本发明涉及高电压绝缘材料缺陷诊断，更具体的说是涉及一种考虑温度变化的交联聚乙烯电树发展特性评估方法及系统。
背景技术：
1、交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,xlpe)是主流的电缆绝缘材料，电树枝则是表征绝缘缺陷发展变化规律的重要指标，也是影响电缆可靠运行的重要因素，而研究表明温度会影响xlpe的电树枝形态。因此，通过对不同温度下的xlpe电树枝进行仿真分析有助于研究xlpe从劣化到击穿过程的发展特性。
2、基于非局部理论的相场法采用扩散界面概念描述界面，避开了理论上描述突变界面的困难，由于在描述微结构方面具有独到的优点，相场法在材料微裂纹的演化、晶粒生长以及铁性材料微结构演化方面等研究方向均取得应用。
3、国内利用相场法模拟击穿特性的研究仍然较少，西安交通大学开发的一款发明专利(申请号202310874778.4)，利用相场法仿真长距离气隙击穿特性，能够对不同尺度的气隙击穿过程进行仿真。但是，由于该发明的研究对象为气体电介质，考虑能量项仅有梯度能、静电能、击穿能。以上能量项仅适用于描述气体电介质的击穿过程，而不适用于固体电介质。
4、国内外针对固体电介质缺陷的电气性能仿真方法有：1)基于双极性载流子输运模型对空间电荷进行仿真模拟，该方法可以体现固体电介质局部放电的情况，但是不能直观反映电树枝形态。2)国内外学者也有利用相场法建立了介质损伤与演化相场模型研究不同类型复合结构的电树枝发展情况，但是这些仿真未关注温度对电树枝的影响。
5、目前，在电力电缆诊断领域，研究发现高温会显著影响聚合物材料的性能和可靠性，所以急需一种可以表征不同温度下xlpe电树枝发展特性的模拟方法。
6、因此，提出一种考虑温度变化的交联聚乙烯电树发展特性评估方法及系统，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种考虑温度变化的交联聚乙烯电树发展特性评估方法及系统，通过引入连续相场变量来表示材料从完好到完全损坏的相态，避开了基于局部理论的传统突变界面模型在描述材料微结构演化方面的困难，极大的提高了计算效率。
2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种考虑温度变化的交联聚乙烯电树发展特性评估方法，包括以下步骤：
4、s1、数据获取步骤：获取不同温度下交联聚乙烯的电气参数，并对获取的电气参数进行存储；
5、s2、模型建立步骤：构建几何模型，并确定几何模型的外施电压、边界条件以及环境温度；
6、s3、特性评估步骤：将s1中获取的对应温度下的电气参数输入至几何模型，通过相场法仿真得到不同温度下电树枝分布形态，考虑电气参数随温度的变化，对电树枝发展特性以及绝缘状态进行评估。
7、可选的，s1中获取不同温度下交联聚乙烯的电气参数包括：不同温度下交联聚乙烯的介电常数、电导率、临界击穿场强。
8、可选的，根据需要分析的温度，s3中将s1中获取的对应温度下的电气参数输入至s2中的几何模型，通过相场法来仿真得到电树枝分布形态具体为：
9、s301、根据输入的电气参数，求解电磁场物理场计算电场分布；
10、s302、基于s301得到的电场分布，计算梯度能、相分离能、静电能、焦耳热能以及应变能用以计算放电体系中的总能量函数；
11、s303、将步骤s302得到的放电体系总能量函数等效转化为相场变量驱动方程；
12、s304、依据步骤s303得到的相场变量驱动方程计算空间中的相场变量分布，得到电树枝分布形态。
13、可选的，s302中引入一种与时间t和空间p相关的相场变量s(p,t)来表示不同的相态，各能量项计算公式如下：
14、梯度能计算如下：
15、
16、其中，γ表示梯度能系数，表示梯度算子；
17、相分离能计算如下：
18、fsep(s(p,t))＝wcs(p,t)2(1-s(p,t))2 (4)
19、其中，wc为临界静电能密度；
20、静电能计算公式如下：
21、
22、其中，ε0代表真空介电常数；εr(p)为xlpe的相对介电常数；e(p,t)为t时刻xlpe的电场强度；
23、焦耳热能计算公式如下：
24、fjoule(p,t)＝pqdt (6)
25、其中，pq代表热功率；弹性能计算公式如下：
26、
27、其中，σm代表电场引起的机械应力，y(p)表示xlpe试样的弹性模量。
28、可选的，s303中放电体系总能量函数为：
29、f＝∫v[fgrad(s(p,t))+fsep(s(p,t))+felec(p,t)+fjoule(p,t)+fstrain(p,t)]dv(11)。
30、可选的，s303中相场变量驱动方程为：
31、
32、其中，l0是与界面迁移率有关的动力学系数，h(felec+fjoule+fstrain-fcritical)为heaviside单位阶跃函数，fcritical为xlpe耐受的最大能量密度。
33、一种考虑温度变化的交联聚乙烯电树发展特性评估系统，执行上述任一项的一种考虑温度变化的交联聚乙烯电树发展特性评估方法，包括依次连接的数据获取模块、模型建立模块、特性评估模块；其中，
34、数据获取模块，用于获取不同温度下交联聚乙烯的电气参数，并对获取的电气参数进行存储；
35、模型建立模块，用于构建几何模型，并确定几何模型的外施电压、边界条件以及环境温度；
36、特性评估模块，用于将获取的电气参数输入至几何模型来仿真得到电树枝分布形态，通过分析电树枝分布形态对电树枝发展特性进行评估。
37、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种考虑温度变化的交联聚乙烯电树发展特性评估方法及系统，具有以下有益效果：
38、(1)本发明通过引入连续相场变量来表示材料从完好到完全损坏的相态，避开了基于局部理论的传统突变界面模型在描述材料微结构演化方面的困难，极大的提高了计算效率；
39、(2)除此之外，本发明通过不同温度下xlpe的介电常数、电导率、临界击穿场强电气参数，计算相分离能、静电能、焦耳热能、梯度能以及应变能，分析静电场、热力场以及机械应力的共同作用，相较于研究气体电介质击穿方法中仅考虑静电能、梯度能以及相分离能，本发明考虑因素更为全面，适用于研究固体电介质电树枝发展特性，能够更为精准地描述xlpe电树枝发展特性；
40、(3)本发明考虑了不同温度下xlpe的电气参数的变化并以此作为切入点，研究不同温度下xlpe的电树枝发展特性，填补了国内外学者未考虑温度对固体电介质电树枝发展的空白。
1.一种考虑温度变化的交联聚乙烯电树发展特性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑温度变化的交联聚乙烯电树发展特性评估方法，其特征在于，s1中获取不同温度下交联聚乙烯的电气参数包括：不同温度下交联聚乙烯的介电常数、电导率、临界击穿场强。
3.根据权利要求1所述的一种考虑温度变化的交联聚乙烯电树发展特性评估方法，其特征在于，根据需要分析的温度，s3中将s1中获取的对应温度下的介电常数、电导率以及临界击穿场强电气参数输入至s2中的几何模型，通过相场法来仿真得到电树枝分布形态具体为：
4.根据权利要求3所述的一种考虑温度变化的交联聚乙烯电树发展特性评估方法，其特征在于，s302中引入一种与时间t和空间p相关的相场变量s(p,t)来表示不同的相态，各能量项计算公式如下：
5.根据权利要求3所述的一种考虑温度变化的交联聚乙烯电树发展特性评估方法，其特征在于，s303中放电体系总能量函数为：
6.根据权利要求3所述的一种考虑温度变化的交联聚乙烯电树发展特性评估方法，其特征在于，s303中相场变量驱动方程为：
7.一种考虑温度变化的交联聚乙烯电树发展特性评估系统，其特征在于，执行权利要求1-6任一项所述的一种考虑温度变化的交联聚乙烯电树发展特性评估方法，包括依次连接的数据获取模块、模型建立模块、特性评估模块；其中，
