一种海缆老化状态评估方法、装置、电子设备及介质

技术领域

本发明涉及电力设备评估领域，特别涉及一种海缆老化状态评估方法、装置、电子设备及介质。

背景技术

在海域环境较为复杂的情况下，为实现各岛屿以及岛屿和内陆之间的电网互联，海缆成为了该地区电网互联和能量传输的重要通道。近年来，随着我国海上风电新能源技术的快速发展，电缆线路的高压等级已达到500kV，其中世界首条交流500kV交联聚乙烯(XLPE)海缆于2019年在舟山投入运行，有效提升了我国海洋新能源的输送容量，标志着我国的海洋工程以及海洋输电技术进入“超高压时代”。交联聚乙烯(XLPE)绝缘材料具有很强的电气、力学性能，同时其耐热性高、敷设简单，被广泛应用于海缆的建设和维护过程中。然而XLPE绝缘材料在海缆运行过程中容易受到各种外界因素的干扰，承受热应力、电应力、机械应力的联合作用，会导致其逐渐劣化，进而引起海缆运行健康状态的下降。但现有技术中并没有一种方法可以实现对海缆老化状态的准确评估。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海缆老化状态评估方法、装置、电子设备及介质，本方案通过对海缆在高低电压状态下介质损耗因数及断裂伸长率保留率的确定，从而实现对海缆老化状态的准确评估。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种海缆老化状态评估方法，包括：

确定海缆所在环境的当前温度；

确定所述海缆在第一电压下的第一介质损耗因数及所述海缆在第二电压下的第二介质损耗因数，所述第一电压大于预设电压阈值，所述第二电压小于所述预设电压阈值；

根据所述第一介质损耗因数及所述第二介质损耗因数确定所述海缆的当前相对损耗量；

基于所述当前温度及所述当前相对损耗量确定所述海缆的当前断裂伸长率保留率，并根据所述当前断裂伸长率保留率评估所述海缆的当前老化状态。

可选的，所述根据所述第一介质损耗因数及所述第二介质损耗因数确定所述海缆的当前相对损耗量，包括：

确定所述海缆上若干个等距频率点对应的若干个实际测量频率；

基于各所述实际测量频率、所述第一介质损耗因数及所述第二介质损耗因数确定所述当前相对损耗量。

可选的，所述基于各所述实际测量频率、所述第一介质损耗因数及所述第二介质损耗因数确定所述当前相对损耗量，包括：

基于各所述实际测量频率、所述第一介质损耗因数、所述第二介质损耗因数及相对损耗量确定公式确定所述当前相对损耗量；

其中，所述相对损耗量确定公式为：

可选的，所述基于所述当前温度及所述当前相对损耗量确定所述海缆的当前断裂伸长率保留率，包括：

判断所述当前温度是否等于第一温度且判断所述当前温度是否等于第二温度；

若所述当前温度等于第一温度，则基于所述第一温度及所述当前相对损耗量确定所述当前断裂伸长率保留率；

若所述当前温度等于第二温度，则基于所述第二温度及所述当前相对损耗量确定所述当前断裂伸长率保留率。

可选的，所述基于所述第一温度及所述当前相对损耗量确定所述当前断裂伸长率保留率，包括：

根据所述当前相对损耗量及所述第一温度对应的第一断裂伸长率保留率确定公式确定所述当前断裂伸长率保留率；

其中，所述第一断裂伸长率保留率确定公式为：λ＝0.14397*exp(-K/2.9995)-0.04546；K为所述当前断裂伸长率保留率。

可选的，所述基于所述第二温度及所述当前相对损耗量确定所述当前断裂伸长率保留率，包括：

根据所述当前相对损耗量及所述第二温度对应的第二断裂伸长率保留率确定公式确定所述当前断裂伸长率保留率；

其中，所述第二断裂伸长率保留率确定公式为：λ＝0.06592*exp(-K/0.69874)+0.06167；K为所述当前断裂伸长率保留率。

可选的，所述根据所述当前断裂伸长率保留率评估所述海缆的当前老化状态，包括：

确定所述当前断裂伸长率保留率所处的老化性能评估区间；

基于所述老化性能评估区间及老化性能评估区间与海缆老化状态的对应关系确定所述当前老化状态。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种海缆老化状态评估装置，包括：

第一确定单元，用于确定海缆所在环境的当前温度；

第二确定单元，用于确定所述海缆在第一电压下的第一介质损耗因数及所述海缆在第二电压下的第二介质损耗因数，所述第一电压大于预设电压阈值，所述第二电压小于所述预设电压阈值；

第三确定单元，用于根据所述第一介质损耗因数及所述第二介质损耗因数确定所述海缆的当前相对损耗量；

第四确定单元，用于基于所述当前温度及所述当前相对损耗量确定所述海缆的当前断裂伸长率保留率，并根据所述当前断裂伸长率保留率评估所述海缆的当前老化状态。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电子设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述海缆老化状态评估方法的步骤。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述海缆老化状态评估方法的步骤。

本发明的目的是提供一种海缆老化状态评估方法、装置、电子设备及介质，先确定海缆所在环境的当前温度，再确定海缆在第一电压下的第一介质损耗因数及海缆在第二电压下的第二介质损耗因数，其中第一电压大于预设电压阈值，第二电压小于预设电压阈值，然后根据确定出的第一介质损耗因数及第二介质损耗因数确定海缆的当前相对损耗量，最后基于当前温度及当前相对损耗量确定海缆的当前断裂伸长率保留率，并根据当前断裂伸长率保留率评估海缆的当前老化状态，本方案通过对海缆在高低电压状态下介质损耗因数及断裂伸长率保留率的确定，从而实现对海缆老化状态的准确评估。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种海缆老化状态评估方法的过程流程图；

图2为本发明提供的一种高压频域介电谱测试系统示意图；

图3为本发明提供的测试温度为30℃老化50天海缆的频域介电谱示意图；

图4为本发明提供的测试温度为50℃老化50天海缆的频域介电谱示意图；

图5为本发明提供的相对损耗量λ与海缆老化时间t的关系示意图；

图6为本发明提供的一种海缆性能评估标准示意图；

图7为本发明提供的测试温度为30℃新海缆、老化35天海缆、老化50天海缆的相对损耗量与断裂伸长率保留率的关系示意图；

图8为本发明提供的测试温度为50℃新海缆、老化35天海缆、老化50天海缆的相对损耗量与断裂伸长率保留率的关系示意图；

图9为本发明提供的另一种海缆老化状态评估方法的过程流程图；

图10为本发明提供的一种海缆老化状态评估装置的结构示意图；

图11为本发明提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种海缆老化状态评估方法、装置、电子设备及介质，本方案通过对海缆在高低电压状态下介质损耗因数及断裂伸长率保留率的确定，从而实现对海缆老化状态的准确评估。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供的一种海缆老化状态评估方法的过程流程图。该方法，包括：

S11:确定海缆所在环境的当前温度；

S12:确定海缆在第一电压下的第一介质损耗因数及海缆在第二电压下的第二介质损耗因数，第一电压大于预设电压阈值，第二电压小于预设电压阈值；

S13:根据第一介质损耗因数及第二介质损耗因数确定海缆的当前相对损耗量；

S14:基于当前温度及当前相对损耗量确定海缆的当前断裂伸长率保留率，并根据当前断裂伸长率保留率评估海缆的当前老化状态。

本发明中，先确定海缆所在环境的当前温度，并确定海缆在第一电压下的第一介质损耗因数及海缆在第二电压下的第二介质损耗因数，即确定海缆在相同温度、不同电压(低压和高压)下所对应的不同介质损耗因数，并根据第一介质损耗因数及第二介质损耗因数确定出海缆的当前相对损耗量，进而基于当前温度及当前相对损耗量确定海缆的当前断裂伸长率保留率，以根据确定出的当前断裂伸长率保留率评估海缆的当前老化状态，通过对海缆在高低电压状态下介质损耗因数及断裂伸长率保留率的确定，从而实现对海缆老化状态的准确评估。

需要说明的是，本发明的发现过程分为三步，第一步为进行不同测试温度条件下XLPE海缆高压频域介电响应测试，首先将XLPE海缆在135℃热老化箱中进行加速热老化，然后对未老化和不同老化状态的XLPE海缆进行不同测试温度条件下的高压频域介电响应测试。本发明专利制备了新海缆、老化35天海缆以及老化50天海缆，测试温度分别为30℃、50℃、65℃。对三种不同老化状态的海缆进行高压频域介电响应测试，高压频域介电谱测试系统示意图如图2所示。测试仪器选用IDAX-300，以及高压功率放大器，测试电压为200V、1000V、2500V、5000V，测试频率范围在10

还需要说明的是，本发明的发现过程的第二步为：提取表征海缆绝缘老化状态的相对损耗量特征量，根据海缆的高压频域介电响应测试结果，分析基于等距频率点的XLPE海缆高压频域介电响应特征参量，高压海缆频域介电测试规律在10

表一

还需要说明的是，本发明的发现过程的第三步为：构建相对损耗量与XLPE绝缘材料断裂伸长率保留率之间的关联关系，根据GB/T11026.2-2012规定，可将机械性能的断裂伸长率保留率K作为衡量材料绝缘性能的标准，海缆性能评估标准如图6所示，当K>1时，海缆的绝缘性能为优；当0.7

本实施例提供了一种海缆老化状态评估方法，先确定海缆所在环境的当前温度，再确定海缆在第一电压下的第一介质损耗因数及海缆在第二电压下的第二介质损耗因数，其中第一电压大于预设电压阈值，第二电压小于预设电压阈值，然后根据确定出的第一介质损耗因数及第二介质损耗因数确定海缆的当前相对损耗量，最后基于当前温度及当前相对损耗量确定海缆的当前断裂伸长率保留率，并根据当前断裂伸长率保留率评估海缆的当前老化状态，本方案通过对海缆在高低电压状态下介质损耗因数及断裂伸长率保留率的确定，从而实现对海缆老化状态的准确评估。

在上述实施例的基础上：

作为一种可选的实施例，根据第一介质损耗因数及第二介质损耗因数确定海缆的当前相对损耗量，包括：

确定海缆上若干个等距频率点对应的若干个实际测量频率；

基于各实际测量频率、第一介质损耗因数及第二介质损耗因数确定当前相对损耗量。

本发明中，根据第一介质损耗因数及第二介质损耗因数确定海缆的当前相对损耗量的具体过程为：先确定出海缆上若干个等距频率点对应的若干个实际测量频率，再基于确定出的各实际测量频率、第一介质损耗因数及第二介质损耗因数准确的确定出当前相对损耗量。

作为一种可选的实施例，基于各实际测量频率、第一介质损耗因数及第二介质损耗因数确定当前相对损耗量，包括：

基于各实际测量频率、第一介质损耗因数、第二介质损耗因数及相对损耗量确定公式确定当前相对损耗量；

其中，相对损耗量确定公式为：

本发明中，基于各实际测量频率、第一介质损耗因数及第二介质损耗因数确定当前相对损耗量的具体过程为：将确定出的各实际测量频率、第一介质损耗因数、第二介质损耗因数带入相对损耗量确定公式，即可确定出当前相对损耗量，提高了当前相对损耗量确定过程的可靠性。

作为一种可选的实施例，基于当前温度及当前相对损耗量确定海缆的当前断裂伸长率保留率，包括：

判断当前温度是否等于第一温度且判断当前温度是否等于第二温度；

若当前温度等于第一温度，则基于第一温度及当前相对损耗量确定当前断裂伸长率保留率；

若当前温度等于第二温度，则基于第二温度及当前相对损耗量确定当前断裂伸长率保留率。

本发明中，基于当前温度及当前相对损耗量确定海缆的当前断裂伸长率保留率的具体过程为：判断当前温度是否等于第一温度且判断当前温度是否等于第二温度，如果当前温度等于第一温度，则基于第一温度及当前相对损耗量确定当前断裂伸长率保留率；反之，如果当前温度等于第二温度，则基于第二温度及当前相对损耗量确定当前断裂伸长率保留率，根据当前温度与第一温度及第二温度的对应情况决定当前断裂伸长率保留率的确定方式，提高了方案的可靠性。

需要说明的是，海缆是海底输变电工程的核心电力装备，是电网互联和能量传输的重要通道。交联聚乙烯(XLPE)绝缘材料因具有较好电气性能、机械性能和耐热性能被广泛用于海缆绝缘，是保证海缆绝缘可靠安全的基础。然而，在运行的过程中超高压500kV海缆容易受到复杂的热应力、电应力、机械应力和环境应力等因素作用影响，造成海缆绝缘介质发生具有时变特征的内在老化过程。因此，对超高压海缆绝缘系统老化状态进行有效评估，对保证超高压海缆安全稳定运行意义重大。

作为一种可选的实施例，基于第一温度及当前相对损耗量确定当前断裂伸长率保留率，包括：

根据当前相对损耗量及第一温度对应的第一断裂伸长率保留率确定公式确定当前断裂伸长率保留率；

其中，第一断裂伸长率保留率确定公式为：λ＝0.14397*exp(-K/2.9995)-0.04546；K为当前断裂伸长率保留率。

本发明中，基于第一温度及当前相对损耗量确定当前断裂伸长率保留率的具体过程为：将当前相对损耗量带入第一温度对应的第一断裂伸长率保留率确定公式中，即可确定出当前断裂伸长率保留率，提高了当前断裂伸长率保留率确定过程的准确性。

作为一种可选的实施例，基于第二温度及当前相对损耗量确定当前断裂伸长率保留率，包括：

根据当前相对损耗量及第二温度对应的第二断裂伸长率保留率确定公式确定当前断裂伸长率保留率；

其中，第二断裂伸长率保留率确定公式为：λ＝0.06592*exp(-K/0.69874)+0.06167；K为当前断裂伸长率保留率。

本发明中，基于第二温度及当前相对损耗量确定当前断裂伸长率保留率的具体过程为：将当前相对损耗量带入第一温度对应的第一断裂伸长率保留率确定公式中，即可确定出当前断裂伸长率保留率，提高了当前断裂伸长率保留率确定过程的准确性。

需要说明的是，本发明的实现的流程如图9所示，且可以概括为：1、不同测试温度环境下海缆高压频域介电测试；2、测试频率选择：0.0022Hz-1Hz，测量电压选择：200V-5000V；3、高压频域介质损耗曲线；4、计算30℃环境下相对损耗量并与评估标准划分的区间进行匹配或计算50℃环境下相对损耗量并与评估标准划分的区间进行匹配；5、进行海缆绝缘老化状态评估。

作为一种可选的实施例，根据当前断裂伸长率保留率评估海缆的当前老化状态，包括：

确定当前断裂伸长率保留率所处的老化性能评估区间；

基于老化性能评估区间及老化性能评估区间与海缆老化状态的对应关系确定当前老化状态。

本发明中，根据当前断裂伸长率保留率评估海缆的当前老化状态的具体过程为：先确定当前断裂伸长率保留率所处的老化性能评估区间，再基于老化性能评估区间及老化性能评估区间与海缆老化状态的对应关系确定当前老化状态，根据当前断裂伸长率保留率所处的老化性能评估区间准确的评估了海缆的当前老化状态。

请参照图10，图10为本发明提供的一种海缆老化状态评估装置的结构示意图。该装置，包括：

第一确定单元11，用于确定海缆所在环境的当前温度；

第二确定单元12，用于确定海缆在第一电压下的第一介质损耗因数及海缆在第二电压下的第二介质损耗因数，第一电压大于预设电压阈值，第二电压小于预设电压阈值；

第三确定单元13，用于根据第一介质损耗因数及第二介质损耗因数确定海缆的当前相对损耗量；

第四确定单元14，用于基于当前温度及当前相对损耗量确定海缆的当前断裂伸长率保留率，并根据当前断裂伸长率保留率评估海缆的当前老化状态。

本实施例提供的海缆老化状态评估装置，与上述方法对应，故具有与上述方法相同的有益效果，因此海缆老化状态评估装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

请参照图11，图11为本发明提供的一种电子设备的结构示意图。该电子设备，包括：

存储器20，用于存储计算机程序；

处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述海缆老化状态评估方法的步骤。

本实施例提供的电机驱动装置可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。

其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以集成有图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的海缆老化状态评估方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于海缆老化状态评估方法等。

在一些实施例中，电子设备还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。

本领域技术人员可以理解，图11中示出的结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。

本实施例目的在于提供一种电子设备，将其中的存储器20用于存储计算机程序，将其中的处理器21用于执行计算机程序时实现如上述海缆老化状态评估方法的步骤，使评估的过程更加高效准确。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质对应的实施例，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述海缆老化状态评估方法的步骤。

可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本实施例提供的计算机可读存储介质，与上述方法对应，故具有与上述方法相同的有益效果，因此计算机可读存储介质部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。