[发明专利]一种油纸绝缘介电响应等效模型建模方法

权利要求书

1.一种油纸绝缘介电响应等效模型建模方法，包括以下步骤：

第一步、针对油纸绝缘的介电响应，建立扩展德拜模型基本结构，即将，具有一定结构的绝缘主体以及无损极化所体现出的总体电容量C₀、主要表征电介质的电导过程的表示绝缘电阻R₀、和具有各自松弛时间的多种弛豫极化行为的系列电阻R_i与系列电容C_i(i＝1,2…n)的串联结构，并联，建立起扩展德拜模型基本结构；

第二步、以上述扩展德拜模型为基础，以模型中的电阻、电容参数为待求解参数，以如下的FDS复电容实部C′(ω)、虚部C″(ω)为匹配目标，建立以下公式：

公式(1)：

公式(2)：

C₀代表测试对象的总体电容量，R₀则表示其绝缘电阻，电阻R_i，电容C_i代表极化支路中的电容与电阻，n表示扩展德拜模型中的支路数，ω表示FDS中的测试频点对应的频率；

第三步、采用Matlab计算机编程软件，以公式(1)和公式(2)为双目标，以FDS实测介电谱数据为参照，采用多目标布谷鸟搜索算法，搜寻扩展德拜模型中最优的模型参数集(C₀、R₀、R_i(i＝1,2…n)、C_i(i＝1,2…n))，使得采用这些模型参数，并根据(1)、式(2)计算出的复电容实部C′(ω)、虚部C″(ω)同实测C′(ω)、C″(ω)的总体误差达到最小；

第四步、根据计算出的模型参数集X＝[C₀、R₀、R_i(i＝1,2…n)，C_i(i＝1,2…n)]，将除了C₀、R₀所在的两支路之外的各极化支路按照支路的时间常数τ_i＝R_i×C_i大小排序，记时间常数最大的极化支路为1号，次最大的极化支路为2号，以此类推；并按照下式分别计算PDC中的去极化曲线I_d：

其中，τ_i为第i条极化支路的时间常数：τ_i＝R_i×C_i。上式中，I_d为极化电流测量阶段中的观察时间点；

第五步、分别计算第i号极化支路对的去极化电流分量将该去极化分量电流曲线和当前循环的去极化曲线I_d进行对比；将当前的I_d与I_di相减，判断该差值是否收敛于给定的阈值范围；

第六步、计算完毕，输出当前的计算结果X＝[C₀、R₀、R_i(i＝1,2…n)、C_i(i＝1,2…n)]；由于在上述方法步骤中，是首先采用FDS数据求解EDM参数，则使EDM参数首先匹配了FDS的高频段优势部分；随后，又从去极化电流曲线的尾部去对比该模型的计算值，如果不匹配，则需全部重新辨识参数，这就保证了EDM匹配了PDC曲线的低频信息。因此，上述方法充分利用了FDS与PDC两种数据，能够解决目前EDM的建模难以高精度同时匹配频域、时域介电响应测量结果的问题。

2.根据权利要求1所述的一种油纸绝缘介电响应等效模型建模方法，其特征在于第三步的具体步骤为：

1)令扩展德拜模型中的模型参数集(C₀、R₀、R_i(i＝1,2…n)、C_i(i＝1,2…n))为该算法中的待求解向量X。给定算法所需的参数：解的维数m，鸟窝的个数n，被发现的概率pa，最大迭代次数N，搜索域上下界ub和lb，初始档案Archive为空集(Archive＝[])，档案的最大容量ArchiveMax，小生境半径σ_share，迭代次数t＝0,随机生成m×n的初始鸟窝位置矩阵X0^(t)；

2)若t＜＝N，则转3)，否则，停止计算，输出Archive；

3)位置更新：通过levy飞行原则实现鸟窝位置的更新，得到新的鸟窝位置矩阵X1^(t)：

其中α＞0表示步长，表示点对点乘法；

4)适应度择优：合并X0^(t)与X1^(t)，得到m×2n的矩阵X′，按下式计算X′的适应度，

并从大到小进行排列，选出前n个对应的解，组成新的解矩阵，记为X2^(t)；

5)随机淘汰：对X2^(t)中每个解赋予一个随机的数ε_i，并根据淘汰概率Pa进行解的随机淘汰得到X3^(t)：

6)适应度择优：合并X2^(t)与X3^(t)得到m×2n的X″，按上述fitness的表达式计算X″的适应度，并从大到小排列，选出前n个对应的解，组成新的解矩阵，记为X4^(t)；

7)档案更新及预处理：将X4^(t)直接并入档案Archive，即Archive＝[Archive,X4^(t)]，对Archive进行去重复处理，并按Pareto支配关系，删除被支配的解，只保留非支配的解；

8)判断：若Archive中解的个数大于ArchiveMax(溢出)，转9)，否则转10)；

9)档案缩减：按照基于小生境技术的逐步档案缩减法对Archive进行缩减，直到档案不再溢出，再转10)；

10)令X0^(t)＝X4^(t)，t＝t+1，转2)。

在位置更新过程中采用的是levy飞行机制，令

其中伽马函数

再令u＝rand(m,1)×σ，v＝rand(m,1)，则步长因此，Levy飞行机制下的解的迭代格式即为：