[发明专利]一种基于老化因子和非等间距GM(1,1)模型的电力电缆剩余寿命预测方法

说明书

本发明公开了一种基于老化因子和非等间距GM(1,1)模型的电力电缆剩余寿命预测方法，包括步骤：在一个预测时间节点，读取该电缆各历史时间节点根据等温松弛电流I(t)计算的老化因子，并且，创建该电缆的一个累加序列老化因子数组A⁽¹⁾；根据累加序列老化因子数组A⁽¹⁾计算一灰微分方程的参数，并且，使用参数预测该电缆在一个未来时间节点的老化因子；当未来时间节点的老化因子大于一阈值时，以未来时间节点与该预测时间节点的时间差作为该电缆在该预测时间节点的剩余寿命。本发明给出了一种基于材料绝缘性能进行寿命预测的方法对整根电缆进行绝缘性能测试，避免了用电缆局部代替整根电缆的破坏性试验。

技术领域

本发明涉及电力设备运行评估技术领域，具体涉及一种用于预测电力电缆剩余寿命的计算机处理方法。

背景技术

在城市配电网中XLPE电力电缆的使用非常广泛。随着电缆使用时间的增加，计算这些电力电缆的剩余寿命，以便在合适的时间进行电缆更换是当前配电网运维一个重点关注的问题。现有技术中，人们一般采用加速热老化方法等破坏性电缆老化评估方法，并倾向于同时结合Arrhenius方程等经验模型对电缆寿命进行预测。

Arrhenius方程经验模型的前提假设认为活化能E_a被视为与温度无关的常数，在一定温度范围内与实验结果符合，但是由于温度范围较宽或是较复杂的反应，lnk与1/T就不是一条很好的直线了。说明活化能与温度是有关的，然而Arrhenius方程对某些复杂反应不适用。

中国公开CN106644916A提供了一种船用电缆绝缘材料老化寿命评估方法：对电缆绝缘材料在不同老化温度和老化时间下进行加速热老化实验，快速模拟电缆的老化过程，获取基于断裂伸长率的电缆寿命方程，并由时间温度平移算法求出的活化能推导出寿命外推方程；同时在进行加速热老化的温度和时间节点内测量绝缘材料的介质损耗角正切值，选取0.01Hz-1Hz的频率区间曲线进行积分，获取基于介质损耗角正切值积分值的电缆寿命方程，并与断裂伸长率寿命方程进行关联。对于同一类型电缆，根据现场测量的介质损耗角正切值积分值，代入关联方程求出相对应的断裂伸长率值，并由外推方程对寿命做出评估。本发明可以在现场对电缆寿命进行准确而迅速的评估。

该类方法主要局限为：一是假设力学性能和绝缘性能具有相同的变化趋势；二是假设电缆哑铃试样与整根电缆具有同样的力学和电学性能。

中国公开CN108627742A提供了一种用于评估电缆老化及运行电缆状态的非破坏性方法。该方法对两种极化后的XLPE电力电缆试样以及不同运行年限下电缆试样去极化过程的等温松弛电流特性进行分析，得到陷阱分布特性等相关参数，为聚合物的绝缘状态分析提供了理论支持。该方法可以给出电缆绝缘的老化情况，并且无需参考敷设电缆的运行历史就可以获得它的残余寿命。本发明是一种非破坏性的测量，不仅可以用于评价电缆绝缘性能的优劣，还可以得到其内部空间电荷及陷阱分布的特性，可用于对电缆绝缘性能的评价。

中国公开CN110850196A提供了一种交联聚乙烯电力电缆寿命电应力和/或热应力试验平台，属于电力系统输电技术研究领域。本发明的目的是根据逆幂定律的电老化模型和等温松弛电流法的老化因子相结合的方法，建立交联聚乙烯电力电缆寿命电应力和/或热应力试验平台。本发明将试验长电缆等分成三段短电缆，并分别安装电缆端部接头，再用等温松弛电流法分别测量每段的老化因子，采用逐步升压法击穿试验电缆，给出电、热和电热联合老化电缆的剩余寿命，依据试验数据推断工作电压下不同缆芯温度下电缆的使用寿命，收集电缆运行中热历史数据，给出电缆预期使用寿命。

等温松弛电流法虽然作为一种非破坏性电缆老化评估方法，可以定性评估出电力电缆的老化状况，实际上无法直接给出电缆的合理剩余寿命。

发明内容

本发明目的在于利用测量得到的XLPE电力电缆等温松弛电流计算电力电缆的剩余寿命，同时避免使用材料的力学性能代替绝缘性能，以提高预测的准确率。