[发明专利]一种空气间隙击穿电压预测方法

权利要求书

1.一种空气间隙击穿电压预测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：选取若干典型电极结构空气间隙，确定影响其击穿电压的因素，针对各影响因素，选择水平范围，生成因素水平执行表；其中，典型电极结构包括球、棒、板3种电极结构；所述击穿电压影响因素包括间隙类型、电极端部形状、间隙距离；间隙类型的3个水平指球-球、棒-板、棒-棒3种电极结构；电极端部形状的3个水平对于球-球间隙指3种球直径；

步骤2：选用能够考察上述因素各个水平的正交表，按照各试验号对应的试验条件依次进行击穿电压试验，记录试验时的大气环境条件及击穿电压试验值，对试验结果进行大气条件校正；

步骤3：对步骤2中得到的正交表中的典型电极结构空气间隙进行静电场计算，对高压电极施加上述击穿电压试验值，对低压电极和外包空气边界施加零电位，从静电场分布计算结果中提取表征空气间隙储能特征的电场分布参数；

步骤4：采用支持向量机建立空气间隙击穿电压预测模型，将步骤3中得到的电场分布参数作为预测模型的输入参量，以间隙在加载电压下是否击穿作为预测模型的输出参量，采用上述正交表中的典型电极结构空气间隙击穿电压试验数据对支持向量机模型进行训练，其中，预测模型的输出参量为空气间隙在加载电压下是否击穿，若击穿，则输出1；反之，则输出-1；支持向量机为支持向量分类机；采用支持向量机建立空气间隙击穿电压预测模型后，通过网格搜索法对支持向量机模型进行参数寻优，所述的参数包括惩罚系数和核函数参数；

步骤5：对待预测电极结构空气间隙施加给定电压，进行静电场计算并提取电场分布参数，将电场分布参数输入至上述经过训练后的支持向量机模型，通过预测得到其击穿电压；具体是：对待预测电极结构空气间隙施加电压初值U₀，若预测模型输出-1，则升高加载电压至U₀+dU，直至预测模型输出1，则此时的加载电压即为待预测电极结构空气间隙的击穿电压；反之，若预测模型输出1，则降低加载电压至U₀-dU，直至预测模型输出-1，从输出1至-1所对应的临界加载电压即为待预测电极结构空气间隙的击穿电压。

2.根据权利要求1所述的一种空气间隙击穿电压预测方法，其特征在于，所述的步骤3和步骤5中，电场分布参数包括电场强度、电场能量、能量密度、电场梯度、表面积、比例参数；所述的电场强度包括电场强度最大值及平均值，所述的电场梯度包括电场梯度最大值、最小值和平均值，所述的表面积指高压电极表面超过x%最大电场强度的区域面积；所述的比例参数包括电场畸变率，以及空气间隙不同空间位置的电场强度超过x%最大电场强度的区域所占的体积比例和相应的电场能量所占的比例。