[发明专利]一种基于电缆接头表面温度的绝缘老化程度评估方法

权利要求书

1.一种基于电缆接头表面温度的绝缘老化程度评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)构建计及绝缘老化的电-热耦合计算模型

电磁场控制方程为：

式中，μ为磁导率，J为电流密度，σ为电导率ρ_e为体电荷密度，ε为介电常数，为微分算子；

温度与热量控制方程表示为：

式中，ρ代表物质密度，c_p代表物质恒压热容，λ代表物质导热系数；Q(T)代表热源产生的单位体积热量，T代表温度；

(2)设置计算模型的边界条件

将电磁边界处磁矢势与电位设为0；

计算模型的热边界条件由传热学边界条件确定，满足下式：

式中，T_e为实测环境温度，h_con为自然对流换热系数，h_rad为热辐射对流传热系数，n表示边界法向量；

(3)获取不同运行条件下电缆接头表面温度分布模拟数据

根据电缆接头的实际运行情况，应用耦合计算模型对运行电流、环境温度、介质损耗角进行三维参数化扫描，获得表面温度分布，以建立数据库样本；

(4)构建绝缘劣化程度预测模型，并利用基于核极限机方法预测绝缘劣化程度。

2.根据权利要求1所述一种基于电缆接头表面温度的绝缘老化程度评估方法，其特征在于：所述热辐射对流传热系数h_rad为

式中，δ为斯蒂芬-玻尔兹曼常数，ε为表面发射率，T_e为实测环境温度；

自然对流换热系数h_con，采用自然对流换热系数实验关联式进行分析：

Nu＝C(Gr·Pr)ⁿ

式中，Nu为努尔赛数，l为流体外边界的特征长度，Gr为格拉晓夫数，Pr为普朗特数，系数C和指数n为经验常数，a_v为流体的体膨胀系数，ΔT为流体温度和环境壁面的温差，v为运动黏度，g表示重力系数。

3.根据权利要求1所述一种基于电缆接头表面温度的绝缘老化程度评估方法，其特征在于：所述介质损耗角的正切值tanδ与硅橡胶介质电导率RD、老化程度存在对应关系：

RD＝tanδ·wC_c

式中，C_c为电缆接头等效电容，w为角频率。

4.根据权利要求1所述一种基于电缆接头表面温度的绝缘老化程度评估方法，其特征在于：所述步骤(4)具体包括：

第一步选取数据库样本中的数据构建训练集和测试集，将环境温度、运行电流以及表面温度分布作为模型的输入变量，介质损耗角作为模型的输出变量，对训练集、测试集分别归一化处理后，对归一化处理后的数据进行相空间重构；

第二步建立核函数的极限学习机算法模型；

第三步设定惩罚参数、核参数的参数范围，利用极限学习机算法训练模型并采用粒子群算法对正规化系数和核函数参数优化，确定最优预测模型的模型参数，最后采用该模型对测试集样本进行预测。

5.根据权利要求4所述一种基于电缆接头表面温度的绝缘老化程度评估方法，其特征在于：所述建立核函数的极限学习机算法模型包括

核函数为径向基函数：

式中，η为径向基函数的参数，x_i表示样本输入，y_i表示样本输出

得到极限学习机算法模型的输出为：

式中，Y表示期望输出，E为单位矩阵，C表示正规化系数，Y(x)表示测试集输出，N表示训练集样本个数，K(x,x_i)表示核函数。