涉及电气设备测试，尤其是涉及一种导通绝缘测试仪失效分析与系统设计方法。

背景技术：

1、随着现代电气系统的日益复杂化和精细化，电缆网作为关键的基础设施，其导通和绝缘性能对于整个系统的稳定性和可靠性至关重要。电缆网承载着能量和信号的传输任务，在民用和军事领域均发挥着不可替代的作用。然而，电缆网由大量导线组成，结构复杂且相互关联，其性能的稳定性和可靠性受到各种因素的影响，如材料老化、环境因素、机械损伤等。因此，对电缆网进行准确、高效的导通绝缘测试成为了确保电气系统正常运行和避免灾难性事故的关键环节。

2、传统的导通绝缘测试方法往往依赖于人工操作，不仅效率低下，而且容易受到人为因素的影响，导致测试结果的准确性和可靠性难以保证。此外，随着电气系统的不断发展和升级，电缆网的规模和复杂性也在不断增加，传统的测试方法已经无法满足现代生产线对高效、自动化的需求。因此，研究和开发一种新型的导通绝缘测试系统，具有自动化、智能化、高效化等特点，对于提高电气系统的可靠性和稳定性，保障设备的安全运行，具有重要的现实意义和应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种导通绝缘测试仪失效分析与系统设计方法，通过故障树分析、失效预测和系统设计的综合应用，实现对导通绝缘测试仪失效的有效预测和预防，提高系统的可靠性和稳定性。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种导通绝缘测试仪失效分析与系统设计方法，包括以下步骤：

3、s1、建立测试仪失效的故障树模型，并进行失效数据分析；

4、s2、建立基于灰色模型预测和bp神经网络优化串联的组合模型，进行失效预测；

5、s3、采用回归分析法获得预测的失效时间；

6、s4、利用获得的失效时间和分析结果优化导通绝缘测试仪的设计和制造工艺。

7、优选的，步骤s1具体包括如下步骤：

8、s11、通过分析各功能部分之间的逻辑关系，确定针对测试仪失效进行故障树分析的事件集合，运用故障树分析法，以系统导通检测功能失效和绝缘检测功能失效作为顶事件，建立测试仪失效系统的故障树模型；

9、s12、对导通绝缘测试仪进行定性与定量的失效分析，通过分析其最小割集、失效概率、结构重要度与概率重要度，识别出矩阵板及矩阵板上的继电器对系统失效的贡献度最高，将其确定为导通绝缘测试仪的关键部件和薄弱环节。

10、优选的，步骤s1还包括对测试仪的元件层面进行分析。

11、优选的，步骤s12中，采用统计学方法和专家经验对所述失效数据进行预处理后再进行失效分析。

12、优选的，步骤s2中，根据步骤s12确定的易发生故障的薄弱环节进行失效预测，失效预测包括确定用于表征退化轨迹的预测变量，将预测变量输入基于灰色模型和bp神经网络模型串联的组合模型中进行预测训练。

13、优选的，步骤s2中，采用gm(1,1)灰色模型对继电器接触电阻的退化轨迹进行预测，并采用bp神经网络模型对预测结果进行修正，具体过程为：

14、对具有n2个充足的接触电阻样本数据的k-1个继电器，掩去其第n1+1～n2个有效数据，假设为仅知晓前n1个样本数据的情况，通过gm(1,1)灰色模型，得到对应第n1+1～n2步的灰色预测结果train_gm，将预测结果train_gm作为bp神经网络的输入数据，并将其实际观测到的第n1+1～n2个数据记为train_real，作为bp神经网络的输出数据，训练网络。

15、优选的，步骤s3中，采用回归分析法对继电器进行寿命外推，以获得预测失效时间。

16、因此，本发明采用上述一种导通绝缘测试仪失效分析与系统设计方法，有益效果如下：

17、(1)本发明利用故障树分析法对导通绝缘测试仪进行总体组成和功能逻辑分析，建立测试仪失效的故障树模型。通过故障树模型，可以清晰地了解导电绝缘测试仪的故障层次和逻辑关系，为后续的失效预测和系统设计提供基础。

18、(2)本发明结合工程经验所得失效数据对故障树模型进行定性分析与定量分析，辨识出系统的主要失效模式和薄弱环节。通过对失效数据的深入分析，可以准确识别出导致测试仪失效的关键因素和潜在风险，并对关键部件进行早期预警和预防性维护，降低失效风险，提高设备的可靠性，也为后续的失效预测和系统设计提供指导。

19、(3)本发明针对易发生故障的薄弱环节，如矩阵板继电器，通过分析继电器失效机理，确定用于表征退化轨迹的预测变量，提出基于灰色模型和bp神经网络模型串联的组合模型，以及使用回归分析方法进行寿命外推，以获得预测的失效时间。通过失效预测技术，可以实现对继电器等关键部件的早期预警和预防性维护，降低失效风险。

20、(4)本发明根据失效预测结果，自主设计并搭建导通绝缘测试系统，通过模块化的设计使得系统矩阵板之间互为冗余备件，降低系统失效概率；同时，给出测试仪中继电器接触电阻的采集监测思路与方法，通过提前预警减少继电器故障导致的系统失效，增强系统可靠性；通过模块化设计和冗余备份策略，可以提高系统的可扩展性和容错能力，降低单一故障对整个系统的影响。

21、(5)本发明设计配合测试仪设备运行的上位机软件，实现系统控制和数据处理功能，通过上位机软件，可以实现对测试过程的实时监控和控制，以及对测试数据的收集、分析和处理；同时，上位机软件还可以提供用户友好的操作界面和强大的数据分析工具，方便用户进行系统的配置和维护，提高系统的灵活性和易用性。

22、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种导通绝缘测试仪失效分析与系统设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种导通绝缘测试仪失效分析与系统设计方法，其特征在于，步骤s1具体包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种导通绝缘测试仪失效分析与系统设计方法，其特征在于，步骤s1还包括对测试仪的元件层面进行分析。

4.根据权利要求3所述的一种导通绝缘测试仪失效分析与系统设计方法，其特征在于，步骤s12中，采用统计学方法和专家经验对所述失效数据进行预处理后再进行失效分析。

5.根据权利要求4所述的一种导通绝缘测试仪失效分析与系统设计方法，其特征在于，步骤s2中，根据步骤s12确定的易发生故障的薄弱环节进行失效预测，失效预测包括确定用于表征退化轨迹的预测变量，将预测变量输入基于灰色模型和bp神经网络模型串联的组合模型中进行预测训练。

6.根据权利要求5所述的一种导通绝缘测试仪失效分析与系统设计方法，其特征在于，步骤s2中，采用gm(1,1)灰色模型对继电器接触电阻的退化轨迹进行预测，并采用bp神经网络模型对预测结果进行修正，具体过程为：

7.根据权利要求6所述的一种导通绝缘测试仪失效分析与系统设计方法，其特征在于，步骤s3中，采用回归分析法对继电器进行寿命外推，以获得预测失效时间。

技术总结
本发明涉及电气设备测试技术领域，具体公开了一种导通绝缘测试仪失效分析与系统设计方法，包括以下步骤：首先建立测试仪失效的故障树模型，并进行失效数据分析；而后建立基于灰色模型预测和BP神经网络优化串联的组合模型，进行失效预测；然后采用回归分析法获得预测的失效时间；最后利用获得的失效时间和分析结果优化导通绝缘测试仪的设计和制造工艺。本发明采用上述的一种导通绝缘测试仪失效分析与系统设计方法，设计了模块化的导通绝缘测试系统，通过冗余设计和上位机软件的控制，降低系统失效概率，增强可靠性，同时可提高导通绝缘测试仪的预测精度和系统稳定性，降低维护成本，对电气测试设备的可靠性提升具有重要意义。

技术研发人员：许庆祥,王茂,李静,冯晓倩
受保护的技术使用者：郑州星河启航科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/19