CN109031074B - 一种gis固体绝缘寿命预测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GIS固体绝缘寿命预测方法及装置，通过获取现场GIS历史运行数据和局放数据，实现对现场GIS固体绝缘的老化状态关键参量的提取，进而通过预置GIS固体绝缘电场强度仿真计算模型、预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型和预置GIS固体机械应力仿真计算模型，结合根据局放数据得到现场GIS固体绝缘的缺陷损伤值，实现现场GIS在服役期间的累计老化损失值的计算，最终根据预置GIS固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式计算得到现场GIS固体绝缘的寿命，实现了对现场GIS固体绝缘的剩余寿命进行预测，保证了电力系统运行的可靠性以及避免了资源的不必要浪费。
Description
技术领域
本发明涉及材料性能评估技术领域，尤其涉及一种GIS固体绝缘寿命预测方法及装置。
背景技术
气体绝缘组合式开关设备(Gas Insulated Switchgear，GIS)具有占地面积小、安装方便、运行可靠、绝缘性能稳定、维护工作量小等特点，在各个电压等级的变电站中得到广泛应用，在运设备数量众多。我国从上世纪80年代开始逐渐采用GIS设备，且应用规模越来越大。目前大量在运GIS设备运行年限已接近或即将接近其30年标称寿命，这些设备绝缘状态是否理想，是否仍能安全运行，是否需要提前退运或延长使用寿命，这些问题是电网运维人员最为关心的问题。因此，准确评估现场GIS设备的老化程度，预测设备剩余寿命意义重大。
GIS设备绝缘由气体绝缘(SF6)和固体绝缘(盆式绝缘子)组成，由于 GIS绝缘气体具有自恢复性，同时易于更换，因此气体绝缘的长期使用对GIS 的老化状态没有决定性影响。但是，固体绝缘不可恢复。GIS固体绝缘在长期的电应力、热应力以及机械应力作用下，GIS固体绝缘将不断发生老化损失，绝缘健康状况劣化。因此，需要对GIS固体绝缘的剩余寿命进行预测，以保证电力系统运行的可靠性以及避免资源的不必要浪费。
发明内容
本发明提供了一种GIS固体绝缘寿命预测方法及装置，实现了对现场GIS 固体绝缘的剩余寿命进行预测，保证了电力系统运行的可靠性以及避免了资源的不必要浪费。
本发明提供了一种GIS固体绝缘寿命预测方法，包括：
S1、获取现场GIS历史运行数据和局放数据，其中，历史运行数据包括历史电压数据和历史电流数据；
S2、将历史电压数据作为预置GIS固体绝缘电场强度仿真计算模型的输入量，历史电流数据分别作为预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型和预置 GIS固体机械应力仿真计算模型的输入量，分别得到现场GIS固体绝缘在服役期间电应力、热应力和机械应力的变化曲线；
S3、根据局放数据，计算得到现场GIS固体绝缘的缺陷损伤值；
S4、根据现场GIS固体绝缘在服役期间电应力、热应力和机械应力的变化曲线以及缺陷损伤值，建立基于幂倒数形式的GIS固体绝缘多因子老化模型；
S5、根据现场GIS的服役时间对GIS固体绝缘多因子老化模型按时间积分，计算得到现场GIS在服役期间的累计老化损失值；
S6、根据预置GIS固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式，以及得到的现场GIS在服役期间的累计老化损失值，计算得到现场GIS固体绝缘的寿命。
可选地，步骤S2包括：
将历史电压数据作为预置GIS固体绝缘电场强度仿真计算模型的输入量，得到现场GIS固体绝缘在服役期间电应力的变化曲线；
将历史电流数据和温度作为预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型的输入量，得到现场GIS固体绝缘在服役期间热应力的变化曲线；
将历史电流数据作为预置GIS固体机械应力仿真计算模型的输入量，得到现场GIS固体绝缘在服役期间机械应力的变化曲线。
可选地，局放数据包括局放量和局放持续时间。
可选地，步骤S3具体为：
根据获取的局放量和局放持续时间，计算得到现场GIS固体绝缘从缺陷发生到缺陷处理的局放持续时间间隔中，局放故障对现场GIS固体绝缘寿命的缺陷损伤值。
可选地，步骤S6之前包括：
获取预置GIS固体绝缘老化程度与失效率的关系曲线；
根据设备寿命概率密度与失效率之间的关系式
得到预置GIS固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式。
本发明提供了一种GIS固体绝缘寿命预测装置，包括：
第一获取单元，用于获取现场GIS历史运行数据和局放数据，其中，历史运行数据包括历史电压数据和历史电流数据；
数据处理单元，用于将历史电压数据作为预置GIS固体绝缘电场强度仿真计算模型的输入量，历史电流数据分别作为预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型和预置GIS固体机械应力仿真计算模型的输入量，分别得到现场GIS 固体绝缘在服役期间电应力、热应力和机械应力的变化曲线；
第一计算单元，用于根据局放数据，计算得到现场GIS固体绝缘的缺陷损伤值；
老化模型建立单元，用于根据现场GIS固体绝缘在服役期间电应力、热应力和机械应力的变化曲线以及缺陷损伤值，建立基于幂倒数形式的GIS固体绝缘多因子老化模型；
第二计算单元，用于根据现场GIS的服役时间对GIS固体绝缘多因子老化模型按时间积分，计算得到现场GIS在服役期间的累计老化损失值；
预测单元，用于根据预置GIS固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式，以及得到的现场GIS在服役期间的累计老化损失值，计算得到现场 GIS固体绝缘的寿命。
可选地，数据处理单元包括：
第一处理子单元，用于将历史电压数据作为预置GIS固体绝缘电场强度仿真计算模型的输入量，得到现场GIS固体绝缘在服役期间电应力的变化曲线；
第二处理子单元，用于将历史电流数据和温度作为预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型的输入量，得到现场GIS固体绝缘在服役期间热应力的变化曲线；
第三处理子单元，用于将历史电流数据作为预置GIS固体机械应力仿真计算模型的输入量，得到现场GIS固体绝缘在服役期间机械应力的变化曲线。
可选地，局放数据包括局放量和局放持续时间。
可选地，第一计算单元还用于根据获取的局放量和局放持续时间，计算得到现场GIS固体绝缘从缺陷发生到缺陷处理的局放持续时间间隔中，局放故障对现场GIS固体绝缘寿命的缺陷损伤值。
可选地，还包括：
第二获取单元，用于获取预置GIS固体绝缘老化程度与失效率的关系曲线；
关系确定单元，用于根据设备寿命概率密度与失效率之间的关系式
得到预置GIS固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明通过获取现场GIS历史运行数据和局放数据，实现对现场GIS固体绝缘的老化状态关键参量的提取，进而通过预置GIS固体绝缘电场强度仿真计算模型、预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型和预置GIS固体机械应力仿真计算模型，结合根据局放数据得到现场GIS固体绝缘的缺陷损伤值，实现现场GIS在服役期间的累计老化损失值的计算，最终根据预置GIS固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式计算得到现场GIS固体绝缘的寿命，实现了对现场GIS固体绝缘的剩余寿命进行预测，保证了电力系统运行的可靠性以及避免了资源的不必要浪费。
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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种GIS固体绝缘寿命预测方法的一个实施例的流程示意图；
图2为本发明提供的一种GIS固体绝缘寿命预测方法的另一个实施例的流程示意图；
图3为本发明提供的一种GIS固体绝缘寿命预测装置的一个实施例的结构示意图；
图4为本发明提供的一种GIS固体绝缘寿命预测装置的另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种GIS固体绝缘寿命预测方法及装置，实现了对现场GIS固体绝缘的剩余寿命进行预测，保证了电力系统运行的可靠性以及避免了资源的不必要浪费。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供了一种GIS固体绝缘寿命预测方法的一个实施例，包括：
101、获取现场GIS历史运行数据和局放数据，其中，历史运行数据包括历史电压数据和历史电流数据；
102、将历史电压数据作为预置GIS固体绝缘电场强度仿真计算模型的输入量，历史电流数据分别作为预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型和预置 GIS固体机械应力仿真计算模型的输入量，分别得到现场GIS固体绝缘在服役期间电应力、热应力和机械应力的变化曲线；
103、根据局放数据，计算得到现场GIS固体绝缘的缺陷损伤值；
104、根据现场GIS固体绝缘在服役期间电应力、热应力和机械应力的变化曲线以及缺陷损伤值，建立基于幂倒数形式的GIS固体绝缘多因子老化模型；
105、根据现场GIS的服役时间对GIS固体绝缘多因子老化模型按时间积分，计算得到现场GIS在服役期间的累计老化损失值；
106、根据预置GIS固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式，以及得到的现场GIS在服役期间的累计老化损失值，计算得到现场GIS固体绝缘的寿命；
本发明实施例通过获取现场GIS历史运行数据和局放数据，实现对现场 GIS固体绝缘的老化状态关键参量的提取，进而通过预置GIS固体绝缘电场强度仿真计算模型、预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型和预置GIS固体机械应力仿真计算模型，结合根据局放数据得到现场GIS固体绝缘的缺陷损伤值，实现现场GIS在服役期间的累计老化损失值的计算，最终根据预置GIS 固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式计算得到现场GIS固体绝缘的寿命，实现了对现场GIS固体绝缘的剩余寿命进行预测，保证了电力系统运行的可靠性以及避免了资源的不必要浪费。
以上是对本发明提供的一种GIS固体绝缘寿命预测方法的一个实施例进行的说明，以下将对本发明提供的一种GIS固体绝缘寿命预测方法的另一个实施例进行说明。
请参阅图2，本发明提供了一种GIS固体绝缘寿命预测方法的另一个实施例，包括：
201、获取现场GIS历史运行数据和局放数据，其中，历史运行数据包括历史电压数据和历史电流数据，局放数据包括局放量和局放持续时间；
需要说明的是，在对现场GIS固体绝缘寿命进行预测时，首先获取现场 GIS历史运行数据和局放数据，其中，历史运行数据包括历史电压数据和历史电流数据，还应该包括环境数据，例如温度，而局放数据包括局放量和局放持续时间。
202、将历史电压数据作为预置GIS固体绝缘电场强度仿真计算模型的输入量，得到现场GIS固体绝缘在服役期间电应力的变化曲线；
需要说明的是，在获取到历史电压数据后，将历史电压数据作为预置GIS 固体绝缘电场强度仿真计算模型的输入量，来得到现场GIS固体绝缘在服役期间电应力的变化曲线，其中，预置GIS固体绝缘电场强度仿真计算模型的构建方法具体为：
(1)用CAD绘制二维中心旋转对称几何模型；
(2)将几何模型导入多物理场有限元分析软件中；
(3)赋予几何模型各部件(固体绝缘、气体绝缘、中心导杆和外壳)材料属性；
(4)添加静电物理场借口，利用电场控制方程建立电场数值模拟模型；
(5)在GIS高压侧和接地侧分别设置电场边界条件；
(6)对几何模型进行网格剖分，保证最小网格单元质量大于等于0.3；
(7)设置稳态求解器中迭代步数和相对容差的大小；
(8)利用稳态求解器对电场数值模拟模型进行迭代求解，获得预置GIS 固体绝缘电场强度仿真计算模型。
其中，
几何模型各部件材料分别为：环氧树脂(固体绝缘)、SF6(气体绝缘)、铝合金6063-T6(中心导杆)、铝合金5052-H112(外壳)。
相关材料属性包括相对介电常数和体电阻率，其中环氧树脂介电常数为 5.0，体电阻率为1×1014Ω·m，SF6介电常数为1.0026，体电阻率为1×1021Ω·m，金属的介电常数为1。
电场边界条件为狄利克雷边界条件，包括GIS中心导杆(高压侧)的电势和GIS外壳(接地侧)的电势。
电场控制方程包括拉普拉斯方程
和静电场基本方程
(
为电势)。
而且，所用多物理场有限元分析软件为COMSOL Multiphysics仿真软件。
203、将历史电流数据和温度作为预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型的输入量，得到现场GIS固体绝缘在服役期间热应力的变化曲线；
需要说明的是，在获取到历史电流数据和温度后，将历史电流数据和温度作为预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型的输入量，来得到现场GIS固体绝缘在服役期间热应力的变化曲线，其中，预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型的构建方法具体为：
(1)用CAD绘制二维中心旋转对称几何模型；
(2)将几何模型导入多物理场有限元分析软件中；
(3)赋予几何模型各部件(固体绝缘、气体绝缘、中心导杆和外壳)材料属性；
(4)添加焦耳热、层流多物理场接口，利用温度场控制方程建立温度场数值模拟模型；
(5)设置温度场边界条件；
(6)对几何模型进行网格剖分，保证最小网格单元质量大于等于0.3；
(7)设置瞬态求解器中迭代步数和相对容差的大小；
(8)利用瞬态求解器对温度场数值模拟模型进行迭代求解，获得预置 GIS固体绝缘温度场仿真计算模型。
其中，
几何模型各部件材料分别为：环氧树脂(固体绝缘)、SF6(气体绝缘)、铝合金6063-T6(中心导杆)、铝合金5052-H112(外壳)。
相关材料属性包括导热系数、动力粘度、恒压热容、比热率、表面发射率和密度，其中铝合金6063-T6的导热系数为201W/(m·K)、恒压热容为 900J/(kg·K)、表面发射率为0.2、密度为2.70g/cm3；铝合金5052-H112的导热系数为138W/(m·K)、恒压热容为900J/(kg·K)、表面发射率为0.2、密度为2.72g/cm3；环氧树脂的导热系数为0.15W/(m·K)、恒压热容为1200J/(kg·K)、表面发射率为0.9、密度为1.2g/cm3；SF6的恒压热容为665.18J/(kg·K)、比热率为1.33、密度由理想气体方程决定
(P为气压，T为温度，Mconst为气体摩尔质量， Mconst＝146.05g/mol，Rconst为比例系数)、导热系数λ和动力粘度μ均满足 Sutherland黏性定律：
式中：λ0为0℃、0.1MPa下SF6的导热系数，μ0为0℃、0.1MPa下SF6 的动力粘度，λ0＝0.01206W/(m·K)；μ0＝1.42×10-5Pa·s；T0＝273.16K；T为气体温度；S 为Sutherland常数，SF6的Sutherland常数S＝110.56K。
温度场边界条件包括GIS中心导杆运行电流和环境温度。
温度场控制方程包括下列热平衡方程：
式中：Qvc为中心导杆与绝缘子间传导热通量、Qvi为绝缘子与外壳间传导热通量；Qce为中心导杆与外壳间辐射换热量、Qcg为中心导杆与绝缘气体间的辐射换热量、Qeg为外壳与绝缘气体间的辐射换热量、Qig为绝缘子与绝缘气体间的辐射换热量、Qea为外壳与大气的间辐射换热量；Qcc为中心导杆与绝缘气体间的对流换热量、Qci为绝缘子与绝缘气体间的对流换热量、
为外壳与绝缘气体间的对流换热量、
为外壳与大气环境间的对流换热量；ρc、ρi、ρe、ρg分别为中心导杆、绝缘子、接地外壳和绝缘气体的密度；cc、ci、ce、cg分别为中心导杆、绝缘子、接地外壳和绝缘气体的比热容；Vc、Vi、Ve、Vg分别为中心导杆、绝缘子、接地外壳和绝缘气体的体积；Tc、Ti、Te、Tg分别为中心导杆、绝缘子、接地外壳和绝缘气体的温度；I为中心导杆运行电流；rc为中心导杆单位长度电阻；L为中心导杆长度。
热平衡方程涉及热传导、热辐射、热对流三种传热方式，三种传热方式对应的方程分别为：
式中：λi、λe分别为绝缘子和外壳的导热系数。
式中：σ为Stefan-Boltzmann常数；Ac、Aei、Ai、Aeo分别为中心导杆与绝缘气体接触面积、外壳与绝缘气体接触面积、绝缘子与绝缘气体的接触面积、外壳与大气接触面积；εc、εe、εi分别为中心导杆、外壳、绝缘子的表面发射率；Ta为环境温度。
Qcc＝hc·Ac·(Tc-Tg)
Qci＝hi·Ae·(Ti-Tg)
式中：hc、hi、he分别为中心导杆、绝缘子和外壳的对流换热系数。
而且，所用多物理场有限元分析软件为COMSOL Multiphysics仿真软件。
204、将历史电流数据作为预置GIS固体机械应力仿真计算模型的输入量，得到现场GIS固体绝缘在服役期间机械应力的变化曲线；
需要说明的是，在获取到历史电流数据后，将历史电流数据作为预置GIS 固体绝缘机械应力仿真计算模型的输入量，来得到现场GIS固体绝缘在服役期间机械应力的变化曲线，其中，预置GIS固体绝缘机械应力仿真计算模型的构建方法具体为：
(1)用CAD绘制二维中心旋转对称几何模型；
(2)将几何模型导入多物理场有限元分析软件中；
(3)赋予几何模型各部件(固体绝缘、气体绝缘、中心导杆和外壳)材料属性；
(4)添加固体力学物理场接口，建立机械应力数值模拟模型；
(5)设置固体力学边界条件；
(6)对几何模型进行网格剖分，保证最小网格单元质量大于等于0.3；
(7)设置稳态求解器中迭代步数和相对容差的大小；
(8)利用稳态求解器对机械应力数值模拟模型进行迭代求解，获得预置 GIS固体绝缘机械应力仿真计算模型。
其中，几何模型各部件材料分别为：环氧树脂(固体绝缘)、SF6(气体绝缘)、铝合金6063-T6(中心导杆)、铝合金5052-H112(外壳)。所述相关材料属性包括密度、杨氏模量和泊松比。铝合金6063-T6的密度为2.70g/cm3、铝合金5052-H112的密度为2.72g/cm3、二者的杨氏模量均为69.5GPa、泊松比均为0.33；环氧树脂的密度为1.2g/cm3、杨氏模量为12GPa、泊松比为0.32。所述固体力学边界条件设置包括边界载荷(盆式绝缘子上下表面各承受0.4MPa的气压)、固定约束(盆式绝缘子与中心导杆及外壳连接处)和重力方向。
205、根据获取的局放量和局放持续时间，计算得到现场GIS固体绝缘从缺陷发生到缺陷处理的局放持续时间间隔中，局放故障对现场GIS固体绝缘寿命的缺陷损伤值；
需要说明的是，在获取到局放数据后，根据获取的局放量和局放持续时间，计算得到现场GIS固体绝缘从缺陷发生到缺陷处理的局放持续时间间隔中，局放故障对现场GIS固体绝缘寿命的缺陷损伤值。
206、根据现场GIS固体绝缘在服役期间电应力、热应力和机械应力的变化曲线以及缺陷损伤值，建立基于幂倒数形式的GIS固体绝缘多因子老化模型；
需要说明的是，基于幂倒数形式的GIS固体绝缘多因子老化模型的建立是电老化、热老化以及机械应力老化三者协同作用的数学表达形式，其中：
(1)电老化模型
在电场作用下，绝缘内的缺陷处会引发电树枝或者水树枝的生长，形成局部高电场，从而激发局部放电，造成绝缘损伤。当绝缘的工作温度恒定不变时，由电老化决定的固体绝缘寿命的平均值LE与所加电场强度E之间的关系，在大多数情况下，符合下列经验公式(电老化定律)：
LE＝KE-n；
式中：K为与绝缘材料、绝缘结构等因素有关的常数；n表示老化速度特性的指数，也与绝缘材料、绝缘结构有关。
(2)热老化模型
热老化模型采用的是业内广泛公认的阿伦尼乌斯模型：
(3)机械老化模型
GIS在运行过程中的机械振动，或者由于短路故障或暂态过电压引起的瞬时电动力也会引起或加速内绝缘的老化进程。这种老化过程的实质是在机械应力作用下，环氧树脂绝缘材料中分子级别的微观缺陷发生规则运动，形成微裂缝及逐渐扩大的过程。当裂缝的尺寸及数量达到某个临界值时，将会对绝缘材料造成破坏。
静态机械负荷下，固体绝缘的工作寿命LM与运行温度T和机械应力M之间的关系为：
式中：L0、W、γ为绝缘材料的特性参数，M为由于机械负荷引起的材料中的应力，k为波耳兹曼常数，T为绝对温度。
(4)电热联合老化模型-Simoni模型
考虑一个属性s，它依赖于绝缘材料内部的老化过程且是随时间变化的，被用来显示绝缘的老化状态，则对绝缘老化状态的评估取决于所选取的属性 s，将这种依赖关系表示为一个老化函数F，即：
老化＝F(s)；
老化是一个无量纲的量，属性s必须以某种方式与绝缘失效有关。这意味着当s达到一个极限值时将导致失效发生。而这个老化函数改变的速度就是老化的速率P。那么老化函数，即老化的量，可以通过老化的速率和时间来求得：
如果在所受到的应力范围内，老化速率是恒定的，则：
F(s)＝Pt；
老化速率P的表示取决于老化因素，当各老化因素存在相互作用时，老化速率将会变得复杂。随着老化持续进行，属性s也会一直衰退。最终，属性s 将达到一个极小值，以至于该固体绝缘无法继续维持它的适用性。此时，属性s达到极限值sL，发生绝缘失效。在那一刻的老化时间就成为GIS绝缘寿命L为：
Simoni假设发生绝缘失效时的老化量F(sL)作为绝缘系统的特征参数，则绝缘寿命和老化速率成为一个反比例量。老化速率P必须能描述热电联合老化的过程，Simoni根据热力学原理将联合老化速率表示为：
式中：f(E)是一个未指明的电场函数；T为绝对温度；A、B和a、b为常数。该速率方程表示电场对热老化过程的影响，但这种影响的具体形式没有描述。电场函数f(E)的一个表示为：
其中，E0表示临界场强，低于E0电老化将不会发生。基于式(9)给出的 f(E)，可以推导出联合电热老化的寿命模型：
式中：T为绝对温度，T0为相对温度，L0是在T＝T0和E＝E0时的寿命，N 为GIS寿命指数n在热老化作用下的一个修正。
(5)GIS固体绝缘多因子老化模型
将机械老化叠乘可得GIS固体绝缘多因子老化模型：
式中：L(E,T,M)为电-热-机械联合老化寿命；E,T,M分别为常规电、热、机械应力；E0,T0,M0分别为基准电场、基准温度和基准机械应力； L0＝L(E0,T0,M0)，为基准电场、基准温度和基准机械应力的工作寿命，即设计寿命；a为基准电场E0下的耐热系数；b为基准温度T0下的耐压系数；c表示电-热协同作用的参数；e表示热-机械协同作用的参数。
207、根据现场GIS的服役时间对GIS固体绝缘多因子老化模型按时间积分，计算得到现场GIS在服役期间的累计老化损失值；
需要说明的是，定义老化速率函数为
根据现场GIS的服役时间将老化速率函数对时间积分
计算得到现场GIS在服役期间的累计老化损失值。
208、获取预置GIS固体绝缘老化程度与失效率的关系曲线；
需要说明的是，在实验室中搭建GIS固体绝缘加速老化实验平台，通过在实验中对一批真实的盆式绝缘子进行电、热、力以及缺陷的加速老化实验，结合绝缘耐受实验，掌握不同老化情况下的盆式绝缘子失效情况。以解决现场样本数据不足的问题，获取预置GIS固体绝缘老化程度与失效率的关系曲线。
209、根据设备寿命概率密度与失效率之间的关系式
得到预置GIS固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式；
需要说明的是，根据设备寿命概率密度与失效率之间的关系式
得到预置GIS固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式。
210、根据预置GIS固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式，以及得到的现场GIS在服役期间的累计老化损失值，计算得到现场GIS固体绝缘的寿命。
本发明实施例通过获取现场GIS历史运行数据和局放数据，实现对现场 GIS固体绝缘的老化状态关键参量的提取，进而通过预置GIS固体绝缘电场强度仿真计算模型、预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型和预置GIS固体机械应力仿真计算模型，结合根据局放数据得到现场GIS固体绝缘的缺陷损伤值，实现现场GIS在服役期间的累计老化损失值的计算，最终根据预置GIS 固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式计算得到现场GIS固体绝缘的寿命，实现了对现场GIS固体绝缘的剩余寿命进行预测，保证了电力系统运行的可靠性以及避免了资源的不必要浪费。
以上是对本发明提供的一种GIS固体绝缘寿命预测方法的另一个实施例进行的说明，以下将对本发明提供的一种GIS固体绝缘寿命预测装置的一个实施例进行说明。
请参阅图3，本发明提供了一种GIS固体绝缘寿命预测装置的一个实施例，包括：
第一获取单元301，用于获取现场GIS历史运行数据和局放数据，其中，历史运行数据包括历史电压数据和历史电流数据；
数据处理单元302，用于将历史电压数据作为预置GIS固体绝缘电场强度仿真计算模型的输入量，历史电流数据分别作为预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型和预置GIS固体机械应力仿真计算模型的输入量，分别得到现场 GIS固体绝缘在服役期间电应力、热应力和机械应力的变化曲线；
第一计算单元303，用于根据局放数据，计算得到现场GIS固体绝缘的缺陷损伤值；
老化模型建立单元304，用于根据现场GIS固体绝缘在服役期间电应力、热应力和机械应力的变化曲线以及缺陷损伤值，建立基于幂倒数形式的GIS 固体绝缘多因子老化模型；
第二计算单元305，用于根据现场GIS的服役时间对GIS固体绝缘多因子老化模型按时间积分，计算得到现场GIS在服役期间的累计老化损失值；
预测单元306，用于根据预置GIS固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式，以及得到的现场GIS在服役期间的累计老化损失值，计算得到现场GIS固体绝缘的寿命。
以上是对本发明提供的一种GIS固体绝缘寿命预测装置的一个实施例进行的说明，以下将对本发明提供的一种GIS固体绝缘寿命预测装置的另一个实施例进行说明。
请参阅图4，本发明提供了一种GIS固体绝缘寿命预测装置的另一个实施例，包括：
第一获取单元401，用于获取现场GIS历史运行数据和局放数据，其中，历史运行数据包括历史电压数据和历史电流数据，局放数据包括局放量和局放持续时间；
数据处理单元402，用于将历史电压数据作为预置GIS固体绝缘电场强度仿真计算模型的输入量，历史电流数据分别作为预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型和预置GIS固体机械应力仿真计算模型的输入量，分别得到现场 GIS固体绝缘在服役期间电应力、热应力和机械应力的变化曲线；
数据处理单元402包括：
第一处理子单元4021，用于将历史电压数据作为预置GIS固体绝缘电场强度仿真计算模型的输入量，得到现场GIS固体绝缘在服役期间电应力的变化曲线；
第二处理子单元4022，用于将历史电流数据和温度作为预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型的输入量，得到现场GIS固体绝缘在服役期间热应力的变化曲线；
第三处理子单元4023，用于将历史电流数据作为预置GIS固体机械应力仿真计算模型的输入量，得到现场GIS固体绝缘在服役期间机械应力的变化曲线；
第一计算单元403，用于根据获取的局放量和局放持续时间，计算得到现场GIS固体绝缘从缺陷发生到缺陷处理的局放持续时间间隔中，局放故障对现场GIS固体绝缘寿命的缺陷损伤值；
第二获取单元404，用于获取预置GIS固体绝缘老化程度与失效率的关系曲线；
关系确定单元405，用于根据设备寿命概率密度与失效率之间的关系式
得到预置GIS固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式；
老化模型建立单元406，用于根据现场GIS固体绝缘在服役期间电应力、热应力和机械应力的变化曲线以及缺陷损伤值，建立基于幂倒数形式的GIS 固体绝缘多因子老化模型；
第二计算单元407，用于根据现场GIS的服役时间对GIS固体绝缘多因子老化模型按时间积分，计算得到现场GIS在服役期间的累计老化损失值；
预测单元408，用于根据预置GIS固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式，以及得到的现场GIS在服役期间的累计老化损失值，计算得到现场GIS固体绝缘的寿命。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，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，仅仅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，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
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网络单元上。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。
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。
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(可以是个人计算机，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、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种GIS固体绝缘寿命预测方法，其特征在于，包括步骤：
S1、获取现场GIS历史运行数据和局放数据，其中，历史运行数据包括历史电压数据和历史电流数据；
S2、将历史电压数据作为预置GIS固体绝缘电场强度仿真计算模型的输入量，历史电流数据和温度作为预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型的输入量，历史电流数据作为预置GIS固体机械应力仿真计算模型的输入量，分别得到现场GIS固体绝缘在服役期间电应力、热应力和机械应力的变化曲线；
S3、根据局放数据，计算得到现场GIS固体绝缘的缺陷损伤值；
S4、根据现场GIS固体绝缘在服役期间电应力、热应力和机械应力的变化曲线以及缺陷损伤值，建立基于幂倒数形式的GIS固体绝缘多因子老化模型；
S5、根据现场GIS的服役时间对GIS固体绝缘多因子老化模型按时间积分，计算得到现场GIS在服役期间的累计老化损失值；
S6、根据预置GIS固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式，以及得到的现场GIS在服役期间的累计老化损失值，计算得到现场GIS固体绝缘的寿命。
2.根据权利要求1所述的GIS固体绝缘寿命预测方法，其特征在于，局放数据包括局放量和局放持续时间。
3.根据权利要求2所述的GIS固体绝缘寿命预测方法，其特征在于，步骤S3具体为：
根据获取的局放量和局放持续时间，计算得到现场GIS固体绝缘从缺陷发生到缺陷处理的局放持续时间间隔中，局放故障对现场GIS固体绝缘寿命的缺陷损伤值。
4.根据权利要求1所述的GIS固体绝缘寿命预测方法，其特征在于，步骤S6之前包括：
获取预置GIS固体绝缘老化程度与失效率的关系曲线；
根据设备寿命概率密度与失效率之间的关系式
得到预置GIS固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式。
5.一种GIS固体绝缘寿命预测装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取现场GIS历史运行数据和局放数据，其中，历史运行数据包括历史电压数据和历史电流数据；
数据处理单元，用于将历史电压数据作为预置GIS固体绝缘电场强度仿真计算模型的输入量，历史电流数据和温度作为预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型的输入量，历史电流数据作为预置GIS固体机械应力仿真计算模型的输入量，分别得到现场GIS固体绝缘在服役期间电应力、热应力和机械应力的变化曲线；
第一计算单元，用于根据局放数据，计算得到现场GIS固体绝缘的缺陷损伤值；
老化模型建立单元，用于根据现场GIS固体绝缘在服役期间电应力、热应力和机械应力的变化曲线以及缺陷损伤值，建立基于幂倒数形式的GIS固体绝缘多因子老化模型；
第二计算单元，用于根据现场GIS的服役时间对GIS固体绝缘多因子老化模型按时间积分，计算得到现场GIS在服役期间的累计老化损失值；
预测单元，用于根据预置GIS固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式，以及得到的现场GIS在服役期间的累计老化损失值，计算得到现场GIS固体绝缘的寿命。
6.根据权利要求5所述的GIS固体绝缘寿命预测装置，其特征在于，数据处理单元包括：
第一处理子单元，用于将历史电压数据作为预置GIS固体绝缘电场强度仿真计算模型的输入量，得到现场GIS固体绝缘在服役期间电应力的变化曲线；
第二处理子单元，用于将历史电流数据和温度作为预置GIS固体绝缘温度场仿真计算模型的输入量，得到现场GIS固体绝缘在服役期间热应力的变化曲线；
第三处理子单元，用于将历史电流数据作为预置GIS固体机械应力仿真计算模型的输入量，得到现场GIS固体绝缘在服役期间机械应力的变化曲线。
7.根据权利要求5所述的GIS固体绝缘寿命预测装置，其特征在于，局放数据包括局放量和局放持续时间。
8.根据权利要求7所述的GIS固体绝缘寿命预测装置，其特征在于，第一计算单元还用于根据获取的局放量和局放持续时间，计算得到现场GIS固体绝缘从缺陷发生到缺陷处理的局放持续时间间隔中，局放故障对现场GIS固体绝缘寿命的缺陷损伤值。
9.根据权利要求5所述的GIS固体绝缘寿命预测装置，其特征在于，还包括：
第二获取单元，用于获取预置GIS固体绝缘老化程度与失效率的关系曲线；
关系确定单元，用于根据设备寿命概率密度与失效率之间的关系式
得到预置GIS固体绝缘老化程度与设备寿命概率密度的关系式。
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