[发明专利]一种GIS设备温度场降阶快速仿真的方法

权利要求书

1.一种GIS设备温度场降阶快速仿真的方法，包括如下步骤：

步骤S1，根据考察对象的物理结构，建立考察对象的三维几何仿真模型，并利用有限元仿真软件对所建立的三维仿真模型进行多组工况仿真以获得多组三维温度场仿真分析的结果；

步骤S2，根据建立的三维几何仿真模型以及温度场三维仿真结果，通过特征点提取和特征点上温度信息数据关联，将温度场三维仿真结果提取为温度场一维数据组，即建立三维温度场与温度场一维数据组的降阶对应关系；

步骤S3，改变不同的输入条件通过步骤S1仿真，并根据步骤S2提取得到对应的输入一维数据组和温度场一维数据组构建训练样本库，构建训练模型并利用训练样本库的样本利用机器学习软件进行学习，生成降阶模型。

2.如权利要求1所述的一种GIS设备温度场降阶快速仿真的方法，其特征在于，于步骤S3后，还包括如下步骤：

步骤S4，选取一组在输入范围内的数据，通过降阶模型获得输出数据组，并将输出结果根据提取的特征点对应赋值到步骤S1建立的三维几何仿真模型上，根据温度分布的连续性，在所述三维几何仿真模型上反演出三维温度场分布；

步骤S5，选取一组在输入范围内的数据，对比其根据步骤S4得到的反演的三维温度场分布以及根据步骤S1得到的有限元仿真的三维温度场分布，获得两者温度场分布的误差，根据误差确定是否重新训练得到新的降阶模型。

3.如权利要求2所述的一种GIS设备温度场降阶快速仿真的方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：

步骤S100，根据考察对象GIS设备的物理结构，建立GIS设备进行有限元/有限体积法温度场仿真的仿真模型；

步骤S101，确定所述仿真模型的输入、输出，在有限元仿真软件中运行多组工况对所述仿真模型利用有限元/有限体积法进行温度场仿真，输出GIS设备的内部温度场分布。

4.如权利要求3所述的一种GIS设备温度场降阶快速仿真的方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：

步骤S200，根据步骤S1建立的三维几何仿真模型，根据实际模型的复杂程度拆分模型；

步骤S201，根据模型的几何特征，以内部导体中心线为轴，构建柱坐标系，在内部导体、外壳、绝缘子表面和气室模块内均取特征点，点由(l,r,θ)确定，其中l为柱坐标下的轴向位置，r为基准平面上的投影到坐标原点的距离，θ为投影点的方位角；

步骤S202，根据特征点的位置和步骤S1中的三维仿真分析结果，以特征点作为中间联系量，将三维仿真分析结果提取为一维数据组，建立三维仿真分析结果的三维温度场与一维数数剧组的降阶对应关系；

步骤S203，将仿真模型的输入转化为一维数据组I＝(u、i、e，T)，其中u为GIS三相电压有效值，i为GIS三相电流有效值，e为外界环境温度，T＝(t₁……t_k4)为GIS外壳温度传感器的测量值。

5.如权利要求4所述的一种GIS设备温度场降阶快速仿真的方法，其特征在于，步骤S3进一步包括：

步骤S300，改变不同的输入条件进行仿真，通过步骤S1获得相应的温度场分布计算结果，并根据步骤S2提取得到对应的输入一维数据组I和温度场一维数据组M，该一组(I，M)则构成一组训练库数据；

步骤S301，利用训练样本库，通过机器学习软件，对训练样本库的训练样本进行多次运行学习，建立输入一维数据组I和温度场一维数据组M的对应关系，将三维仿真降阶为可以用于系统仿真的一维模型，获得温度场仿真的降阶模型。

6.如权利要求5所述的一种GIS设备温度场降阶快速仿真的方法，其特征在于：于步骤S4中，选取一组在输入范围内的数据，通过所述降阶模型获得输出数据组，将输出结果根据提取的特征点对应赋值到步骤S1中建立的三维模型上，根据温度分布的连续性，利用线型插值的方式，在模型上反演出三维温度场分布。

7.如权利要求5所述的一种GIS设备温度场降阶快速仿真的方法，其特征在于：所述输出结果包含每个特征点坐标信息和相应温度信息。