[发明专利]基于模糊层次分析法的电缆绝缘寿命评估方法

说明书

本发明公开了一种基于模糊层次分析法的电缆绝缘寿命评估方法，包括以下步骤：步骤S1，确定电缆绝缘老化因素；步骤S2，建立模糊判断矩阵；步骤S3，采用鲸鱼优化算法优化各因素权重；步骤S4，计算电缆老化系数；步骤S5，对输入的数据进行归一化处理；步骤S6，计算电缆剩余寿命。本发明针对传统模糊层次分析法中模糊判断矩阵一致性的限定问题，将模糊一致性限定条件转化为数学规划问题，采用鲸鱼优化算法寻找最优解，进而得出各指标的权重，对XLPE电缆绝缘情况做出综合评估，快速准确地得到电缆剩余寿命,可以综合考虑较多因素协同作用下的电缆寿命模型，计算权值的速度较快且解更优。

技术领域

本发明涉及电力工程技术，具体涉及电缆绝缘寿命评估方法。

背景技术

电力电缆作为电力系统中重要的组成部分，其可靠性与电网安全稳定运行密切相关。XLPE电缆由于具有轻便、敷设简便、电气性能优良等特点而被广泛应用于电网中。而XLPE电缆在运行过程中受高电场、高温、潮湿等复杂环境因素影响，其使用寿命的估算十分困难。

国内外学者对XLPE电缆寿命预测算法进行了很多的研究。国内的研究侧重于电缆老化机理，并基于某一指标或单一模型构建XLPE电缆寿命模型。例如通过分析等温松弛电流的权重评估绝缘老化状态。例如通过测量热流率与温度关系进行寿命评定。例如通过分布加压击穿实验检测数据与寿命的非线性关系。上述模型在考虑各自的因素对电缆寿命的影响时具有各自的准确性与可靠度，但并没有综合考虑多因素协同作用下电缆的寿命模型。

国外由于积累了大量电缆寿命指标数据，利用统计学方法研究各因素协同作用下电缆寿命评估模型。模糊层次分析法在构建多因素作用下电力设备寿命评估模型方面具有很好的效果。在变压器寿命评估方面具有很好的效果。目前一些研究利用模糊综合评定法，基于电缆绝缘老化指标构建全寿命周期评估体系。模糊层次分析法中，模糊判断矩阵的一致性反映了人们衡量标准的一致性，实际情况下由于判断者的主观性，当影响因素过多时，模糊判断矩阵很难满足一致性。由于衡量的主观性与不确定性模糊矩阵往往不能满足一致性要求。因此目前的权重求取只能通过较为繁琐的变化使矩阵满足一致性要求。对复杂的系统，上述变化将十分繁琐。在求解权重前要先进行数学变化让矩阵满足一致性要求再计算权重。求取的方法一般有特征值法、行和归一法、方根法和因素关系法等。这几种方法中，特征值法虽然求解精度较高，但对因素较多的系统进行分析时，得到的模糊一致矩阵不仅总体数量多，而且每个矩阵包含的项数也很多，因此求解过程十分繁琐；行和分析法和方根法精度不高，有时候难以满足分析要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于模糊层次分析法的电缆绝缘寿命评估方法，以获得更高寿命评估精度。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：基于模糊层次分析法的电缆绝缘寿命评估方法，包括以下步骤：

步骤S1，确定电缆绝缘老化因素；

步骤S2，对电缆绝缘老化因素之间进行两两比较建立模糊判断矩阵；

步骤S3，采用鲸鱼优化算法优化各因素权重；

步骤S4，采用公式计算电缆老化系数，其中，B表示老化系数，ΔT表示电缆的设计年限取值，H₁表示电缆绝缘损坏时健康度取值，H₀表示初始健康状态；

步骤S5，对输入的数据进行归一化处理；

步骤S6，采用电缆寿命计算公式计算电缆剩余寿命，其中，Year表示电缆剩余寿命，H表示电缆的健康状态。

可选的，采用故障树分析法选取影响电缆绝缘寿命的因素。

可选的，影响电缆绝缘寿命的因素包括空间电荷密度、高频介损峰值、击穿场强、局放峰值、最大水树长度、DSC峰值温度、断裂伸长率、105℃失效时间。