[发明专利]一种气体介质的储能特征与放电电压预测方法

说明书

本发明涉及一种气体介质的储能特征与放电电压预测方法，采用空间尺度特征、时间尺度特征和环境因素特征表征绝缘结构的储能状态，空间尺度特征指绝缘结构的电场分布特征量，时间尺度特征指加载电压的波形特征量，环境因素特征指气体介质的气压、温度、湿度等。采用支持向量机建立放电电压预测模型，将储能特征经过归一化后作为模型的输入，将绝缘结构在加载电压下是否击穿（1或‑1）作为模型的输出，采用少量典型电极（球、棒、板）绝缘结构的放电电压试验数据对模型进行训练，预测得到其他绝缘结构在不同加载电压波形下的放电电压。本发明预测过程简单、准确性高，避免了复杂的气体放电过程研究，有助于指导电气设备的绝缘优化设计。

技术领域

本发明涉及气体放电领域，尤其涉及一种气体介质的储能特征与放电电压预测方法。

背景技术

气体介质(如空气、六氟化硫等)是电气设备常用的绝缘介质。目前，电气设备的绝缘设计主要依赖于试验验证，缺乏完善的绝缘设计理论体系，其根本原因是各类电介质的放电机理尚未完全被揭示，无法完全通过理论计算获取电介质的绝缘强度，许多实际的绝缘问题还必须通过高电压试验来解决。试验研究存在代价高、周期长的问题，且得出的放电电压与间隙距离等因素之间的经验公式往往只适用于特定的绝缘结构，对于复杂的绝缘结构，难以采用简单的几何参数对其进行完整的表征，一旦绝缘结构发生改变就需重复进行试验验证。此外，各类电介质在不同电压作用下的击穿机理各不相同，其放电物理过程都极其复杂，影响因素多种多样，且随机性极强，难以形成统一而准确的数学模型，现有的放电机理研究大都基于各种假说(对放电现象的解释)而展开，由于研究对象缺乏工程的可测可控性，研究结论难以直接指导电气设备的绝缘设计。

因此，探索电介质放电理论研究的新途径，以工程可测、可控的变量为研究对象，建立一般性的电介质放电电压预测模型，对于指导电气设备的绝缘设计，节省开发费用，缩短开发周期，提高电工装备的制造水平具有重要意义。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于，提出一种气体介质的储能特征与放电电压预测方法，通过计算手段获取气体介质的放电电压，从而支撑电气设备的绝缘设计。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种气体介质的储能特征与放电电压预测方法，其特征在于，基于以下定义：

气体介质的储能特征包括：

特征一：空间尺度特征，所述的空间尺度特征为绝缘结构的电场分布特征量，

特征二：时间尺度特征，时间尺度特征为加载电压的波形特征量，

特征三：环境因素特征，环境因素特征为气体介质的气压、温度、湿度；

所述的气体介质包括空气、六氟化硫、氮气。

该预测方法具体包括：

步骤1，基于支持向量机建立预测模型，将空间尺度特征、时间尺度特征和环境因素特征经过归一化后作为支持向量机模型的输入，将绝缘结构在加载电压下是否击穿(1或-1)作为支持向量机模型的输出。通过试验获取少量典型电极(球、棒、板)绝缘结构的放电电压U_b，分别定义[(1-a％)U_b，U_b)和[U_b，(1+a％)U_b]为放电区间(1)和未放电区间(-1)，其中，a％根据允许误差范围设定，采用上述典型电极绝缘结构的储能特征及其对应的输出(1或-1)对支持向量机模型进行训练，并通过优化算法对支持向量机模型进行参数优化。