[发明专利]一种基于分形理论的有机外绝缘表面形貌分析方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于分形理论的有机外绝缘表面形貌分析方法及装置，涉及电力系统技术领域。方法包括：获得测量平面内有机外绝缘表面扫描数据，并设置投影平面；根据迭代参数确定分形结构判断立方体；覆盖到投影平面，并确定投影面积是否大于测量平面在投影平面的投影面积；若小于等于，则进行投影平面分割，确定当前迭代参数对应的覆盖立方体数量，并更新迭代参数，并返回更新分形结构判断立方体；若大于，则根据各迭代参数对应的覆盖立方体数量和分形结构判断立方体的边长，确定一线性回归关系，得到斜率的绝对值，确定分形上限尺度；根据该分形上限尺度，确定有机外绝缘表面的分形维度。本发明能够实现对有机外绝缘表面形貌的分形特征的准确分析。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种基于分形理论的有机外绝缘表面形貌分析方法及装置。

背景技术

当前，由于我国能源区域与电力负荷区域呈逆向分布，因此大规模远距离输电是解决能源区域与电力负荷区域呈逆向分布的合理途径。在输电方式中，架空线路输电是最主要的方式。在架空线路输电领域中，需要应用大量的绝缘子，绝缘子是在机械上固定、电气上隔离高压导体的绝缘部件，高压电气设备中所有暴露在大气中的绝缘部分都属于高压外绝缘。绝缘子是架空输电线路的重要组成部分，架空输电线路的绝缘主要是外绝缘，一般采用有机材料构成的复合绝缘子。

由有机材料构成的复合绝缘子，如复合绝缘子的高温硫化硅橡胶表面具有优异的憎水性以及其特有的憎水迁移性是保证其优异电气性能的关键。一般而言，物质的表面憎水性是物质的表面形貌结构与物质的表面化学成分共同作用的结果。高温硫化硅橡胶的表面一般并非一个理想的平面，而是一个存在一定粗糙特征的具有复杂物理结构的表面。更具体地而言，高温硫化硅橡胶的表面是一个具体分形特征的表面。分形广泛地存在与自然界中，其定义为“一个粗糙或零碎的几何形状，可以分成数个部分，且每一部分都(至少近似地)是整体缩小后的形状”，分形具有自相似的性质，这有助于将分形理论应用于实际的物理结构表征和分析当中。对于一个分形表面，其表面憎水性随着表面分形维度的增加而增加，因此，就复合绝缘子用高温硫化硅橡胶而言，其表面的分形特征是有助于提升其憎水性的。换而言之，在分析高温硫化硅橡胶的表面憎水性时，有必要考虑该表面的表面分形特性。然而，在目前关于复合绝缘子表面憎水性的研究中，主要关注了表面化学成分对憎水性的影响，而关于表面形貌结构，特别是表面分形特性对憎水性的影响的研究尚不充分，这主要是因为针对有机外绝缘表面形貌的表征方法，特别是高温硫化硅橡胶表面分形特性分析方法的欠缺和不足所导致的。综上可知，寻找一种基于分形理论的可以适用于有机外绝缘表面形貌分形特性的分析方法是十分必要的。

发明内容

本发明的实施例提供一种基于分形理论的有机外绝缘表面形貌分析方法及装置，以解决现有技术中缺少对有机外绝缘表面形貌分形特征的分析的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于分形理论的有机外绝缘表面形貌分析方法，包括：

步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量平面内的有机外绝缘表面扫描数据，并确定进行扫描测量时的分辨率；

步骤2、设置一与所述测量平面的尺寸相同的投影平面；

步骤3、设置初始迭代参数和初始分形结构判断立方体，或者根据更新后的迭代参数，对分形结构判断立方体进行更新；所述初始分形结构判断立方体的体积为所述分辨率的立方；所述初始分形结构判断立方体能够覆盖在所述投影平面上，其覆盖所述投影平面的面积为所述分辨率的平方；

步骤4、通过分形结构判断立方体覆盖到所述投影平面，并确定分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积是否大于所述测量平面在所述投影平面的投影面积；若大于，则执行步骤8；若小于等于，则执行步骤5；