本發(fā)明涉及電纜故障預(yù)測(cè)，尤其是涉及一種考慮接頭界面應(yīng)力的電纜故障概率預(yù)測(cè)方法、裝置及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，電力電纜作為電力傳輸?shù)闹匾浇?，其穩(wěn)定性和可靠性對(duì)于保障電力供應(yīng)和城市運(yùn)行至關(guān)重要。由于電纜在復(fù)雜多變的地下環(huán)境中運(yùn)行，其故障概率受到多種因素的影響，包括但不限于材料老化、機(jī)械損傷、環(huán)境侵蝕、過(guò)載運(yùn)行、施工破壞等。這些因素的多樣性和不確定性給電纜的維護(hù)和管理帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。電纜接頭作為電纜系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，其故障率在電纜故障中占有很大的比例，而當(dāng)接頭界面應(yīng)力分布在0.1～0.3mpa之間時(shí)，才可以保證電氣強(qiáng)度的要求，也不會(huì)破壞電纜絕緣。而現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)電纜故障概率的分析并未考慮這一點(diǎn)。

2、專利號(hào)(cn202410550851.7)發(fā)明了“一種電力電纜運(yùn)行預(yù)警方法及系統(tǒng)”。該發(fā)明通過(guò)對(duì)電力電纜在線溫度進(jìn)行采樣，利用arrhenius壽命方程，計(jì)算電力電纜的剩余壽命。根據(jù)故障率分布函數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)某一時(shí)刻的電力電纜故障概率，并依據(jù)這一概率評(píng)估電力電纜的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而實(shí)施預(yù)警措施。該發(fā)明在建立電力電纜故障概率模型中僅考慮了溫度對(duì)電力電纜的熱老化影響，這樣會(huì)使得故障概率預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性下降，進(jìn)而影響電力電纜運(yùn)行預(yù)警的可靠性。

3、專利號(hào)(cn202010118891.6)發(fā)明了“一種電纜系統(tǒng)故障分析方法”。該發(fā)明通過(guò)對(duì)影響電纜運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，建立基于威布爾(weibull)分布的電纜故障概率模型，模型考慮了與電纜故障相關(guān)的影響因素。該發(fā)明的電纜故障概率模型計(jì)及了多因素對(duì)電纜的影響，但是該模型并未明確提出導(dǎo)致電纜故障的因素是哪些，且認(rèn)為所有影響電纜故障的事件都滿足weibull分布，這是不準(zhǔn)確的。因?yàn)橛行?dǎo)致電纜故障的事件具有離散性和無(wú)記憶性，并不能適用于weibull分布的故障概率模型。

4、電纜故障會(huì)導(dǎo)致局部甚至大面積的停電，影響工業(yè)生產(chǎn)和日常生活，造成經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)不便。此外，電纜故障還可能損害電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加電網(wǎng)崩潰的風(fēng)險(xiǎn)，影響更廣泛的區(qū)域供電。長(zhǎng)期而言，頻繁的電纜故障還會(huì)增加維修和更換的成本，對(duì)電力公司造成經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此，準(zhǔn)確的對(duì)電纜故障概率進(jìn)行預(yù)測(cè)非常重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了提供一種考慮接頭界面應(yīng)力的電纜故障概率預(yù)測(cè)方法、裝置及介質(zhì)，通過(guò)采集電纜歷史數(shù)據(jù)，尤其是電纜故障記錄，以支持對(duì)故障原因的深入分析，在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出一種用于預(yù)測(cè)電纜故障概率的數(shù)學(xué)模型，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的電纜故障概率預(yù)測(cè)。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

3、一種考慮接頭界面應(yīng)力的電纜故障概率預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

4、獲取電纜歷史數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理，識(shí)別異常數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)；

5、對(duì)預(yù)處理后的電纜歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定導(dǎo)致電纜故障的因素；

6、對(duì)各個(gè)因素分別建立基于威布爾分布或泊松回歸分析的電纜故障概率模型；

7、基于各個(gè)因素的電纜故障概率模型確定總體電纜故障概率。

8、所述導(dǎo)致電纜故障的因素包括老化故障、過(guò)電壓故障、過(guò)電流故障、用戶因素變化故障和接頭故障。

9、對(duì)于電纜老化故障，其故障概率模型構(gòu)建如下：

10、將電纜在不同溫度下的運(yùn)行時(shí)間折算至標(biāo)準(zhǔn)溫度運(yùn)行下的等效運(yùn)行時(shí)間teq：

11、

12、式中，n為運(yùn)行時(shí)間劃分區(qū)間總數(shù)；θri為電纜運(yùn)行時(shí)間區(qū)間i內(nèi)的實(shí)際運(yùn)行溫度，單位為℃；ti為電纜在溫度θri下的運(yùn)行時(shí)間，即運(yùn)行時(shí)間區(qū)間i的時(shí)間長(zhǎng)度，單位為h；θ0為標(biāo)準(zhǔn)溫度，單位為℃；bt為實(shí)驗(yàn)測(cè)得的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；

13、根據(jù)阿倫尼烏斯方程估算電纜的等效壽命tl為：

14、

15、式中，cl為基于歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)擬合得到的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)；θr為當(dāng)前電纜實(shí)際運(yùn)行溫度；

16、基于威布爾分布，在計(jì)及運(yùn)行溫度的影響下，基于等效運(yùn)行時(shí)間和電纜等效壽命建立電纜老化失效概率模型為：

17、

18、式中，βl為形狀參數(shù)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)得到。

19、對(duì)于電纜過(guò)電壓故障，其故障概率模型構(gòu)建如下：

20、當(dāng)最大感應(yīng)雷峰值電壓umax小于電纜抵御電壓ud時(shí)，電纜不會(huì)發(fā)生過(guò)電壓故障，反之則發(fā)生過(guò)電壓故障，則電纜過(guò)電壓故障概率模型表示為：

21、

22、對(duì)于電纜過(guò)電流故障，其故障概率模型構(gòu)建如下：

23、將引起過(guò)電流故障的因素受潮和短路對(duì)電纜的影響評(píng)估等級(jí)設(shè)置為k1：

24、

25、式中，λj，nj，mj是基于歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)擬合計(jì)算得到的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)，x為月份，j＝1代表受潮，j＝2代表短路；

26、采用泊松回歸模型構(gòu)建電纜過(guò)電流故障概率模型：

27、

28、式中，m1，n1是基于歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)擬合得到的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)；是電纜老化故障概率。

29、對(duì)于用戶因素變化故障，其故障概率模型構(gòu)建如下：

30、將不同時(shí)間對(duì)電纜的影響評(píng)估等級(jí)設(shè)置為k2；

31、

32、式中，nt為過(guò)往故障數(shù)據(jù)中某天第j個(gè)時(shí)間段發(fā)生的故障總數(shù)；ntotal為過(guò)去相同日發(fā)生的故障總和；

33、基于泊松回歸模型構(gòu)建用戶因素變化故障概率模型為：

34、

35、式中，m2，n2，b2是基于歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)擬合得到的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)。

36、對(duì)于接頭故障概率，其故障概率模型構(gòu)建如下：

37、針對(duì)電纜接頭界面發(fā)生的應(yīng)力松弛現(xiàn)象，基于威布爾分布，建立接頭故障概率模型為：

38、

39、式中，t為運(yùn)行時(shí)間，β、η是基于歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)擬合得到的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)。

40、所述基于各個(gè)因素的電纜故障概率模型確定總體電纜故障概率為：

41、

42、其中，i＝0、1、2、3、4分別對(duì)應(yīng)電纜老化故障概率、過(guò)電壓故障概率、過(guò)電流故障概率、用戶因素變化故障概率和接頭故障概率。

43、一種考慮接頭界面應(yīng)力的電纜故障概率預(yù)測(cè)裝置，包括存儲(chǔ)器、處理器，以及存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器中的程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述所述的方法。

44、一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有程序，所述程序被執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述所述的方法。

45、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

46、(1)全面性：本發(fā)明提出一種考慮接頭界面應(yīng)力的電纜故障概率預(yù)測(cè)方法，該方法通過(guò)收集電纜歷史數(shù)據(jù)，對(duì)導(dǎo)致電纜故障的因素進(jìn)行了科學(xué)合理的分類。基于weibull分布和泊松回歸分析建立了故障概率模型，該模型能夠全面考慮多種因素對(duì)電纜故障造成的影響，如溫度、壓力、濕度等，并對(duì)各種因素進(jìn)行了合理的分類，以預(yù)測(cè)電纜運(yùn)行中的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

47、(2)準(zhǔn)確性：本發(fā)明全面考慮了多種因素對(duì)電纜故障造成的影響，特別關(guān)注了電纜系統(tǒng)中最為薄弱的環(huán)節(jié)——接頭部分，并針對(duì)此建立了電纜接頭的故障概率模型，提高了故障預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性?？紤]到接頭在電纜系統(tǒng)中的重要性，該模型的建立對(duì)于評(píng)估和提高電纜系統(tǒng)的可靠性具有重大的實(shí)際意義。該模型也可以成為電力公司電纜管理系統(tǒng)的一部分，為實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化的電纜運(yùn)維提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持和決策輔助。

48、(3)預(yù)防性：本發(fā)明基于歷史數(shù)據(jù)來(lái)建立電纜故障概率模型，能夠?qū)收细怕蔬M(jìn)行預(yù)測(cè)，提前識(shí)別潛在的故障風(fēng)險(xiǎn)，采取預(yù)防措施，減少意外故障。