应力锥的设计优化方法、装置、电子设备及存储介质

本发明涉及电力电缆，尤其涉及一种应力锥的设计优化方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、电缆中间接头作为重要的电缆附件，在电力线路中发挥着重要的接续作用，其运行状态关乎着电力系统的稳定性和可靠性。其中，电缆中间接头内部的电缆外半导电层切断处会产生集中电场，需要在电缆中间接头内部安装应力锥以均匀电缆中间接头内部的电场。

2、应力锥可以将电缆外半导电层上零电位的几何形状延伸至与应力锥的锥面形状一致，呈锥台状。由于应力锥呈现外扩的形状，保证了足够的绝缘厚度，同时电势沿着应力锥的锥面向外延伸，疏散了电缆外半导电层切断处的集中电场，从而可以在一定程度上降低电缆中间接头内部的最大电场强度，以保障电缆中间接头稳定运行。

3、根据上述可知，电缆中间接头内部的电场分布主要受应力锥的锥面形状影响。但在应力锥的设计阶段，大都依据经验确定应力锥的锥面曲线，进而确定应力锥的锥面形状，没有明确的计算标准，这就导致无法有效提升应力锥的电场疏散能力。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种应力锥的设计优化方法、装置、电子设备及存储介质，以解决相关技术中无法有效提升应力锥的电场疏散能力的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种应力锥的设计优化方法，包括：

3、获取电缆中间接头的内部结构参数，并基于所述内部结构参数，确定应力锥的增绕绝缘厚度的取值范围和锥面长度的取值范围；

4、获取预设的锥面曲线类型，根据所述预设的锥面曲线类型、所述增绕绝缘厚度的取值范围和所述锥面长度的取值范围，确定所述应力锥的最优锥面曲线，并根据所述最优锥面曲线确定所述应力锥的锥面形状；

5、其中，所述应力锥的最优锥面曲线的根部位置处的切线斜率最小。

6、在一种可能的实现方式中，所述预设的锥面曲线类型包括：二次函数-圆弧锥面曲线；

7、所述根据所述预设的锥面曲线类型、所述增绕绝缘厚度的取值范围和所述锥面长度的取值范围，确定所述应力锥的最优锥面曲线，包括：

8、根据所述增绕绝缘厚度的取值范围和所述锥面长度的取值范围，对应确定所述二次函数-圆弧锥面曲线中圆弧对应的角度取值范围；

9、根据所述二次函数-圆弧锥面曲线中圆弧对应的角度取值范围，确定所述应力锥对应的至少一个二次函数-圆弧锥面曲线；其中，各二次函数-圆弧锥面曲线的根部位置处的切线斜率均为零；

10、分别将各二次函数-圆弧锥面曲线带入预设的电缆中间接头模型进行有限元仿真分析，对应得到各二次函数-圆弧锥面曲线对应的电场强度，并将最小的电场强度对应的二次函数-圆弧锥面曲线，确定为所述应力锥的最优锥面曲线；

11、其中，所述电缆中间接头模型根据应力锥的锥面曲线，进行有限元仿真分析，确定电缆中间接头内部的电场强度。

12、在一种可能的实现方式中，根据所述增绕绝缘厚度的取值范围和所述锥面长度的取值范围，确定所述二次函数-圆弧锥面曲线中圆弧对应的角度取值范围，包括：

13、根据确定所述二次函数-圆弧锥面曲线中圆弧对应的角度取值范围；

14、其中，θ表示所述二次函数-圆弧锥面曲线中圆弧对应的角度的取值，rh表示所述应力锥的锥头曲率半径，l表示所述应力锥的锥面长度的取值，rn表示所述应力锥的增绕绝缘厚度的取值。

15、在一种可能的实现方式中，根据所述二次函数-圆弧锥面曲线中圆弧对应的角度取值范围，确定所述应力锥对应的至少一个二次函数-圆弧锥面曲线，包括：

16、以电缆中间接头内部的电缆导体的轴向对称轴与应力锥的根部位置处的垂线之间的交点作为坐标原点，并以应力锥的根部位置处的垂线作为y轴，以电缆导体的轴向对称轴作为x轴，建立坐标系；

17、根据确定所述应力锥对应的至少一个二次函数-圆弧锥面曲线；

18、其中，表示二次函数-圆弧锥面曲线的数学表达式，y表示二次函数-圆弧锥面曲线上的数据点对应的y轴上的数值，x表示二次函数-圆弧锥面曲线上的数据点对应的x轴上的数值，θ表示所述二次函数-圆弧锥面曲线中圆弧对应的角度的取值，ri表示电缆绝缘层半径，rn表示所述应力锥的增绕绝缘厚度的取值；rh表示所述应力锥的锥头曲率半径。

19、在一种可能的实现方式中，所述预设的锥面曲线类型包括：直线-圆弧锥面曲线；

20、所述根据所述预设的锥面曲线类型、所述增绕绝缘厚度的取值范围和所述锥面长度的取值范围，确定所述应力锥的最优锥面曲线，包括：

21、根据所述增绕绝缘厚度的取值范围和所述锥面长度的取值范围，对应确定所述直线-圆弧锥面曲线中圆弧对应的角度取值范围；

22、根据所述直线-圆弧锥面曲线中圆弧对应的角度取值范围，确定所述应力锥对应的至少一个直线-圆弧锥面曲线；

23、将根部位置处的切线斜率最小的直线-圆弧锥面曲线，确定为所述应力锥的最优锥面曲线。

24、在一种可能的实现方式中，所述根据所述增绕绝缘厚度的取值范围和所述锥面长度的取值范围，对应确定所述直线-圆弧锥面曲线中圆弧对应的角度取值范围，包括：

25、根据确定所述直线-圆弧锥面曲线中圆弧对应的角度取值范围；

26、其中，θ'表示所述直线-圆弧锥面曲线中圆弧对应的角度的取值，rh表示所述应力锥的锥头曲率半径，l表示所述应力锥的锥面长度的取值，rn表示所述应力锥的增绕绝缘厚度的取值。

27、在一种可能的实现方式中，根据所述直线-圆弧锥面曲线中圆弧对应的角度取值范围，确定所述应力锥对应的至少一个直线-圆弧锥面曲线，包括：

28、以电缆中间接头内部的电缆导体的轴向对称轴与应力锥的根部位置处的垂线之间的交点作为坐标原点，并以应力锥的根部位置处的垂线作为y轴，以电缆导体的轴向对称轴作为x轴，建立坐标系；

29、根据y'＝x'cotθ'+ri确定所述应力锥对应的至少一个直线-圆弧锥面曲线；

30、其中，y'＝x'cotθ'+ri表示直线-圆弧锥面曲线的数学表达式，y'表示直线-圆弧锥面曲线上的数据点对应的y轴上的数值，x'表示直线-圆弧锥面曲线上的数据点对应的x轴上的数值，ri表示电缆绝缘层半径。

31、在一种可能的实现方式中，在确定所述应力锥的最优锥面曲线之后，还包括：

32、改变所述最优锥面曲线中的锥头曲率半径，并将不同锥头曲率半径下的最优锥面曲线带入预设的电缆中间接头模型进行有限元仿真分析，对应得到不同锥头曲率半径下的最优锥面曲线对应的电场强度；

33、将最小电场强度对应的锥头曲率半径下的最优锥面曲线，确定为最终的最优锥面曲线。

34、第二方面，本发明实施例提供了一种应力锥的设计优化装置，包括：

35、获取模块，用于获取电缆中间接头的内部结构参数，并基于所述内部结构参数，确定应力锥的增绕绝缘厚度的取值范围和锥面长度的取值范围；

36、优化模块，用于获取预设的锥面曲线类型，根据所述预设的锥面曲线类型、所述增绕绝缘厚度的取值范围和所述锥面长度的取值范围，确定所述应力锥的最优锥面曲线，并根据所述最优锥面曲线确定所述应力锥的锥面形状；

37、其中，所述应力锥的最优锥面曲线的根部位置处的切线斜率最小。

38、第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

39、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

40、本发明实施例提供一种应力锥的设计优化方法、装置、电子设备及存储介质，通过应力锥的增绕绝缘厚度的取值范围、锥面长度的取值范围，以及预设的锥面曲线类型，设计优化应力锥的锥面曲线，并将锥面曲线的根部位置处的切线斜率最小的锥面曲线，确定为最优锥面曲线，进而确定应力锥的锥面形状。其中，锥面曲线的根部位置处的切线斜率越小，应力锥的电场疏散能力越强，通过增绕绝缘厚度的取值范围、锥面长度的取值范围，确定根部位置处的切线斜率最小的锥面曲线，进而确定应力锥的锥面形状，可以有效提升应力锥的电场疏散能力，降低电缆中介接头内部的最大电场强度。