[发明专利]一种电缆老化虚拟仿真试验平台及方法

权利要求书

1.一种电缆老化虚拟仿真试验平台，其特征在于包括：

绝缘材料参数计算模块，用于建立绝缘材料分子老化模型，通过设定分子老化模型中不同老化产物的含量、分子聚合度和密度信息实现对绝缘材料老化程度的控制；对不同分子老化模型进行分子动力学模拟，提取相关分子信息进行材料参数的计算；

电缆特征参数计算模块，用于建立含有缺陷的电缆有限元模型，施加各种环境应力载荷、设定边界条件和多场耦合关系，并基于分子动力学模拟所计算出的材料参数进行电缆单场及多场耦合仿真，然后提取各种场值分布信息，计算电缆特征参数；

电缆寿命预计模块，基于电缆单场及多场耦合仿真所计算出的特征参数建立湿、热、电、磨损单因素寿命模型，以及湿-热、热-电、湿-热-电多因素寿命模型，并根据电缆特征参数计算电缆剩余寿命；

可视化模块，用于绘制电缆剩余寿命曲线，并显示绝缘材料老化过程中的微观现象和电缆老化过程中的宏观现象。

2.如权利要求1所述的电缆老化虚拟仿真试验平台，其特征在于所述材料参数包括力学性能参数、电气性能参数和热性能参数，所述力学性能参数具体包括杨氏模量、剪切模量、体积模量和泊松比，所述电气性能参数具体包括介电常数和电导率，热性能参数具体包括导热系数、热膨胀系数和比热容。

3.如权利要求1所述的电缆老化虚拟仿真试验平台，其特征在于所述分子老化模型包括湿、热、电单因素老化分子模型和湿-热、热-电、湿-热-电多因素老化分子模型。

4.如权利要求1所述的电缆老化虚拟仿真试验平台，其特征在于所述场值分布信息包括电场强度、磁场强度、温度、位移和应力分布，所述电缆特征参数包括电阻、电导、电容、电感、特征阻抗、击穿电压和载流量。

5.如权利要求1所述的电缆老化虚拟仿真试验平台，其特征在于所述微观现象包括水分子扩散、带电粒子扩散、分子链裂解和氧化，所述宏观现象包括电缆老化层变化、电缆磨损层变化和电缆特征参数变化。

6.如权利要求1所述的电缆老化虚拟仿真试验平台，其特征在于所述电缆寿命预计模块以电缆特征阻抗为老化特征量建立电缆寿命模型。

7.一种电缆老化虚拟仿真试验方法，其特征在于包括如下步骤：

绝缘材料参数计算：

建立绝缘材料分子老化模型，通过设定分子老化模型中不同老化产物的含量、分子聚合度和密度信息实现对绝缘材料老化程度的控制；对不同分子老化模型进行分子动力学模拟，提取相关分子信息进行材料参数的计算；

电缆特征参数计算：

建立含有缺陷的电缆有限元模型，施加各种环境应力载荷、设定边界条件和多场耦合关系，并基于分子动力学模拟所计算出的材料参数进行电缆单场及多场耦合仿真，然后提取各种场值分布信息，计算电缆特征参数；

电缆寿命预计：

基于电缆单场及多场耦合仿真所计算出的特征参数建立湿、热、电、磨损单因素寿命模型，以及湿-热、热-电、湿-热-电多因素寿命模型，并根据电缆特征参数计算电缆剩余寿命；

老化过程可视化：

绘制电缆剩余寿命曲线，并显示绝缘材料老化过程中的微观现象和电缆老化过程中的宏观现象。

8.根据权利要求7所述的电缆老化虚拟仿真试验方法，其特征在于：

以电缆特征阻抗为老化特征量建立电缆寿命模型，电缆特征阻抗计算方法如下：首先对分子模型进行分子动力学模拟，提取分子偶极矩信息计算材料介电常数，再通过有限单元法实现电磁场数值计算，提取电缆分布参数，计算特征阻抗。