CN116108648A - 一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法及系统 - Google Patents

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CN116108648A CN202310022719.4A CN202310022719A CN116108648A CN 116108648 A CN116108648 A CN 116108648A CN 202310022719 A CN202310022719 A CN 202310022719A CN 116108648 A CN116108648 A CN 116108648A
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卓然
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Abstract

本发明提供了一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法及系统，所述方法包括：将退运变压器中非晶合金软磁带材按照型号归类得到若干个同型号带材样本集和同型号带材变压器样本集，并获取同型号带材样本集的涂层参数和同型号带材变压器样本集的变压器统计数据后，根据计算得到的变压器热寿命损失和涂层参数筛选电阻相关参数并建立多元回归模型，再根据多元回归模型和待评估带材的电阻相关参数得到拟合涂层电阻系数，并分别计算拟合涂层电阻系数和对应真实涂层电阻系数在预设失效模式下的拟合失效概率和真实失效概率，并结合预设临界值得到寿命评估结果。本发明简单有效地给出涂层寿命终止判据，提高寿命评估的可靠性和精准性。

Description

一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法及系统
技术领域
本发明涉及电工材料寿命评估技术领域，特别是涉及一种基于统计数据的非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法及系统。
背景技术
非晶合金软磁材料具有高低矫顽力、高磁导率、低饱和磁感和高电阻率等优异性能，在电子、电力、新能源行业应用广泛。为减少非晶合金带材涡流损耗，通常制成非晶合金薄片带材使用，非晶合金带材主要应用于配电变压器，以利用非晶合金磁损耗低的特性降低配电变压空载损耗。非晶合金带材表面覆着绝缘层，绝缘层的主要成分是耐高温的无机物(SiO2、MgO等)。带材表面绝缘层性能是非晶合金带材的重要性能指标，直接决定了变压器铁芯服役性能的优劣，而涂层会受到变压器中热、机械应力和化学物质的腐蚀作用，发生性能退化，如在长期服役中带材表面涂层剥落、微孔，将增加铁芯的空载损耗，引起异常噪声、变压器设备局部发热。因此，有必要进行涂层的寿命评估，确定涂层的合理使用年限。
现有涂层寿命评估方法主要是采用加速老化试验获得取向硅钢表面涂层的性能退化规律。虽然通过加速老化试验能够快速模拟涂层性能退化过程，但其不仅缺乏采用大样本分析和统计学意义上的涂层性能退化分析，不能完全反映变压器真实运行环境中变压器运行负荷、环境温度等因素对非晶合金带材涂层性能退化的影响，而且不能给出非晶合金带材涂层寿命评估的数学公式，无法直接通过测定的非晶合金带材性能参数评估剩余寿命，更未给出涂层寿命终点判定的直接参数指标和可靠性指标，无法直接判别涂层是否保有剩余寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法，基于统计方法，同时考虑变压器热点温度、涂层电阻系数、涂层附着力和涂层表面微孔数量等因素，采用多元线性回归模型并结合失效模式计算绝缘涂层的可靠性，解决现有涂层寿命评估方法的应用缺陷，能够基于变压器中热、机械应力和化学腐蚀对涂层性能退化的影响分析，简单有效地给出可直接判断非晶合金带材涂层寿命终止的有效判据及对应的可靠性指标，提高非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估的可靠性和精准性，进而为变压器的安全运行提供可靠保障。
为了实现上述目的，有必要针对上述技术问题，提供了一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法及系统。
第一方面，本发明实施例提供了一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法，所述方法包括以下步骤：
获取退运变压器中非晶合金软磁带材，并将所述非晶合金软磁带材按照型号进行归类，得到若干个同型号带材样本集和对应的同型号带材变压器样本集；
获取所述同型号带材样本集的涂层参数，并对对应的所述同型号带材变压器样本集进行统计分析，得到变压器统计数据；所述涂层参数包括涂层电阻系数、涂层附着力、涂层裂纹平均龟裂长度和涂层表面微孔数量；所述变压器统计数据包括变压器运行年限、运行负荷、环境温度和绕组温度；
根据所述变压器统计数据，得到变压器热点温度，并根据所述变压器热点温度和所述变压器统计数据，得到变压器热寿命损失；
根据所述涂层参数和所述变压器热寿命损失，筛选得到电阻相关参数，并根据所述电阻相关参数和所述涂层电阻系数，建立多元回归模型；
获取待评估带材的电阻相关参数和对应的真实涂层电阻系数，并根据所述多元回归模型和所述待评估带材的电阻相关参数，得到拟合涂层电阻系数；
根据所述真实涂层电阻系数和所述拟合涂层电阻系数，得到预设失效模式下对应的真实失效概率和拟合失效概率，并根据所述真实失效概率、所述拟合失效概率和预设临界值，得到寿命评估结果。
进一步地，所述根据所述变压器统计数据，得到变压器热点温度的步骤包括：
根据所述运行负荷、所述环境温度和所述绕组温度，通过有限元分析方法或差分方程法，得到所述变压器热点温度。
进一步地，所述根据所述变压器热点温度和所述变压器统计数据，得到变压器热寿命损失的步骤包括：
获取变压器额定负载，并根据所述运行负荷，得到变压器平均负荷；
将所述变压器额定负载、所述变压器运行年限、所述变压器平均负荷和所述变压器热点温度，得到所述变压器热寿命损失；所述变压器热寿命损失表示为：
Figure BDA0004036973090000031
其中，FA表示变压器热寿命损失；Pa、P0、T和θ分别表示变压器平均负载、变压器额定负载、变压器运行年限和变压器热点温度。
进一步地，所述根据所述涂层参数和所述变压器热寿命损失，筛选得到电阻相关参数的步骤包括：
分别计算所述涂层附着力、所述涂层裂纹平均龟裂长度、所述涂层表面微孔数量和所述变压器热寿命损失与所述涂层电阻系数的相关性系数；
根据各个相关性系数，通过相关性检验方法，获取所述电阻相关参数。
进一步地，所述根据各个相关性系数，通过相关性检验方法，获取所述电阻相关参数的步骤包括：
根据各个相关性系数，得到对应的单侧t检验特征值；所述单侧t检验特征值表示为：
Figure BDA0004036973090000041
其中，t、ρ和n分别表示单侧t检验特征值、相关系数和同型号带材变压器样本集的样本数量；
根据各个单侧t检验特征值，得到对应的置信概率，并判断所述置信概率是否小于预设显著性水平，若是，则将对应的参数确定为所述电阻相关参数。
进一步地，所述根据所述真实涂层电阻系数和所述拟合涂层电阻系数，得到预设失效模式下对应的真实失效概率和拟合失效概率的步骤包括：
将所述真实涂层电阻系数和所述拟合涂层电阻系数分别输入预设失效模式下的涂层失效概率函数，得到对应的真实失效概率和拟合失效概率；所述预设失效模式包括阶跃失效模式和渐进式失效模式，对应的涂层失效概率函数分别表示为：
Figure BDA0004036973090000042
Figure BDA0004036973090000043
其中，P1(R)和P2(R)分别表示阶跃失效模式和渐进式失效模式下的绝缘涂层失效概率；R表示真实涂层电阻系数或拟合涂层电阻系数；R1,d和R2,d分别表示阶跃失效模式和渐进式失效模式下的涂层电阻系数允许最小值；R2,w表示渐进式失效模式下的电阻系数警戒值。
进一步地，所述根据所述真实失效概率、所述拟合失效概率和预设临界值，得到寿命评估结果的步骤包括：
判断所述真实失效概率和所述拟合失效概率是否均小于所述预设临界值，若是，则判定所述寿命评估结果为涂层寿命终止，反之，则判断所述真实失效概率和所述拟合失效概率是否均大于所述预设临界值；
若所述真实失效概率和所述拟合失效概率均大于所述预设临界值，则判定所述寿命评估结果为涂层有剩余寿命，反之，则判定所述寿命评估结果为涂层寿命到达警戒状态。
第二方面，本发明实施例提供了一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估系统，所述系统包括：
样本集获取模块，用于获取退运变压器中非晶合金软磁带材，并将所述非晶合金软磁带材按照型号进行归类，得到若干个同型号带材样本集和对应的同型号带材变压器样本集；
基础数据获取模块，用于获取所述同型号带材样本集的涂层参数，并对对应的所述同型号带材变压器样本集进行统计分析，得到变压器统计数据；所述涂层参数包括涂层电阻系数、涂层附着力、涂层裂纹平均龟裂长度和涂层表面微孔数量；所述变压器统计数据包括变压器运行年限、运行负荷、环境温度和绕组温度；
寿命损失计算模块，用于根据所述变压器统计数据，得到变压器热点温度，并根据所述变压器热点温度和所述变压器统计数据，得到变压器热寿命损失；
回归模型构建模块，用于根据所述涂层参数和所述变压器热寿命损失，筛选得到电阻相关参数，并根据所述电阻相关参数和所述涂层电阻系数，建立多元回归模型；
评估数据获取模块，用于获取待评估带材的电阻相关参数和对应的真实涂层电阻系数，并根据所述多元回归模型和所述待评估带材的电阻相关参数，得到拟合涂层电阻系数；
寿命评估模块，用于根据所述真实涂层电阻系数和所述拟合涂层电阻系数，得到预设失效模式下对应的真实失效概率和拟合失效概率，并根据所述真实失效概率、所述拟合失效概率和预设临界值，得到寿命评估结果。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其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上述方法的步骤。
上述本申请提供了一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法及系统，通过所述方法，实现了将获取的退运变压器中非晶合金软磁带材按照型号归类得到若干个同型号带材样本集和对应的同型号带材变压器样本集，再获取同型号带材样本集的包括涂层电阻系数、涂层附着力、涂层裂纹平均龟裂长度和涂层表面微孔数量的涂层参数，和对应的同型号带材变压器样本集的包括变压器运行年限、运行负荷、环境温度和绕组温度的变压器统计数据，并根据变压器统计数据得到的变压器热点温度，计算得到变压器热寿命损失，以及根据基于涂层参数和变压器热寿命损失的相关性分析筛选得到的电阻相关参数和涂层电阻系数，建立多元回归模型后，获取待评估带材的电阻相关参数和对应的真实涂层电阻系数，并根据多元回归模型和待评估带材的电阻相关参数得到拟合涂层电阻系数，以及根据真实涂层电阻系数和拟合涂层电阻系数，得到预设失效模式下对应的真实失效概率和拟合失效概率，并根据真实失效概率、拟合失效概率和预设临界值得到寿命评估结果的技术方案。与现有技术相比，该非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法，能够基于变压器中热、机械应力和化学腐蚀对涂层性能退化的影响分析，简单有效地给出了可直接判断非晶合金带材涂层寿命终止的有效判据及对应的可靠性指标，提高非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估的可靠性和精准性，进而为变压器的安全运行提供可靠保障。
附图说明
图1是本发明实施例中非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法的应用场景示意图；
图2是本发明实施例中非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法的流程示意图；
图3是本发明实施例中非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估系统的结构示意图；
图4是本发明实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明，显然，以下所描述的实施例是本发明实施例的一部分，仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
本发明提供的一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法可应用于图1所示的终端和服务器上。其中，终端可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备，服务器可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。服务器可基于获取的退运变压器的非晶合金软磁带材得到的若干个同型号带材样本集和对应的同型号带材变压器样本集，根据本发明提供的基于统计数据的非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法对待评估带材基于变压器中热、机械应力和化学腐蚀等方面进行性能退化分析，并将得到的非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估结果用于服务器后续的研究使用或发送至终端，以供终端的使用者查看分析。下述实施例将对本发明的非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法进行详细说明。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法，包括以下步骤：
S11、获取退运变压器中非晶合金软磁带材，并将所述非晶合金软磁带材按照型号进行归类，得到若干个同型号带材样本集和对应的同型号带材变压器样本集；
S12、获取所述同型号带材样本集的涂层参数，并对对应的所述同型号带材变压器样本集进行统计分析，得到变压器统计数据；其中，所述涂层参数包括涂层电阻系数、涂层附着力、涂层裂纹平均龟裂长度和涂层表面微孔数量，对应的获取方法分别为：1)涂层电阻系数可通过在涂层表面采样50个点测量取平均值得到；2)涂层附着力可通过测量3次取平均值得到；2)涂层裂纹平均龟裂长度和涂层表面微孔数量可通过在600mm2区域内，采用显微镜进行金相分析测量得到；需要说明的是，涂层参数还可根据实际情况额外增加绝缘涂层刻痕长度、表面粗糙度等反应表面状态的指标；
上述变压器统计数据包括变压器运行年限、运行负荷、环境温度和绕组温度，也可根据实际情况需要额外增加变压器油温等反应变压器实际运行状况的数据，均可通过存储变压器运行过程中采集的状态数据的数据库或系统获取，此处不作具体限制；
S13、根据所述变压器统计数据，得到变压器热点温度，并根据所述变压器热点温度和所述变压器统计数据，得到变压器热寿命损失；
具体的，所述根据所述变压器统计数据，得到变压器热点温度的步骤包括：
根据所述运行负荷、所述环境温度和所述绕组温度，通过有限元分析方法或差分方程法，得到所述变压器热点温度；其中，采用有限元分析方法或差分方程法得到变压器热点温度的具体方法参见现有技术实现即可，此处不再赘述；
变压器热寿命损失的获取过程可理解为将上述得到的变压器热点温度和变压器统计数据输入预先建立的变压器热寿命损失模型得到；变压器热寿命损失模型构建过程可基于获取的热寿命损失相关变量数据通过非线性拟合或其他可以类似建模方法得到，此处不作限定；具体的，所述根据所述变压器热点温度和所述变压器统计数据，得到变压器热寿命损失的步骤包括：
获取变压器额定负载，并根据所述运行负荷，得到变压器平均负荷；其中，变压器额定负载与变压器运行年限类似都可由变压器厂家给出或者变压器设备采购文件给出；
将所述变压器额定负载、所述变压器运行年限、所述变压器平均负荷和所述变压器热点温度，得到所述变压器热寿命损失；其中，变压器热寿命损失可理解为将得到的变压器额定负载、变压器运行年限、变压器平均负荷和变压器热点温度输入预设变压器热寿命损失模型的因变量值，具体表示为：
Figure BDA0004036973090000091
其中，FA表示变压器热寿命损失；Pa、P0、T和θ分别表示变压器平均负载、变压器额定负载、变压器运行年限和变压器热点温度。
S14、根据所述涂层参数和所述变压器热寿命损失，筛选得到电阻相关参数，并根据所述电阻相关参数和所述涂层电阻系数，建立多元回归模型；
其中，电阻相关参数的获取过程可理解为通过计算涂层附着力、涂层裂纹平均龟裂长度、涂层表面微孔数量和变压器热寿命损失与涂层电阻系数的相关性，来筛选出与涂层电阻系数具有可靠相关性的参数变量的过程；具体的，所述根据所述涂层参数和所述变压器热寿命损失，筛选得到电阻相关参数的步骤包括：
分别计算所述涂层附着力、所述涂层裂纹平均龟裂长度、所述涂层表面微孔数量和所述变压器热寿命损失与所述涂层电阻系数的相关性系数；其中，相关性系数的计算方法参考现有技术实现即可，此处不再赘述；
根据各个相关性系数，通过相关性检验方法，获取所述电阻相关参数；其中，相关性检验方法优选地采用统计学的t检验法，及根据相关系数的t检验结果，保留与涂层电阻系数具有相关性的变量参数，剔除无统计相关性的变量参数；具体的，所述根据各个相关性系数，通过相关性检验方法，获取所述电阻相关参数的步骤包括：
根据各个相关性系数，得到对应的单侧t检验特征值；所述单侧t检验特征值表示为：
Figure BDA0004036973090000101
其中，t、ρ和n分别表示单侧t检验特征值、相关系数和同型号带材变压器样本集的样本数量；
根据各个单侧t检验特征值，得到对应的置信概率，并判断所述置信概率是否小于预设显著性水平，若是，则将对应的参数确定为所述电阻相关参数；其中，置信概率Ps可根据单侧t检验特征值查询t检验方法中标准的t值界限表得到，而预设显著性水平H0可理解为根据统计学一般假设，设定的固定显著性水平，本实施例优选地将预设显著性水平H0设为0.01；若根据某个相关系数查询获得的Ps<H0，则认为该相关系数对应的变量参数与涂层电阻系数具有相关性，可以作为电阻相关参数，反之，则需要将该相关系数对应的变量参数剔除；
通过上述方法得到电阻相关参数后，就可以基于前述获取的变量数据，将电阻相关参数作为自变量，将涂层电阻系数作为因变量，采用最小二乘法拟合法进行回归分析，得到用于拟合涂层电阻系数的多元回归模型，如式(1)所示：
Figure BDA0004036973090000102
其中，Rf表示拟合涂层电阻系数；Xi和wi分别表示第i个电阻相关参数和对应回归系数；m表示电阻相关参数的个数。
S15、获取待评估带材的电阻相关参数和对应的真实涂层电阻系数，并根据所述多元回归模型和所述待评估带材的电阻相关参数，得到拟合涂层电阻系数；其中，待评估带材可理解为服役变压器上的非晶合金软磁带材，对应的电阻相关参数与步骤S14中筛选得到变量参数保持一致，真实涂层电阻系数的就是实际测量待评估带材得到绝缘电阻系数；
拟合涂层电阻系数可理解为将待评估带材的电阻相关参数输入得到的多元回归模型的因变量值，该值的获取是考虑到现有仅采用实际测量得到的真实涂层电阻系数这一单个指标判定寿命终止时，由于信息单一且未纳入带材的多维度状态信息，容易产生评估偏差的情况，而优选引入的考虑其他可反映涂层状态的另一寿命终止判据指标，其将除绝缘电阻系数之外的可反映涂层状态指标拟合为涂层电阻系数预测值的方式，不仅满足了简化判定寿命终止条件的需求，而且将其辅以真实涂层电阻系数通过下述方法进行带材寿命评估，能有效提高带材寿命终止评估的可靠性。
S16、根据所述真实涂层电阻系数和所述拟合涂层电阻系数，得到预设失效模式下对应的真实失效概率和拟合失效概率，并根据所述真实失效概率、所述拟合失效概率和预设临界值，得到寿命评估结果；
其中，真实失效概率可理解为单参量失效概率，拟合失效概率可理解为多参量失效概率；具体的，所述根据所述真实涂层电阻系数和所述拟合涂层电阻系数，得到预设失效模式下对应的真实失效概率和拟合失效概率的步骤包括：
将所述真实涂层电阻系数和所述拟合涂层电阻系数分别输入预设失效模式下的涂层失效概率函数，得到对应的真实失效概率和拟合失效概率；所述预设失效模式包括阶跃失效模式和渐进式失效模式，在实际应用过程中，可根据需求进行选择应用，以判断涂层的可靠性，对应的涂层失效概率函数分别表示为：
Figure BDA0004036973090000121
Figure BDA0004036973090000122
其中，P1(R)和P2(R)分别表示阶跃失效模式和渐进式失效模式下的绝缘涂层失效概率；R表示真实涂层电阻系数或拟合涂层电阻系数；R1,d表示阶跃失效模式下的涂层电阻系数允许最小值，该值可根据行业标准确定；R2,d表示渐进式失效模式下的涂层电阻系数允许最小值，该值也可根据行业标准确定，一般设为30Ω/mm2；R2,w表示渐进式失效模式下的电阻系数警戒值，取值范围为涂层电阻系数允许最小值R2,d的2～8倍，优选地，设为涂层电阻系数允许最小值R2,d的5倍；
需要说明的是，在实际应用中，阶跃失效模式下寿命评估时，可将真实涂层电阻系数和拟合涂层电阻系数分别代入(2)式，得到对应的真实失效概率和拟合失效概率；同理，渐进式失效模式下寿命评估时，可将真实涂层电阻系数和拟合涂层电阻系数分别代入(3)式，得到该失效模式下的真实失效概率和拟合失效概率。
通过上述方法得到真实失效概率和拟合失效概率后，就可以基于涂层可靠性需求对带材涂层进行寿命评估；具体的，所述根据所述真实失效概率、所述拟合失效概率和预设临界值，得到寿命评估结果的步骤包括：
判断所述真实失效概率和所述拟合失效概率是否均小于所述预设临界值，若是，则判定所述寿命评估结果为涂层寿命终止，反之，则判断所述真实失效概率和所述拟合失效概率是否均大于所述预设临界值；其中，预设临界值可理解为根据涂层的可靠性指标要求而设定的绝缘涂层失效概率的临界值P0(R)，本实施例优选地将其设为0.03；
若所述真实失效概率和所述拟合失效概率均大于所述预设临界值，则判定所述寿命评估结果为涂层有剩余寿命，反之，则判定所述寿命评估结果为涂层寿命到达警戒状态。
本申请实施例通过将获取的退运变压器中非晶合金软磁带材按照型号归类得到若干个同型号带材样本集和对应的同型号带材变压器样本集，再获取同型号带材样本集的包括涂层电阻系数、涂层附着力、涂层裂纹平均龟裂长度和涂层表面微孔数量的涂层参数，和对应的同型号带材变压器样本集的包括变压器运行年限、运行负荷、环境温度和绕组温度的变压器统计数据，并根据变压器统计数据得到的变压器热点温度，计算得到变压器热寿命损失，以及根据基于涂层参数和变压器热寿命损失的相关性分析筛选得到的电阻相关参数和涂层电阻系数，建立多元回归模型后，获取待评估带材的电阻相关参数和对应的真实涂层电阻系数，并根据多元回归模型和待评估带材的电阻相关参数得到拟合涂层电阻系数，以及根据真实涂层电阻系数和拟合涂层电阻系数，得到预设失效模式下对应的真实失效概率和拟合失效概率，并根据真实失效概率、拟合失效概率和预设临界值得到寿命评估结果的方法，能够基于变压器中热、机械应力和化学腐蚀对涂层性能退化的影响分析，简单有效地给出了可直接判断非晶合金带材涂层寿命终止的有效判据及对应的可靠性指标，有效提高非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估的可靠性和精准性，进而为变压器的安全运行提供可靠保障。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估系统，所述系统包括：
样本集获取模块1，用于获取退运变压器中非晶合金软磁带材，并将所述非晶合金软磁带材按照型号进行归类，得到若干个同型号带材样本集和对应的同型号带材变压器样本集；
基础数据获取模块2，用于获取所述同型号带材样本集的涂层参数，并对对应的所述同型号带材变压器样本集进行统计分析，得到变压器统计数据；所述涂层参数包括涂层电阻系数、涂层附着力、涂层裂纹平均龟裂长度和涂层表面微孔数量；所述变压器统计数据包括变压器运行年限、运行负荷、环境温度和绕组温度；
寿命损失计算模块3，用于根据所述变压器统计数据，得到变压器热点温度，并根据所述变压器热点温度和所述变压器统计数据，得到变压器热寿命损失；
回归模型构建模块4，用于根据所述涂层参数和所述变压器热寿命损失，筛选得到电阻相关参数，并根据所述电阻相关参数和所述涂层电阻系数，建立多元回归模型；
评估数据获取模块5，用于获取待评估带材的电阻相关参数和对应的真实涂层电阻系数，并根据所述多元回归模型和所述待评估带材的电阻相关参数，得到拟合涂层电阻系数；
寿命评估模块6，用于根据所述真实涂层电阻系数和所述拟合涂层电阻系数，得到预设失效模式下对应的真实失效概率和拟合失效概率，并根据所述真实失效概率、所述拟合失效概率和预设临界值，得到寿命评估结果。
关于一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估系统的具体限定可以参见上文中对于一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法的限定，在此不再赘述。上述一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
图4示出一个实施例中计算机设备的内部结构图，该计算机设备具体可以是终端或服务器。如图4所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示器和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域普通技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
综上，本发明实施例提供的一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法及系统，其非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法实现了将获取的退运变压器中非晶合金软磁带材按照型号归类得到若干个同型号带材样本集和对应的同型号带材变压器样本集，再获取同型号带材样本集的包括涂层电阻系数、涂层附着力、涂层裂纹平均龟裂长度和涂层表面微孔数量的涂层参数，和对应的同型号带材变压器样本集的包括变压器运行年限、运行负荷、环境温度和绕组温度的变压器统计数据，并根据变压器统计数据得到的变压器热点温度，计算得到变压器热寿命损失，以及根据基于涂层参数和变压器热寿命损失的相关性分析筛选得到的电阻相关参数和涂层电阻系数，建立多元回归模型后，获取待评估带材的电阻相关参数和对应的真实涂层电阻系数，并根据多元回归模型和待评估带材的电阻相关参数得到拟合涂层电阻系数，以及根据真实涂层电阻系数和拟合涂层电阻系数，得到预设失效模式下对应的真实失效概率和拟合失效概率，并根据真实失效概率、拟合失效概率和预设临界值得到寿命评估结果的技术方案，该方法能够基于变压器中热、机械应力和化学腐蚀对涂层性能退化的影响分析，简单有效地给出了可直接判断非晶合金带材涂层寿命终止的有效判据及对应的可靠性指标，有效提高非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估的可靠性和精准性，进而为变压器的安全运行提供可靠保障。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例直接相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。需要说明的是，上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
获取退运变压器中非晶合金软磁带材，并将所述非晶合金软磁带材按照型号进行归类，得到若干个同型号带材样本集和对应的同型号带材变压器样本集；
获取所述同型号带材样本集的涂层参数，并对对应的所述同型号带材变压器样本集进行统计分析，得到变压器统计数据；所述涂层参数包括涂层电阻系数、涂层附着力、涂层裂纹平均龟裂长度和涂层表面微孔数量；所述变压器统计数据包括变压器运行年限、运行负荷、环境温度和绕组温度；
根据所述变压器统计数据，得到变压器热点温度，并根据所述变压器热点温度和所述变压器统计数据，得到变压器热寿命损失；
根据所述涂层参数和所述变压器热寿命损失，筛选得到电阻相关参数，并根据所述电阻相关参数和所述涂层电阻系数，建立多元回归模型；
获取待评估带材的电阻相关参数和对应的真实涂层电阻系数，并根据所述多元回归模型和所述待评估带材的电阻相关参数，得到拟合涂层电阻系数；
根据所述真实涂层电阻系数和所述拟合涂层电阻系数，得到预设失效模式下对应的真实失效概率和拟合失效概率，并根据所述真实失效概率、所述拟合失效概率和预设临界值，得到寿命评估结果。
2.如权利要求1所述的非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法，其特征在于，所述根据所述变压器统计数据，得到变压器热点温度的步骤包括：
根据所述运行负荷、所述环境温度和所述绕组温度，通过有限元分析方法或差分方程法，得到所述变压器热点温度。
3.如权利要求1所述的非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法，其特征在于，所述根据所述变压器热点温度和所述变压器统计数据，得到变压器热寿命损失的步骤包括：
获取变压器额定负载，并根据所述运行负荷，得到变压器平均负荷；
将所述变压器额定负载、所述变压器运行年限、所述变压器平均负荷和所述变压器热点温度，得到所述变压器热寿命损失；所述变压器热寿命损失表示为：
Figure FDA0004036973080000021
其中，FA表示变压器热寿命损失；Pa、P0、T和θ分别表示变压器平均负载、变压器额定负载、变压器运行年限和变压器热点温度。
4.如权利要求1所述的非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法，其特征在于，所述根据所述涂层参数和所述变压器热寿命损失，筛选得到电阻相关参数的步骤包括：
分别计算所述涂层附着力、所述涂层裂纹平均龟裂长度、所述涂层表面微孔数量和所述变压器热寿命损失与所述涂层电阻系数的相关性系数；
根据各个相关性系数，通过相关性检验方法，获取所述电阻相关参数。
5.如权利要求4所述的非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法，其特征在于，所述根据各个相关性系数，通过相关性检验方法，获取所述电阻相关参数的步骤包括：
根据各个相关性系数，得到对应的单侧t检验特征值；所述单侧t检验特征值表示为：
Figure FDA0004036973080000022
其中，t、ρ和n分别表示单侧t检验特征值、相关系数和同型号带材变压器样本集的样本数量；
根据各个单侧t检验特征值，得到对应的置信概率，并判断所述置信概率是否小于预设显著性水平，若是，则将对应的参数确定为所述电阻相关参数。
6.如权利要求1所述的非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法，其特征在于，所述根据所述真实涂层电阻系数和所述拟合涂层电阻系数，得到预设失效模式下对应的真实失效概率和拟合失效概率的步骤包括：
将所述真实涂层电阻系数和所述拟合涂层电阻系数分别输入预设失效模式下的涂层失效概率函数，得到对应的真实失效概率和拟合失效概率；所述预设失效模式包括阶跃失效模式和渐进式失效模式，对应的涂层失效概率函数分别表示为：
Figure FDA0004036973080000031
Figure FDA0004036973080000032
其中，P1(R)和P2(R)分别表示阶跃失效模式和渐进式失效模式下的绝缘涂层失效概率；R表示真实涂层电阻系数或拟合涂层电阻系数；R1,d和R2,d分别表示阶跃失效模式和渐进式失效模式下的涂层电阻系数允许最小值；R2,w表示渐进式失效模式下的电阻系数警戒值。
7.如权利要求1所述的非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估方法，其特征在于，所述根据所述真实失效概率、所述拟合失效概率和预设临界值，得到寿命评估结果的步骤包括：
判断所述真实失效概率和所述拟合失效概率是否均小于所述预设临界值，若是，则判定所述寿命评估结果为涂层寿命终止，反之，则判断所述真实失效概率和所述拟合失效概率是否均大于所述预设临界值；
若所述真实失效概率和所述拟合失效概率均大于所述预设临界值，则判定所述寿命评估结果为涂层有剩余寿命，反之，则判定所述寿命评估结果为涂层寿命到达警戒状态。
8.一种非晶合金软磁材料绝缘涂层的寿命评估系统，其特征在于，所述系统包括：
样本集获取模块，用于获取退运变压器中非晶合金软磁带材，并将所述非晶合金软磁带材按照型号进行归类，得到若干个同型号带材样本集和对应的同型号带材变压器样本集；
基础数据获取模块，用于获取所述同型号带材样本集的涂层参数，并对对应的所述同型号带材变压器样本集进行统计分析，得到变压器统计数据；所述涂层参数包括涂层电阻系数、涂层附着力、涂层裂纹平均龟裂长度和涂层表面微孔数量；所述变压器统计数据包括变压器运行年限、运行负荷、环境温度和绕组温度；
寿命损失计算模块，用于根据所述变压器统计数据，得到变压器热点温度，并根据所述变压器热点温度和所述变压器统计数据，得到变压器热寿命损失；
回归模型构建模块，用于根据所述涂层参数和所述变压器热寿命损失，筛选得到电阻相关参数，并根据所述电阻相关参数和所述涂层电阻系数，建立多元回归模型；
评估数据获取模块，用于获取待评估带材的电阻相关参数和对应的真实涂层电阻系数，并根据所述多元回归模型和所述待评估带材的电阻相关参数，得到拟合涂层电阻系数；
寿命评估模块，用于根据所述真实涂层电阻系数和所述拟合涂层电阻系数，得到预设失效模式下对应的真实失效概率和拟合失效概率，并根据所述真实失效概率、所述拟合失效概率和预设临界值，得到寿命评估结果。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一所述方法的步骤。
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