本發(fā)明涉及電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測，具體涉及一種電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測方法、系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電機(jī)是電力系統(tǒng)、新能源發(fā)電、運動控制等領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備或部件，電機(jī)絕緣可靠性直接影響著電力或運動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。在運行過程中，由于熱、電、機(jī)械應(yīng)力的長期作用，電機(jī)絕緣材料逐漸老化并可能發(fā)生絕緣擊穿，進(jìn)而影響電機(jī)正常工作?，F(xiàn)有的絕緣壽命預(yù)測方法主要基于產(chǎn)品失效時間統(tǒng)計模型和性能退化模型。然而，在實際應(yīng)用中，電機(jī)運行環(huán)境復(fù)雜多變，溫度的變化對絕緣壽命有重要影響，且同一類型的電機(jī)個體間存在工藝、制造等因素導(dǎo)致的差異。因此，有必要研究一種在時變溫度下考慮個體差異性的電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測方法，以提高預(yù)測的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是：提供一種電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測方法、系統(tǒng)，基于wiener過程和arrhenius公式建立電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模型，用等效溫度替代之后未知的溫度變化，利用全概率公式更新電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模型，實現(xiàn)更符合個體特性的高精度剩余壽命預(yù)測。

2、為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測方法，包括以下步驟：

4、以剩余擊穿電壓為退化量，根據(jù)arrhenius(阿倫尼烏斯)公式反應(yīng)的退化速率與溫度之間的指數(shù)關(guān)系，在首達(dá)時的概念下構(gòu)建基于wiener(維納)過程和arrhenius公式的電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模型；模型中包含a、b、c三個參數(shù)。

5、收集電機(jī)的溫度，并計算對應(yīng)的等效溫度。

6、針對電機(jī)繞組的個體差異性，即每個電機(jī)繞組的電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模型中的參數(shù)是不一致的，將電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模型中的參數(shù)設(shè)定為正態(tài)分布且相互獨立的隨機(jī)變量。

7、在不同溫度應(yīng)力下對設(shè)定數(shù)量個電機(jī)繞組進(jìn)行加速老化試驗，獲得每個電機(jī)繞組的電機(jī)絕緣加速退化數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括剩余擊穿電壓和時間。

8、基于電機(jī)絕緣加速退化數(shù)據(jù)利用極大似然估計的方法對電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模型進(jìn)行處理，得到每個電機(jī)繞組對應(yīng)的模型參數(shù)值，利用極大似然估計的方法對得到的模型參數(shù)值再次進(jìn)行處理，得到模型參數(shù)的聯(lián)合先驗分布。

9、基于等效溫度，得到時變溫度應(yīng)力下電機(jī)繞組運行過程中的剩余擊穿電壓數(shù)據(jù)，結(jié)合該數(shù)據(jù)，利用貝葉斯估計和馬爾科夫鏈蒙特卡洛方法，對模型參數(shù)的聯(lián)合先驗分布進(jìn)行更新，得到模型參數(shù)的后驗分布近似解。

10、結(jié)合模型參數(shù)的后驗分布近似解，利用全概率公式，得到最終的電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模型，將時變溫度應(yīng)力下電機(jī)繞組運行過程中的剩余擊穿電壓數(shù)據(jù)輸入到該模型中，得到預(yù)測的電機(jī)絕緣剩余壽命。

11、進(jìn)一步的，構(gòu)建電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模型包括以下內(nèi)容：

12、退化模型的具體表達(dá)式為：

13、

14、其中，u(t)表示第t個運行時間的剩余擊穿電壓值，u(0)表示剩余擊穿電壓的初始值，b(t)表示退化過程中隨機(jī)性的標(biāo)準(zhǔn)布朗運動，t表示絕對溫度。

15、電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模型的表達(dá)式為：

16、

17、其中，d表示剩余擊穿電壓的失效閾值，l表示剩余壽命的值，f(l|t)表示第t個運行時間下剩余壽命為l的概率值。

18、進(jìn)一步的，基于退化量一致的原則，對實際運行中的時變溫度進(jìn)行離散化處理，得到等效溫度，具體表達(dá)式為：

19、

20、其中，t0表示等效溫度，tu表示第u個時間段的運行時間，u＝1,2,…v，v表示時間段的總數(shù)，taclu表示tu的絕對溫度，tx表示v個時間段的運行時間之和。

21、進(jìn)一步的，將模型中的參數(shù)視為服從正態(tài)分布且相互獨立的隨機(jī)變量，具體表達(dá)式為：

22、

23、其中，pa、pb、pc分別表示模型參數(shù)a、b、c的均值，qa、qb、qc分別表示模型參數(shù)a、b、c的標(biāo)準(zhǔn)差，表示均值為pa、標(biāo)準(zhǔn)差為的正態(tài)分布。

24、進(jìn)一步的，獲得電機(jī)繞組的電機(jī)絕緣加速退化數(shù)據(jù)包括以下內(nèi)容：

25、在加速老化試驗下，測量電機(jī)繞組的絕緣電阻、絕緣電容、介質(zhì)損耗因數(shù)和最大局部放電量四個絕緣參數(shù)，根據(jù)四個絕緣參數(shù)得到電機(jī)絕緣加速退化數(shù)據(jù)。

26、進(jìn)一步的，得到模型參數(shù)的先驗分布包括以下內(nèi)容：

27、剩余擊穿電壓變化量的似然函數(shù)為：

28、

29、利用似然函數(shù)分別對三個模型參數(shù)求偏導(dǎo)，得到每個電機(jī)繞組對應(yīng)的模型參數(shù)值，具體公式為：

30、

31、其中，l()表示剩余擊穿電壓變化量的似然函數(shù)，aij表示第i個溫度下的第j個電機(jī)繞組的模型參數(shù)a的值，bij表示第i個溫度下的第j個電機(jī)繞組的模型參數(shù)b的值，cij表示第i個溫度下的第j個電機(jī)繞組的模型參數(shù)c的值，i＝1,2…n1，n1表示溫度的總數(shù)，j＝1,2…n2，n2表示電機(jī)繞組的總數(shù)，ti表示第i個溫度的絕對溫度，δtijk表示在第i個溫度下第j個電機(jī)繞組的第k次測量的與第k-1次測量的剩余擊穿電壓的運行時間增量，k＝1,2…n3，n3表示電機(jī)繞組測量的總次數(shù)，δuijk表示在第i個溫度下第j個電機(jī)繞組第k次測量的與第k-1次測量的剩余擊穿電壓值的減少量。

32、結(jié)合每個電機(jī)繞組的參數(shù)值aij、bij、cij，利用極大似然估計得到模型參數(shù)的似然函數(shù)，具體公式為：

33、

34、利用似然函數(shù)分別對三個模型參數(shù)求偏導(dǎo)，得到參數(shù)a、b、c各自的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，具體公式為：

35、

36、由于模型參數(shù)相互獨立，最終得到模型參數(shù)的聯(lián)合先驗分布為：

37、π0(a,b,c)＝g(a)g(b)g(c)

38、其中，π0(a,b,c)表示模型參數(shù)的先驗分布，g(a)、g(b)、g(c)分別表示模型參數(shù)a、b、c的分布情況，

39、

40、進(jìn)一步的，得到模型參數(shù)的后驗分布近似解包括以下內(nèi)容：

41、利用貝葉斯估計對模型參數(shù)的先驗分布進(jìn)行更新，得到模型參數(shù)的后驗分布，具體表達(dá)式為：

42、

43、其中，π(a,b,c)表示模型參數(shù)的后驗分布，δu表示剩余擊穿電壓減少量，δt表示運行時間的增量。

44、利用馬爾可夫鏈蒙特卡洛方法從模型參數(shù)后驗分布的表達(dá)式中進(jìn)行采樣，得到a、b、c的分布情況，將該分布情況作為模型參數(shù)后驗分布的近似解。

45、進(jìn)一步的，得到預(yù)測的電機(jī)絕緣剩余壽命包括以下內(nèi)容：

46、結(jié)合模型參數(shù)的后驗分布近似解，使用全概率公式對電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模型進(jìn)行更新，得到最終的電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模型，具體表達(dá)式為：

47、

48、其中，u表示剩余擊穿電壓值。

49、將時變溫度應(yīng)力下電機(jī)繞組運行過程中的剩余擊穿電壓數(shù)據(jù)輸入到該模型中，得到預(yù)測的電機(jī)絕緣剩余壽命，具體表達(dá)式為：

50、

51、其中，表示第t個運行時間的剩余壽命值，e(l|u,t)表示剩余壽命的期望值，f(l|u,t)表示剩余壽命的概率密度表達(dá)式，l表示剩余壽命的值。

52、進(jìn)一步的，本發(fā)明還提出了一種電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測系統(tǒng)，包括：

53、電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模型構(gòu)建模塊，用于以剩余擊穿電壓為退化量，根據(jù)arrhenius公式反應(yīng)的退化速率與溫度之間的指數(shù)關(guān)系，在首達(dá)時的概念下構(gòu)建基于wiener過程和arrhenius公式的電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模型。

54、等效溫度計算模塊，用于收集電機(jī)的溫度，并計算對應(yīng)的等效溫度。

55、模型參數(shù)設(shè)定模塊，用于針對電機(jī)繞組的個體差異性，即每個電機(jī)繞組的電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模型中的參數(shù)是不一致的，將電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模型中的參數(shù)設(shè)定為正態(tài)分布且相互獨立的隨機(jī)變量。

56、電機(jī)絕緣加速退化數(shù)據(jù)獲取模塊，用于在不同溫度應(yīng)力下對設(shè)定數(shù)量個電機(jī)繞組進(jìn)行加速老化試驗，獲得每個電機(jī)繞組的電機(jī)絕緣加速退化數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括剩余擊穿電壓和時間。

57、模型參數(shù)的聯(lián)合先驗分布獲取模塊，用于基于電機(jī)絕緣加速退化數(shù)據(jù)利用極大似然估計的方法對電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模型進(jìn)行處理，得到每個電機(jī)繞組對應(yīng)的模型參數(shù)值，利用極大似然估計的方法對得到的模型參數(shù)值再次進(jìn)行處理，得到模型參數(shù)的聯(lián)合先驗分布。

58、模型參數(shù)的后驗分布近似解獲取模塊，用于基于等效溫度，得到時變溫度應(yīng)力下電機(jī)繞組運行過程中的剩余擊穿電壓數(shù)據(jù)，結(jié)合該數(shù)據(jù)，利用貝葉斯估計和馬爾科夫鏈蒙特卡洛方法，對模型參數(shù)的聯(lián)合先驗分布進(jìn)行更新，得到模型參數(shù)的后驗分布近似解。

59、電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模塊，用于結(jié)合模型參數(shù)的后驗分布近似解，利用全概率公式，得到最終的電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測模型，將時變溫度應(yīng)力下電機(jī)繞組運行過程中的剩余擊穿電壓數(shù)據(jù)輸入到該模型中，得到預(yù)測的電機(jī)絕緣剩余壽命。

60、進(jìn)一步的，本發(fā)明還提出了一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實現(xiàn)前文所述電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測方法的步驟。

61、進(jìn)一步的，本發(fā)明還提出了一種計算機(jī)可讀的存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀的存儲介質(zhì)存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器運行時執(zhí)行所述電機(jī)絕緣剩余壽命預(yù)測方法。

62、本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

63、1、本發(fā)明的方法能夠適應(yīng)不同運行條件下的電機(jī)，尤其是對于工況復(fù)雜多變的時變溫度環(huán)境，并通過引入等效溫度，提高了適用性和靈活性。

64、2、本發(fā)明的方法通過將退化模型參數(shù)視為隨機(jī)變量，并結(jié)合個體的退化數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)更新，能夠更好地體現(xiàn)不同電機(jī)個體的差異性，使壽命預(yù)測結(jié)果更加個性化和精準(zhǔn)化。