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

背景技術：

1、隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展和城市化進程的加速，電力電纜作為電力傳輸?shù)闹匾浇?，其穩(wěn)定性和可靠性對于保障電力供應和城市運行至關重要。由于電纜在復雜多變的地下環(huán)境中運行，其故障概率受到多種因素的影響，包括但不限于材料老化、機械損傷、環(huán)境侵蝕、過載運行、施工破壞等。這些因素的多樣性和不確定性給電纜的維護和管理帶來了巨大挑戰(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，而當接頭界面應力分布在0.1～0.3mpa之間時，才可以保證電氣強度的要求，也不會破壞電纜絕緣。而現(xiàn)有技術中對電纜故障概率的分析并未考慮這一點。

2、專利號(cn202410550851.7)發(fā)明了“一種電力電纜運行預警方法及系統(tǒng)”。該發(fā)明通過對電力電纜在線溫度進行采樣，利用arrhenius壽命方程，計算電力電纜的剩余壽命。根據(jù)故障率分布函數(shù)來預測未來某一時刻的電力電纜故障概率，并依據(jù)這一概率評估電力電纜的運行風險，進而實施預警措施。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電力電纜的熱老化影響，這樣會使得故障概率預測的準確性下降，進而影響電力電纜運行預警的可靠性。

3、專利號(cn202010118891.6)發(fā)明了“一種電纜系統(tǒng)故障分析方法”。該發(fā)明通過對影響電纜運行的數(shù)據(jù)信息進行采集，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的影響因素。該發(fā)明的電纜故障概率模型計及了多因素對電纜的影響，但是該模型并未明確提出導致電纜故障的因素是哪些，且認為所有影響電纜故障的事件都滿足weibull分布，這是不準確的。因為有些導致電纜故障的事件具有離散性和無記憶性，并不能適用于weibull分布的故障概率模型。

4、電纜故障會導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)濟損失和社會不便。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)崩潰的風險，影響更廣泛的區(qū)域供電。長期而言，頻繁的電纜故障還會增加維修和更換的成本，對電力公司造成經(jīng)濟負擔。因此，準確的對電纜故障概率進行預測非常重要。

技術實現(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力的電纜故障概率預測方法、裝置及介質(zhì)，通過采集電纜歷史數(shù)據(jù)，尤其是電纜故障記錄，以支持對故障原因的深入分析，在這些數(shù)據(jù)的基礎上，進一步提出一種用于預測電纜故障概率的數(shù)學模型，從而實現(xiàn)準確的電纜故障概率預測。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

3、一種考慮接頭界面應力的電纜故障概率預測方法，包括以下步驟：

4、獲取電纜歷史數(shù)據(jù)并進行預處理，識別異常數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)；

5、對預處理后的電纜歷史數(shù)據(jù)進行分析，確定導致電纜故障的因素；

6、對各個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、所述導致電纜故障的因素包括老化故障、過電壓故障、過電流故障、用戶因素變化故障和接頭故障。

9、對于電纜老化故障，其故障概率模型構建如下：

10、將電纜在不同溫度下的運行時間折算至標準溫度運行下的等效運行時間teq：

11、

12、式中，n為運行時間劃分區(qū)間總數(shù)；θri為電纜運行時間區(qū)間i內(nèi)的實際運行溫度，單位為℃；ti為電纜在溫度θri下的運行時間，即運行時間區(qū)間i的時間長度，單位為h；θ0為標準溫度，單位為℃；bt為實驗測得的經(jīng)驗常數(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)計擬合得到的標準化系數(shù)；θr為當前電纜實際運行溫度；

16、基于威布爾分布，在計及運行溫度的影響下，基于等效運行時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、對于電纜過電壓故障，其故障概率模型構建如下：

20、當最大感應雷峰值電壓umax小于電纜抵御電壓ud時，電纜不會發(fā)生過電壓故障，反之則發(fā)生過電壓故障，則電纜過電壓故障概率模型表示為：

21、

22、對于電纜過電流故障，其故障概率模型構建如下：

23、將引起過電流故障的因素受潮和短路對電纜的影響評估等級設置為k1：

24、

25、式中，λj，nj，mj是基于歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計擬合計算得到的標準化系數(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建電纜過電流故障概率模型：

27、

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

29、對于用戶因素變化故障，其故障概率模型構建如下：

30、將不同時間對電纜的影響評估等級設置為k2；

31、

32、式中，nt為過往故障數(shù)據(jù)中某天第j個時間段發(fā)生的故障總數(shù)；ntotal為過去相同日發(fā)生的故障總和；

33、基于泊松回歸模型構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)計擬合得到的標準化系數(shù)。

36、對于接頭故障概率，其故障概率模型構建如下：

37、針對電纜接頭界面發(fā)生的應力松弛現(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為運行時間，β、η是基于歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計擬合得到的標準化系數(shù)。

40、所述基于各個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分別對應電纜老化故障概率、過電壓故障概率、過電流故障概率、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力的電纜故障概率預測裝置，包括存儲器、處理器，以及存儲于所述存儲器中的程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如上述所述的方法。

44、一種存儲介質(zhì)，其上存儲有程序，所述程序被執(zhí)行時實現(xiàn)如上述所述的方法。

45、與現(xiàn)有技術相比，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力的電纜故障概率預測方法，該方法通過收集電纜歷史數(shù)據(jù)，對導致電纜故障的因素進行了科學合理的分類?；趙eibull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電纜故障造成的影響，如溫度、壓力、濕度等，并對各種因素進行了合理的分類，以預測電纜運行中的潛在風險。

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

48、(3)預防性：本發(fā)明基于歷史數(shù)據(jù)來建立電纜故障概率模型，能夠對故障概率進行預測，提前識別潛在的故障風險，采取預防措施，減少意外故障。