[发明专利]一种改进的基于最短放电路径的击穿电压预测方法及装置

说明书

本发明提供了一种改进的基于最短放电路径的击穿电压预测方法及装置，属于高电压与绝缘技术领域。包括利用训练样本进行仿真计算以提取最短放电路径上关于电场积分比值的电场特征量，利用该有关电场积分比值的电场特征量训练得到最优SVC预测模型，对待预测空气间隙建立有限元仿真模型，并利用最优SVC预测模型对待预测空气间隙的击穿电压进行预测，不断调整所加载的预估电压直至间隙击穿。本发明由于只采用了电场积分比值相关的特征量作为电场特征量来构建模型，简化了电场特征量的选取，使得对空气间隙击穿电压的预测流程更为快捷。

技术领域

本发明属于高电压与绝缘技术领域，具体涉及一种改进的基于最短放电路径的击穿电压预测方法及装置。

背景技术

空气是输变电工程中应用最多的绝缘介质，空气间隙的击穿电压是电气设备绝缘设计的主要依据。现在基本要靠实验来获得空气间隙的击穿特性，但空气间隙击穿特性的试验研究存在周期长、代价高的问题。击穿电压的经验、半经验公式和物理模型的适用性和准确率有限，通过机器学习来预测空气间隙的击穿电压是长久以来希望达到的目标。

一些已知的技术提取了电极表面、放电通道、最短路径和整个区域上的电场特征量来预测间隙的击穿电压，但对于复杂的工程间隙，这些空间区域难以定义。虽然也有技术只在间隙的最短放电路径上提取电场特征量，但定义的特征量较为复杂，使得后续操作麻烦，容易出错。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在解决现有技术中基于最短放电路径的击穿电压预测方法定义的特征量较为复杂，操作麻烦的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种改进的基于最短放电路径的击穿电压预测方法，包括以下步骤：

建立训练样本的静电场仿真模型，加载包括击穿电压在内的若干个电压进行仿真计算并提取最短放电路径上的电场特征量，最短放电路径上的电场特征量定义为最短放电路径上大于指定电场强度值的电场积分占整个路径积分的比例；

基于最短放电路径上的电场特征量对支持向量分类机进行训练，得到最优SVC预测模型；

建立待预测空气间隙的有限元仿真模型，加载预估电压进行静电场计算并提取电场特征量，利用最优SVC预测模型的预测结果调整预估电压直至待预测空气间隙发生击穿。

进一步的，最短放电路径上的电场特征量具体包括：第一高压侧特征量、第二高压侧特征量、第一低压侧特征量和第二低压侧特征量；

第一高压侧特征量定义为最短放电路径上高压侧大于指定电场强度值的电场积分占整个路径积分的比例；

第二高压侧特征量定义为最短放电路径上高压侧对于指定电场强度值的电场积分占高压侧路径积分的比例；

第一低压侧特征量定义为最短放电路径上低压侧大于指定电场强度值的电场积分占整个路径积分的比例；

第二低压侧特征量定义为最短放电路径上低压侧对于指定电场强度值的电场积分占低压侧路径积分的比例。

进一步的，加载包括击穿电压在内的若干个电压具体为：

加载电压区间为[(1-a)U，(1+a)U]，步长为0.1aU的总计21个电压，其中U为击穿电压，a为常数，[(1-a)U，(1-0.1a)U]为耐受区间，记为-1；[U，(1+a)U]为击穿区间，记为1。

进一步的，加载预估电压进行静电场计算并提取电场特征量，利用最优SVC预测模型的预测结果调整预估电压直至待预测空气间隙发生击穿具体包括：

预估待预测空气间隙的击穿电压为V，设定待加载电压区间为[V_min，V_max]；