电缆接头区域压力分析方法、装置、存储介质及设备

1.本发明涉及数据处理技术领域，具体而言，涉及一种电缆接头区域压力分析方法、装置、存储介质及设备。


背景技术：

2.随着我国智能电网的发展和绿色交通工具的推广，高压电缆在长距离输电线路中的应用越来越多。长距离输电线路由多段电缆组成，电缆各段之间的联接部分称为电缆接头，由电缆附件和电缆本体构成。而电缆附件与电缆本体相配合处的界面压力值直接影响着电缆接头的安全性，进而影响电路系统的稳定性。
3.但是现有针对电缆附件界面压力的研究方法大多采用对电附件硅橡胶的弹性模量等力学参数进行仿真的方法，现有方法无法将电缆中间接头的应力松弛特性直接引入界面压力的分析中来，因而对于充分贴合实际的老化过程中的界面压力变化研究尚不明确。
4.针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供了一种电缆接头区域压力分析方法、装置、存储介质及设备，以至少解决现有针对电缆附件界面压力的研究方法准确性较差的技术问题。
6.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电缆接头区域压力分析方法，包括：获取目标区域的电缆图像信息和运行环境信息；基于上述电缆图像信息确定电缆材质，以及基于上述电缆图像信息和上述运行环境信息，确定老化条件；基于上述老化条件，确定有限元模型的压力测试场景；在上述压力测试场景采用上述有限元模型基于上述电缆材质进行压力测试，得到测试结果。
7.可选的，上述获取目标区域的电缆图像信息和运行环境信息，包括：获取目标区域的电缆部件；对上述电缆部件进行切片处理，得到电缆式样；基于上述电缆式样确定上述电缆图像信息。
8.可选的，上述基于上述老化条件，确定有限元模型的压力测试场景，包括：基于上述老化条件，确定电缆运行温度；基于上述运行温度确定上述压力测试场景。
9.可选的，在上述压力测试场景采用上述有限元模型基于上述电缆材质进行压力测试，得到测试结果之前，上述方法还包括：对上述电缆材质的材料参数变化进行测定，得到蠕变量测试结果。
10.可选的，上述在上述压力测试场景采用上述有限元模型基于上述电缆材质进行压力测试，得到测试结果，还包括：根据上述电缆材质的应力松弛特性，计算等效扩径率随老化时间的第一变化规律；根据上述电缆材质的等效扩径率参数变化率，计算等效过盈量随老化时间的第二变化规律；基于上述第一变化规律和上述第二变化规律确定上述测试结果。
11.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电缆接头区域压力分析装置，包括：
获取模块，用于获取目标区域的电缆图像信息和运行环境信息；第一确定模块，用于基于上述电缆图像信息确定电缆材质，以及基于上述电缆图像信息和上述运行环境信息，确定老化条件；第二确定模块，用于基于上述老化条件，确定有限元模型的压力测试场景；测试模块，用于在上述压力测试场景采用上述有限元模型基于上述电缆材质进行压力测试，得到测试结果。
12.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，上述非易失性存储介质存储有多条指令，上述指令适于由处理器加载并执行任意一项上述的电缆接头区域压力分析方法。
13.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序被设置为运行时执行任意一项上述的电缆接头区域压力分析方法。
14.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，上述存储器中存储有计算机程序，上述处理器被设置为运行上述计算机程序以执行任意一项上述的电缆接头区域压力分析方法。
15.在本发明实施例中，通过获取目标区域的电缆图像信息和运行环境信息；基于上述电缆图像信息确定电缆材质，以及基于上述电缆图像信息和上述运行环境信息，确定老化条件；基于上述老化条件，确定有限元模型的压力测试场景；在上述压力测试场景采用上述有限元模型基于上述电缆材质进行压力测试，得到测试结果，达到了对老化过程中的电缆中间接头硅橡胶应力松弛特性的测试的目的，从而实现了更为贴合实际得到老化过程的电缆附件界面压力有限元分析结果的技术效果，进而解决了现有针对电缆附件界面压力的研究方法准确性较差的技术问题。
附图说明
16.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
17.图1是根据本发明实施例的电缆接头区域压力分析方法流程图；
18.图2是根据本发明实施例的一种可选的蠕变量测试结果示意图；
19.图3是根据本发明实施例的一种可选的等效过盈量随老化时间的变化规律示意图；
20.图4是根据本发明实施例的一种可选的老化过程中界面压力的变化示意图；
21.图5是根据本发明实施例的一种电缆接头区域压力分析装置的结构示意图。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
23.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用
的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
24.实施例1
25.根据本发明实施例，提供了一种电缆接头区域压力分析方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
26.图1是根据本发明实施例的电缆接头区域压力分析方法流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
27.步骤s102，获取目标区域的电缆图像信息和运行环境信息；
28.步骤s104，基于上述电缆图像信息确定电缆材质，以及基于上述电缆图像信息和上述运行环境信息，确定老化条件；
29.步骤s106，基于上述老化条件，确定有限元模型的压力测试场景；
30.步骤s108，在上述压力测试场景采用上述有限元模型基于上述电缆材质进行压力测试，得到测试结果。
31.在本发明实施例中，上述步骤s102至s108中提供的电缆接头区域压力分析方法的执行电缆接头区域压力分析系统，采用上述系统获取目标区域的电缆图像信息和运行环境信息；基于上述电缆图像信息确定电缆材质，以及基于上述电缆图像信息和上述运行环境信息，确定老化条件；基于上述老化条件，确定有限元模型的压力测试场景；在上述压力测试场景采用上述有限元模型基于上述电缆材质进行压力测试，得到测试结果。
32.作为一种可选的实施例，首先制作硅橡胶片状试样以便进行老化分析，结合电缆附件的实际运行环境，对电缆附件硅橡胶材料的老化条件进行分析。对老化过程中的电缆附件用硅橡胶材料的蠕变量参数变化进行测定；根据硅橡胶材料的应力松弛特性，计算出相应的等效扩径率随老化时间的变化规律；根据等效扩径率参数的变化并结合电缆中间接头的几何参数得到等效过盈量随老化时间的变化规律；根据等效过盈量的变化，代入有限元模型中得到基于应力松弛变化规律的有限元仿真模型分析结果。
33.通过本发明实施例，通过对老化过程中的电缆中间接头硅橡胶应力松弛特性的测试，利用本发明提出的公式将其转化为过盈量参数的变化并代入有限元模型中，得到了更为贴合实际老化过程的电缆附件界面压力有限元分析结果。
34.在一种可选的实施例中，上述获取目标区域的电缆图像信息和运行环境信息，包括：获取目标区域的电缆部件；对上述电缆部件进行切片处理，得到电缆式样；基于上述电缆式样确定上述电缆图像信息。
35.作为一种可选的实施例，对电缆附件进行解体获得块状硅橡胶材料，之后再利用切片机对块状材料进行切片，获得硅橡胶片状试样。具体用于实验的硅橡胶的尺寸为50mm*20mm*2mm。
36.在一种可选的实施例中，上述基于上述老化条件，确定有限元模型的压力测试场
景，包括：基于上述老化条件，确定电缆运行温度；基于上述运行温度确定上述压力测试场景。
37.作为一种可选的实施例，由于导体的电流发热现象，电缆附件实际运行环境的温度较高，为了保证电缆附件能够紧密包裹住电缆本体和交联聚乙烯主绝缘，会对电缆附件进行预扩张，因此电缆附件处于一种高温条件下的特定拉伸状态的运行工况。同时为进行附件硅橡胶材料的加速老化，选取实验温度高于实际运行温度。即进行电缆附件硅橡胶材料的热-机械联合老化实验。
38.在一种可选的实施例中，在上述压力测试场景采用上述有限元模型基于上述电缆材质进行压力测试，得到测试结果之前，上述方法还包括：对上述电缆材质的材料参数变化进行测定，得到蠕变量测试结果。
39.作为一种可选的实施例，如图2所示的蠕变量测试结果示意图，对老化过程中的电缆附件的材料参数变化进行测定，以便结合有限元模型进行老化过程中的界面压力分析。对于蠕变量而言，主要是通过对比老化和未老化的硅橡胶试样，在试样不受力且充分松弛的情况下的永久应变量的变化进行测定。由于蠕变和应力松弛在力学领域的本质上是相同的，都是材料在较高温度下的塑性变形行为，只是对应了不同的测试条件。因此可以将老化过程中中间接头硅橡胶材料的应力松弛现象和蠕变现象等同考虑。
40.在一种可选的实施例中，上述在上述压力测试场景采用上述有限元模型基于上述电缆材质进行压力测试，得到测试结果，还包括：根据上述电缆材质的应力松弛特性，计算等效扩径率随老化时间的第一变化规律；根据上述电缆材质的等效扩径率参数变化率，计算等效过盈量随老化时间的第二变化规律；基于上述第一变化规律和上述第二变化规律确定上述测试结果。
41.作为一种可选的实施例，根据硅橡胶材料的应力松弛特性，计算出相应的等效扩径率随老化时间的变化规律。根据硅橡胶材料的应力松弛特性，具体体现为蠕变量的变化，计算出相应的等效扩径率随老化时间的变化规律。主要思路在于：电缆附件硅橡胶在老化过程中实际上是对周向方向施加应力产生应力松弛现象，而对于界面压力有较大影响并且需要带入有限元模型分析的主要是径向的形变，因此要将周向的应力松弛形变量折算为径向的形变量。具体如以下公式所示：
[0042][0043]
其中，len'为扩张之后的附件周向长度，len为未扩张的附件周向长度，r'为扩张之后的附件内径，r为未扩张时的附件内径。
[0044]
可选的。基于应力松弛特性的等效扩径率的折算公式为：
[0045][0046]
可选的，如图3所示的等效过盈量随老化时间的变化规律示意图，根据等效扩径率参数的变化并结合电缆中间接头的几何参数得到等效过盈量随老化时间的变化规律。过盈量主要由电缆中间接头的半径以及扩径率决定，扩径率是指电缆中间接头扩张之后的内径和未扩张时的内径之比。因此，等效过盈量可以通过等效扩径率与电缆的初始内径的乘积来获取。等效过盈量的计算公式为：等效过盈量＝等效扩径率
×
未扩张时的电缆附件内径。
[0047]
可选的，对实际退运220kv电缆中间接头进行解体操作，得到电缆附件以及相应本体的几何数据。重点参数如下：导体半径25mm，主绝缘厚度20mm，未扩张附件内径57mm。
[0048]
作为一种可选的实施例，如图4所示的老化过程中界面压力的变化示意图，根据等效过盈量的变化，代入有限元模型中得到基于应力松弛变化规律的有限元仿真模型分析结果。
[0049]
通过上述步骤，可以实现对老化过程中的电缆中间接头硅橡胶应力松弛特性的测试，利用本发明提出的公式将其转化为过盈量参数的变化并代入有限元模型中，得到了更为贴合实际老化过程的电缆附件界面压力有限元分析结果。
[0050]
实施例2
[0051]
根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述电缆接头区域压力分析方法的装置实施例，图5是根据本发明实施例的一种电缆接头区域压力分析装置的结构示意图，如图5所示，上述装置包括：获取模块50、第一确定模块52、第二确定模块54和测试模块56，其中：
[0052]
获取模块50，用于获取目标区域的电缆图像信息和运行环境信息；
[0053]
第一确定模块52，用于基于上述电缆图像信息确定电缆材质，以及基于上述电缆图像信息和上述运行环境信息，确定老化条件；
[0054]
第二确定模块54，用于基于上述老化条件，确定有限元模型的压力测试场景；
[0055]
测试模块56，用于在上述压力测试场景采用上述有限元模型基于上述电缆材质进行压力测试，得到测试结果。
[0056]
此处需要说明的是，上述获取模块50、第一确定模块52、第二确定模块54和测试模块56对应于实施例1中的步骤s102至步骤s108，四个模块与对应的步骤所实现的实例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。
[0057]
需要说明的是，本实施例的优选实施方式可以参见实施例1中的相关描述，此处不再赘述。
[0058]
根据本发明的实施例，还提供了一种计算机可读存储介质的实施例。可选的，在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以用于保存上述实施例1所提供的电缆接头区域压力分析方法所执行的程序代码。
[0059]
可选的，在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以位于计算机网络中计算机终端群中的任意一个计算机终端中，或者位于移动终端群中的任意一个移动终端中。
[0060]
可选的，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：获取目标区域的电缆图像信息和运行环境信息；基于上述电缆图像信息确定电缆材质，以及基于上述电缆图像信息和上述运行环境信息，确定老化条件；基于上述老化条件，确定有限元模型的压力测试场景；在上述压力测试场景采用上述有限元模型基于上述电缆材质进行压力测试，得到测试结果。
[0061]
可选的，上述计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：获取目标区域的电缆部件；对上述电缆部件进行切片处理，得到电缆式样；基于上述电缆式样确定上述电缆图像信息。
[0062]
可选的，上述计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：基于上述老化条件，确定电缆运行温度；基于上述运行温度确定上述压力测试场景。
[0063]
可选的，上述计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
对上述电缆材质的材料参数变化进行测定，得到蠕变量测试结果。
[0064]
可选的，上述计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：根据上述电缆材质的应力松弛特性，计算等效扩径率随老化时间的第一变化规律；根据上述电缆材质的等效扩径率参数变化率，计算等效过盈量随老化时间的第二变化规律；基于上述第一变化规律和上述第二变化规律确定上述测试结果。
[0065]
根据本发明的实施例，还提供了一种处理器的实施例。可选的，在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以用于保存上述实施例1所提供的电缆接头区域压力分析方法所执行的程序代码。
[0066]
本技术实施例提供了一种电子设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：获取目标区域的电缆图像信息和运行环境信息；基于上述电缆图像信息确定电缆材质，以及基于上述电缆图像信息和上述运行环境信息，确定老化条件；基于上述老化条件，确定有限元模型的压力测试场景；在上述压力测试场景采用上述有限元模型基于上述电缆材质进行压力测试，得到测试结果。
[0067]
本技术还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：获取目标区域的电缆图像信息和运行环境信息；基于上述电缆图像信息确定电缆材质，以及基于上述电缆图像信息和上述运行环境信息，确定老化条件；基于上述老化条件，确定有限元模型的压力测试场景；在上述压力测试场景采用上述有限元模型基于上述电缆材质进行压力测试，得到测试结果。
[0068]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0069]
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0070]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
[0071]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0072]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0073]
所述集成的单元如果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，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或
部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-on ly memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0074]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种电缆接头区域压力分析方法，其特征在于，包括：获取目标区域的电缆图像信息和运行环境信息；基于所述电缆图像信息确定电缆材质，以及基于所述电缆图像信息和上述运行环境信息，确定老化条件；基于所述老化条件，确定有限元模型的压力测试场景；在所述压力测试场景采用所述有限元模型基于所述电缆材质进行压力测试，得到测试结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标区域的电缆图像信息和运行环境信息，包括：获取目标区域的电缆部件；对所述电缆部件进行切片处理，得到电缆式样；基于所述电缆式样确定所述电缆图像信息。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述老化条件，确定有限元模型的压力测试场景，包括：基于所述老化条件，确定电缆运行温度；基于所述运行温度确定所述压力测试场景。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述压力测试场景采用所述有限元模型基于所述电缆材质进行压力测试，得到测试结果之前，所述方法还包括：对所述电缆材质的材料参数变化进行测定，得到蠕变量测试结果。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在所述压力测试场景采用所述有限元模型基于所述电缆材质进行压力测试，得到测试结果，还包括：根据所述电缆材质的应力松弛特性，计算等效扩径率随老化时间的第一变化规律；根据所述电缆材质的等效扩径率参数变化率，计算等效过盈量随老化时间的第二变化规律；基于所述第一变化规律和所述第二变化规律确定所述测试结果。6.一种电缆接头区域压力分析装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取目标区域的电缆图像信息和运行环境信息；第一确定模块，用于基于所述电缆图像信息确定电缆材质，以及基于所述电缆图像信息和上述运行环境信息，确定老化条件；第二确定模块，用于基于所述老化条件，确定有限元模型的压力测试场景；测试模块，用于在所述压力测试场景采用所述有限元模型基于所述电缆材质进行压力测试，得到测试结果。7.一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1至5中任意一项所述的电缆接头区域压力分析方法。8.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序被设置为运行时执行权利要求1至5中任意一项所述的电缆接头区域压力分析方法。9.一种电子设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至5中任意一项所述的电缆
接头区域压力分析方法。

技术总结
本发明公开了一种电缆接头区域压力分析方法、装置、存储介质及设备。其中，该方法包括：获取目标区域的电缆图像信息和运行环境信息；基于上述电缆图像信息确定电缆材质，以及基于上述电缆图像信息和上述运行环境信息，确定老化条件；基于上述老化条件，确定有限元模型的压力测试场景；在上述压力测试场景采用上述有限元模型基于上述电缆材质进行压力测试，得到测试结果。本发明解决了现有针对电缆附件界面压力的研究方法准确性较差的技术问题。压力的研究方法准确性较差的技术问题。压力的研究方法准确性较差的技术问题。


技术研发人员：任志刚 刘博 潘泽华 门业堃 周士贻 蔡静 钱梦迪 及洪泉 肖万芳 高彦靖 伊德伦
受保护的技术使用者：国家电网有限公司 西安交通大学
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/9/9