(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111192644.1 (22)申请日 2021.10.13 (71)申请人 国网安徽省电力有限公司安庆供电 公司 地址 246000 安徽省安庆市人民路170号 (72)发明人 徐四勤　黄向前　钟成元　胡细兵　 杨昆　刘翀　杨松　程敏　吴琪　 周晨　胡中鲲　胡雄飞　唐怀东　 方斌　涂昊　 (74)专利代理 机构 重庆市恒信知识产权代理有 限公司 5 0102 代理人 李金蓉 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 20/00(2019.01)G06F 111/10(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种基于电缆接头表面温度的绝缘老化程 度评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于电缆接头表面温度 的绝缘老化程度评估方法， 首先， 构建了以运行 电流、 环境温度、 老化程度为特征的电缆接头电 磁‑热耦合计算模型。 接着， 应用耦合计算模型获 取不同运行条件下电缆接头表面温度分布模拟 数据。 最后， 利用模拟数据构建训练集、 验证集和 测试集， 采用基于核极限机(KELM)算法构建状态 预测模型。 预测模型根据运行电流、 环境温度和 表面温度数据可快速、 准确判定电缆接头绝缘老 化程度。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 113935238 A 2022.01.14 CN 113935238 A 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ρe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， cp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， Te为实测环境温度， hcon为自然对流换热系数， hrad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hrad为 式中， δ 为斯蒂芬‑玻尔兹曼常数， ε为表面发射 率， Te为实测环境温度； 自然对流换 热系数hcon， 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， av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， 其特征权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113935238 A 2在于： 所述介质损耗角的正切值tan δ与硅 橡胶介质电导 率RD、 老化 程度存在对应关系： RD＝tan δ·wCc 式中， Cc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， xi表示样本 输入， yi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,xi)表示核函数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113935238 A 3