(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210684306.8 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 国网甘肃省电力公司临夏供电公司 地址 731100 甘肃省临夏回族自治州临夏 市滨河东路 申请人 兰州交通大 学 (72)发明人 赵小卫　马红霞　李帅兵　李天耕　 曹炳磊　王曦　卢保朋　康永强　 (74)专利代理 机构 兰州塞维思知识产权代理事 务所(普通 合伙) 62208 专利代理师 焦海红 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 3/32(2006.01) G01N 21/3586(2014.01)G01N 21/95(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 基于多源信息融合的复合电缆接头疲劳断 裂寿命评估方法 (57)摘要 本发明公开了基于多源信息融合的复合电 缆接头疲劳断裂寿命评估 方法， 属于高电压与绝 缘技术领域， 以解决复合电缆接头疲劳断裂事故 缺乏专用的试验评估 方法， 无法准确预测其寿命 的问题。 方法包括样品及试验设备准备、 样品试 验及数据采集、 数据处理、 建立断裂干涉模型结 果应用。 本发 明综合实际工况中易发的接头断裂 事故， 综合温度、 湿度和拉伸程度分析影响电缆 接头断裂的因素， 并构建断裂干涉模型， 实现对 电缆接头的健康状况评估， 评判合理的断裂程 度， 防止裂纹继续扩 展， 保证其 安全工作。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 115127912 A 2022.09.30 CN 115127912 A 1.基于多源信 息融合的复合电缆接头疲劳断裂寿命评估方法， 包括如下步骤： S1、 样品 及试验设备准备； S1.1、 样品准备； 准备完整的XLPE电缆接头作为试验样品， 并将电缆接头存在的缺断裂陷分为无缺陷、 微小裂痕缺陷、 严重裂痕缺陷三个等级； S1.2、 温湿度自动控制试验箱的准备； S1.3、 拉伸试验设备的准备； S1.4、 太赫兹检测试验设备准备； S2、 样品试验及数据采集； 图像采集和 数据处理系统应用现有技术中的Word文件， Excel文件， Visio文件， BMP文 件和MATLAB仿真软件； S2.1、 拉伸试验数据采集及对该 试验后的样品进行太赫兹检测得到其时域 光谱图； S2.2、 高温试验数据采集及对该 试验后的样品进行太赫兹检测得到其时域 光谱图； S2.3、 对S2.2中高温试验后的样品再次进行拉伸， 采集试验数据； 再对拉伸试验后的样 品进行太赫兹检测得到其时域 光谱图； S2.4、 高温和受潮试验数据采集及对该试验后的样品进行太赫兹检测得到其 时域光谱 图； S2.5对S2.4中高温和受潮试验后的样品再次进行拉伸， 采集试验数据； 再对拉伸试验 后的样品进行太赫兹检测得到其时域 光谱图； S3、 数据处 理； 将S2.1‑S2.5中采集数据进行Word整理和Visio绘图分析， 根据得到的数据进行MATLAB 数据转换， 将经 过拉伸后的实验样品和未拉伸过的实验样品进行 数据对比参照； 通过太赫兹时域 光谱图， 得 出太赫兹透射和反射系数， 进 而计算样品的复介电常数； S4、 建立断裂干涉模型； 当含裂纹或含初始缺陷构件承受稳态随机循环应力时， 为保证其安全工作， 须将应力 强度因子变程控制在疲劳裂纹扩展门槛 值以下， 以防止裂纹继续扩展； 为此依托S3 中的数据 得到应力强度因子变程和疲劳裂纹扩展门槛值， 并建立断裂干涉 模型； S5、 结果应用； 将实际运行中的电缆接头进行太赫兹检测， 得到XLPE电缆接头样品的缺陷情况， 代入 S4中建立的断裂干涉模 型中， 并以此估计出合理的断裂程度， 防止裂纹继续扩展， 保证其安 全工作。 2.如权利要求1所述的基于多源信息融合的复合电缆接头疲劳断裂寿命评估方法， 其 特征在于： 步骤S1.2中的温湿度自动控制试验箱为可调温和可控湿度的高压电热实验箱 ①， 实验箱内部安装有铜制挂钩用于导电， 安装有绝缘支架用于承载实验样品； 与其配套的 红外成像仪 ③和紫外成像仪 ④能采集到电缆接 头样品的图像。 3.如权利要求1所述的基于多源信息融合的复合电缆接头疲劳断裂寿命评估方法， 其 特征在于： 步骤S1.3中的拉伸装置内部 设有传感器， 可精确设定至0.1N大小的力， 并配套设 有自动控制中心， 用来控制机器启停和拉伸力矩、 拉伸频率。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115127912 A 24.如权利要求1所述的基于多源信息融合的复合电缆接头疲劳断裂寿命评估方法， 其 特征在于： 步骤S1.4中的太赫兹检测试验设备为太赫兹时域光谱仪， 其光谱范围为0 ‑ 3.5THz； 光谱分辨率为2GHz； 动态范 围＞60dB， 太赫兹光束直径为22mm， 太赫兹焦点直径为 1‑2mm。 5.如权利要求1所述的基于多源信息融合的复合电缆接头疲劳断裂寿命评估方法， 其 特征在于： 步骤S2.1的具体过程 为： 设定拉伸的力矩大小、 拉伸频率、 拉伸时长， 直至实验样品出现裂纹， 计算此时的拉伸 次数； 并应用太赫兹时域光谱仪对该样品的裂纹缺陷进行检测得到太赫兹时域光谱图， 分 析其内部变化； 实验过程中将拉伸数据实时导入电脑中进行监测， 根据实验数据进行MATLAB实时建模 分析， 得到其拉伸数据分布图。 6.如权利要求1所述的基于多源信息融合的复合电缆接头疲劳断裂寿命评估方法， 其 特征在于： 步骤S2.2的具体过程 为： 对样品进行不同时间、 不同温度下的实验， 实验过程中应用红外成像仪 ③和紫外成像 仪④进行实时监测， 并将数据导入电脑中； 并应用太赫兹时域光谱仪对该样品的裂纹缺陷 进行检测得到太赫兹时域 光谱图， 分析其内部变化； 步骤S2.3的具体过程 为： 对高温试验后的样品再接着进行拉伸实验， 设定拉伸的力矩大小、 拉伸频率、 拉伸时 长， 直至实验样品出现裂纹， 计算此时的拉伸次数； 应用太赫兹系统对裂纹缺陷进 行检测得 到太赫兹时域 光谱图， 分析其内部变化； 实验过程中将所有数据实时导入电脑中进行监测， 根据实验数据进行MATLAB实时建模 分析， 得到其拉伸数据分布图。 7.如权利要求1所述的基于多源信息融合的复合电缆接头疲劳断裂寿命评估方法， 其 特征在于： 步骤S2.4的具体过程 为： 对样品进行高温受潮实验时， 利用温湿度自动控制试验箱中的加湿设备在温度变化的 同时加湿或者排湿， 以保证样品在不同温湿度下进 行试验， 温湿度数据自动传输至电脑中； 实验过程中应用红外成像仪 ③和紫外成像仪 ④进行实时监测， 同时将数据导入电脑中； 步骤S2.5的具体过程 为： 对高温和受潮后的样品再接着进行拉伸实验， 设定拉伸的力矩大小、 拉伸频率、 拉伸时 长， 直至实验样品出现裂纹， 计算此时的拉伸次数， 并应用太赫兹系统对裂纹缺陷进 行检测 得到太赫兹时域 光谱图， 分析其内部变化； 实验过程中将拉伸数据实时导入电脑中进行监测， 根据实验数据进行MATLAB实时建模 分析， 得到其拉伸数据分布图。 8.如权利要求1所述的基于多源信息融合的复合电缆接头疲劳断裂寿命评估方法， 其 特征在于： 步骤S3中得 出的太赫兹透射和反射系数为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115127912 A 3