一种换流站电接触连接处的电力复合脂老化的预测方法与流程

本发明涉及换流站电接触连接发热治理领域，具体涉及一种换流站电接触连接处的电力复合脂老化的预测方法。

背景技术：

换流站电接触连接处的电力复合脂会随着时间逐渐老化最终失效，会导致电接触连接温度升高，从而造成事故。另外，换流站电接触连接位置处的电力复合脂往往处于通流和盐雾侵蚀的环境中，其老化是一个缓慢的过程，往往需要很长的时间。

目前尚未有能够完全解决上述问题的方法，因此，为了及时更换电接触连接处老化的电力复合脂以避免换流站此类事故的发生，建立换流站电接触连接处电力复合脂的老化模型，预测换流站中电力复合脂的老化寿命显得非常必要了。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供的一种换流站电接触连接处的电力复合脂老化的预测方法，考虑了热电-盐雾三个因素，更加复合换流就站的实际环境条件，从而预测电力复合脂在换流站热电-盐雾了条件下的老化寿命奠定了基础，保证了及时更换换流站电接触连接处老化的电力复合脂，以避免此处因温升过高而发生事故。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种换流站电接触连接处的电力复合脂老化的预测方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1.建立电力复合脂老化加速预测模型；

步骤2.进行电力复合脂老化的联合因子预测试验；

步骤3.根据试验结果，对所述电力复合脂老化加速模型进行多元回归计算，得到所述换流站电接触连接处的电力复合脂老化的预测结果。

优选的，所述步骤1包括：

1-1.确定所述换流站点连接处的电力复合脂老化因子及所述电力复合脂老化因子之间关系；

1-2.根据所述电力复合脂老化因子之间关系，建立所述电力负荷之老化加速预测模型。

优选的，所述步骤1-1包括：

确定所述电力复合脂老化因子包括热老化因子、电老化因子及盐雾老化因子；

并确定所述电力复合脂老化因子之间关系如下：

式(1)中，η为威布尔分布特征寿命；a为热老化因子；b为电老化因子；c为盐雾老化因子；t为绝对温度；k为盐雾腐蚀系数；a1，a2均为热老化因子a的参数值；b1，b2均为电老化因子b的参数值；c1，c2均为盐雾老化因子c的参数值；i为试验所通的电流；r为未涂电力复合脂的电连接处电阻值；α为涂电力复合脂后的电连接处电阻值的改变值。

优选的，所述步骤1-2包括：

令试验电压u为：

u＝i(1+α)r(2)

则有：

lnη＝(a1+a2u)+(b1+b2u)/t+(c1+c2u)/k(3)

进而得到在热电-盐雾耦合作用下的所述电力负荷之老化加速预测模型：

式(4)中，a为模型的热老化因子系数；b为模型的电老化因子系数；c为模型的盐雾老化因子系数；a1及a2为a的常数参量；b1及b2为b的常数参量；c1及c2为c的常数参量。

优选的，所述步骤2包括：

2-1.将公式(3)中的lnη当作因变量，则确定公式(3)中的自变量参数包括：u、t、k、u/t及u/k；

2-2.确定所述自变量参数的测量设备；

其中，自变量参数t的测量设备为交流4000a及直流6000a的大电流发生器、外测温仪、阻接触式温度传感器及高灵敏度电阻测试仪；自变量参数k的测量设备为盐雾腐蚀试验箱；

自变量参数u、u/t及u/k根据t及k求得；

2-3.根据所述测量设备，连接电力复合脂老化的联合因子预测试验用的试验系统；

2-4.用所述试验系统进行电力复合脂老化的联合因子预测试验，得到试验结果，所述试验结果中包括各所述自变量参数t及k的测量值。

优选的，所述步骤2-3包括：

a.将涂有电力复合脂的电接触连接试件放置在封闭的盐雾腐蚀实验箱内，所述盐雾腐蚀试验箱配有盐雾发生器；

b.将所述大电流发生器及综合数据采集系统安装在所述盐雾腐蚀实验箱外部，并将所述电连接试件的两端与所述大电流发生器连，并形成回路；

c.将所述电连接试件的测点与布置在所述综合数据采集系统连接，以监控所述测点的温度，所述测点上设有接触式温度传感器；

d.在所述盐雾腐蚀实验箱外设置外测温仪及高灵敏度电阻测试仪。

优选的，所述步骤2-4包括：

e.开启所述盐雾发生器，并通过所述综合数据采集系统检测所述盐雾腐蚀实验箱内的盐雾浓度系数k；

f.开启所述大电流发生器，并通过所述综合数据采集系统测试所述电连接试件在规定的大电流作用下，所述测点的温度及电力复合脂的接触电阻；

g.增加接通的电流使得电力复合脂老化加速，同时综合数据采集系统监测温度t；

h.当数据采集系统中的温升时间变化出现拐点时，即温升加速变化时，停止试验，记录测点温度t、电力复合脂的电阻值r、试验电流i及盐雾测试系数k。

优选的，所述步骤3包括：

3-1.根据试验结果，求得全部所述自变量参数的值；

3-2.根据所述自变量参数，对所述电力复合脂老化加速模型进行多元回归计算，得到所述换流站电接触连接处的电力复合脂老化的预测结果。

优选的，所述步骤3-1包括：

将所述试验结果中的温度t、电力复合脂的电阻值r、电流i及盐雾测试系数k带入公式(2)，得到u、u/t及u/k的参数值。

优选的，所述步骤3-2包括：

i.对公式(3)进行变换，得到：

lnη＝a1+a2u+b1/t+c1/k+b2u/t+c2u/k+ε(5)

式(5)中，ε为残差；

j.将全部所述自变量参数带入公式(5)中并用matlab编程实现模型参数的多元线性回归估计，得到a1、a2、b1、b2、c1及c2的参数值，进而得出电力复合脂加速老化预测模型的具体表达式。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种换流站电接触连接处的电力复合脂老化的预测方法，通过建立电力复合脂老化加速预测模型；进行电力复合脂老化的联合因子预测试验；根据试验结果，对电力复合脂老化加速模型进行多元回归计算，得到换流站电接触连接处的电力复合脂老化的预测结果。本发明提出的方法考虑了热电-盐雾三个因素，更加复合换流就站的实际环境条件，从而预测电力复合脂在换流站热电-盐雾了条件下的老化寿命奠定了基础，保证了及时更换换流站电接触连接处老化的电力复合脂，以避免此处因温升过高而发生事故。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

1、本发明所提供的技术方案中，给出了建立涂电力复合脂电接触连接耐久性能加速模型的方法，并在此基础上给出了测试该加速老化模型相应参数的测试方法。以往的加速老化模型基本上都是以温度为主的单一加速老化模型。因而所建立的加速老化模型建立方法及该模型相应参数的测试方法为建立预测换流站在热电-盐雾环境字下的老化寿命奠定了及基础，而本专利的电力复合脂加速老化模型建立方法考虑了热电-盐雾三个因素，更加复合换流就站的实际环境条件，从而预测电力复合脂在换流站热电-盐雾了条件下的老化寿命奠定了基础。

2、本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是本发明的一种换流站电接触连接处的电力复合脂老化的预测方法的流程图；

图2是本发明的预测方法中的步骤1的流程示意图；

图3是本发明的预测方法中的步骤2的流程示意图；

图4是本发明的预测方法中的步骤3的流程示意图；

图5是本发明的具体应用例中的电力复合脂热-电-盐雾联合试验示意图；

图6是本发明的具体应用例中的电力复合脂老化性能测试流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。

如图1所示，本发明提供一种换流站电接触连接处的电力复合脂老化的预测方法，包括如下步骤：

步骤1.建立电力复合脂老化加速预测模型；

步骤2.进行电力复合脂老化的联合因子预测试验；

步骤3.根据试验结果，对电力复合脂老化加速模型进行多元回归计算，得到换流站电接触连接处的电力复合脂老化的预测结果。

如图2所示，步骤1包括：

1-1.确定换流站点连接处的电力复合脂老化因子及电力复合脂老化因子之间关系；

1-2.根据电力复合脂老化因子之间关系，建立电力负荷之老化加速预测模型。

其中，步骤1-1包括：

确定电力复合脂老化因子包括热老化因子、电老化因子及盐雾老化因子；

并确定电力复合脂老化因子之间关系如下：

式(1)中，η为威布尔分布特征寿命；a为热老化因子；b为电老化因子；c为盐雾老化因子；t为绝对温度；k为盐雾腐蚀系数；a1，a2均为热老化因子a的参数值；b1，b2均为电老化因子b的参数值；c1，c2均为盐雾老化因子c的参数值；i为试验所通的电流；r为未涂电力复合脂的电连接处电阻值；α为涂电力复合脂后的电连接处电阻值的改变值。

其中，步骤1-2包括：

令试验电压u为：

u＝i(1+α)r(2)

则有：

lnη＝(a1+a2u)+(b1+b2u)/t+(c1+c2u)/k(3)

进而得到在热电-盐雾耦合作用下的电力负荷之老化加速预测模型：

式(4)中，a为模型的热老化因子系数；b为模型的电老化因子系数；c为模型的盐雾老化因子系数；a1及a2为a的常数参量；b1及b2为b的常数参量；c1及c2为c的常数参量。

如图3所示，步骤2包括：

2-1.将公式(3)中的lnη当作因变量，则确定公式(3)中的自变量参数包括：u、t、k、u/t及u/k；

2-2.确定自变量参数的测量设备；

其中，自变量参数t的测量设备为交流4000a及直流6000a的大电流发生器、外测温仪、阻接触式温度传感器及高灵敏度电阻测试仪；自变量参数k的测量设备为盐雾腐蚀试验箱；

自变量参数u、u/t及u/k根据t及k求得；

2-3.根据测量设备，连接电力复合脂老化的联合因子预测试验用的试验系统；

2-4.用试验系统进行电力复合脂老化的联合因子预测试验，得到试验结果，试验结果中包括各自变量参数t及k的测量值。

其中，步骤2-3包括：

a.将涂有电力复合脂的电接触连接试件放置在封闭的盐雾腐蚀实验箱内，盐雾腐蚀试验箱配有盐雾发生器；

b.将大电流发生器及综合数据采集系统安装在盐雾腐蚀实验箱外部，并将电连接试件的两端与大电流发生器连，并形成回路；

c.将电连接试件的测点与布置在综合数据采集系统连接，以监控测点的温度，测点上设有接触式温度传感器；

d.在盐雾腐蚀实验箱外设置外测温仪及高灵敏度电阻测试仪。

其中，步骤2-4包括：

e.开启盐雾发生器，并通过综合数据采集系统检测盐雾腐蚀实验箱内的盐雾浓度系数k；

f、开启大电流发生器，并通过综合数据采集系统测试电连接试件在规定的大电流作用下，测点的温度及电力复合脂的接触电阻；

g.增加接通的电流使得电力复合脂老化加速，同时综合数据采集系统监测温度t；

h.当数据采集系统中的温升时间变化出现拐点时，即温升加速变化时，停止试验，记录测点温度t、电力复合脂的电阻值r、试验电流i及盐雾测试系数k。

如图4所示，步骤3包括：

3-1.根据试验结果，求得全部自变量参数的值；

3-2.根据自变量参数，对电力复合脂老化加速模型进行多元回归计算，得到换流站电接触连接处的电力复合脂老化的预测结果。

其中，步骤3-1包括：

将试验结果中的温度t、电力复合脂的电阻值r、电流i及盐雾测试系数k带入公式(2)，得到u、u/t及u/k的参数值。

其中，步骤3-2包括：

i.对公式(3)进行变换，得到：

lnη＝a1+a2u+b1/t+c1/k+b2u/t+c2u/k+ε(5)

式(5)中，ε为残差；

j.将全部自变量参数带入公式(5)中并用matlab编程实现模型参数的多元线性回归估计，得到a1、a2、b1、b2、c1及c2的参数值，进而得出电力复合脂加速老化预测模型的具体表达式。

如图5所示的电力复合脂热-电-盐雾联合试验及图6所示的电力复合脂老化性能测试流程图，本发明提供一种换流站电接触连接处的电力复合脂老化的预测方法的具体应用例，如下：

为了及时更换换流站电接触连接处老化的电力复合脂以避免此处因温升过高而发生事故。本专利建立了换流站电接触连接处电力复合脂的老化模型，以预测换流站中电力复合脂的老化寿命。由于换流站电接触连接位置处的电力复合脂往往处于通流和盐雾侵蚀的环境中，其老化是一个缓慢的过程，往往需要很长的时间；为了预测换流站电力复合脂老化寿命，本专利建立了电力复合脂在热-电-盐雾耦合作用下的加速老化模型；为了确定该模型中参数，本专利设计了电力复合脂热-电-盐雾联合试验方法，并给出了确定该模型参数的多元回归方法及相应的计算程序。

6.1电力复合脂老化加速预测模型的建立

在电-热-盐雾三个因子同时加到电力复合脂的失效时间比热-电两因素作用时要短，但并不是热老化、电老化及盐雾老化的代数叠加。因此电-热-盐雾联合加速寿命模型须考虑三个因子之间的相互作用。本文主要研究电力复合脂电-热-盐雾联合加速寿命模型，该模型推导如下：

lnη＝a+b/t+c/k(1)

a＝a1+a2i(1+α)r(2)

b＝b1+b2i(1+α)r(3)

c＝c1+c2i(1+α)r(4)

令u＝i(1+α)r(5)

lnη＝(a1+a2u)+(b1+b2u)/t+(c1+c2u)/k(6)

由公式5进一步推得

η＝exp[a(u)+b(u)/t+c(u)/k](7)

a＝a1+a2u(8)

b＝b1+b2u(9)

c＝c1+c2u(10)

公式中，

η—威布尔分布特征寿命；

t—绝对温度；

u—试验电压；

i—试验所通的电流；

r—未涂电力复合脂的电连接处电阻值；

a—涂电力复合脂后的电连接处电阻值的改变值；

k—盐雾腐蚀系数；

其他参量均为常数。

公式(7)即为电力复合脂在热电-盐雾耦合作用下的加速老化模型。

6.2电力复合脂热-电-盐雾联合试验

从公式(6)中可以看出，若把lnη当作因变量，该公式共有u、1/t、1/k、u/t、u/k自变量参数。其中、1/t，u这两个参数需要用大电流发生器(交流4000a),大电流发生器(直流6000a)、外测温仪、阻接触式温度传感器、高灵敏度电阻测试仪器设备进行测试。1/k需要用盐雾腐蚀腐蚀试验箱来进行测试。附图5给出了涂电力复合脂电接触连接试件测试方案。可以看出，测试时可以要先把涂电力复合脂电接触连接试件放在一个封闭的盐雾实验箱内，该试验箱配有盐雾发生器。大电流发生器(直流6000a)及综合数据采集系统安装在盐雾实验箱外。测试试件的两端与大电流发生器相连，并形成回路。同时测试试件的测点也与盐雾箱外的数据采集系统相连，以监控测点的温度。在测试公式(6)该公式共有u、1/t、1/k、u/t、u/k自变量参数时，首先开启盐雾试验箱内的盐雾发生器，并通过数据采集系统检测盐雾箱内的盐雾浓度系数k。然后再开启大电流发生器，并通过数据采集系统测试试件在规定的大电流作用下，测点的温度及电力复合脂的接触电阻。通大电流后，电接触连接会产生发热现象。这样在热-电-盐雾的作用下，电力复合脂老化加速，这样会导致电接触连接的接触电阻的增加，从而导致电接触连接处测点温升升高加速。电力复合脂老化的进程可以通过监测数据采集系统的温度t，电力复合脂的接触电阻r来反应。当数据采集系统中的温升时间变化出现拐点时，即温升加速变化时，停止试验，记录测点温度t及电力复合脂的电阻值ar，及电流i，及盐雾测试系数k。电力复合脂加速老化测试试验的停止的判断依据为当测点的温升出现拐点时的接触电阻值，当大于此值时，表明电力复合脂已经劣化，停止测试试验，当小于此值时，继续试验，附图6给出了电力复合脂老化性能测试流程图。

6.3电力复合脂加速老化模型的多元回归方法

对公式(6)进行变换有：

lnη＝a1+a2u+b1/t+c1/k+b2u/t+c2u/k+ε(11)

公式(11)ε中是残差，通过试验实际测量的温度能t及电力复合脂的电阻值ar，及电流i，及盐雾测试系数k，带入公式(5)中即可以得出u、进而得到u/t、u/k参数值。有了随时间变化的五个u、1/t、1/k、u/t、u/k自变量参数，将这五个参数带入公式(11)中并用matlab编程实现模型参数的多元线性回归估计，得到公式(11)中待定的a1、a2、b1、b2、c1、c2、这六个待定的参数值，进而得出电力复合脂加速老化预测模型具体表达式。该matlab编程实现模型参数的多元线性回归计算程序如下：

令y＝lnη

y＝[lnη1lnη2lnη3lnη4lnη5]

x1＝[u1、1/t1、1/k1、u1/t1、u1/k1]

x2＝[u2、1/t2、1/k2、u2/t2、u2/k2]

x3＝[u3、1/t3、1/k3、u3/t3、u3/k3]

x4＝[u4、1/t4、1/k4、u4/t4、u4/k4]

x5＝[u5、1/t5、1/k5、u5/t5、u5/k5]

y＝y’

x＝[ones(length(y),1),x1’,x2’,x3’,x4’,x5’]

[b,bint,r,rint,stats]＝regress(y,x)

b＝[a1、a2、b1、b2、c1、c2]是回归方程的系数；

bint是一个5×2矩阵，它的第i行表示表示i第个回归系数的(1-alpha)置信区间

r是一个5×1残差列向量；

rint是一个5×2矩阵，它的第i行表示表示第i个残差的(1-alpha)置信区间；

stast表示用于检验回归模型的统计量，有三个数值：相关系数r²、f值、与f对应的概率p(相关系数r²越接近1，说明回归方程越显著；f越大,说明回归方程越显著；与f对应的概率p<a时拒绝h0,回归模型成立)。

上述技术方案的保护点包括：

1.热-电-盐雾三因素耦合条件下，电力复合脂加速老化模型建立方法；

2.电力复合脂热-电-盐雾联合试验方案设计方法；

3电力复合脂加速老化模型的多元回归方法及相应的计算程序。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。