[发明专利]基于支持向量机回归的绝缘子闪络电压预测方法

说明书

本发明公开了一种基于支持向量机回归的绝缘子闪络电压预测方法，包括：计算沿面电场分布的特征参数值，记为输入量；计算测试绝缘子试样的闪络电压及其对应的击穿概率，记为输出量；预处理输入量及输出量数据；将预处理后的数据进行分类，分为训练集数据和测试集数据；将训练集数据录入支持向量机回归模型进行训练，训练过程中进行优化处理，得到训练结果最优的支持向量机回归模型；将测试集的输入量数据录入训练结果最优的支持向量机回归模型中进行验证，以验证后的模型预测绝缘子闪络电压。本发明预测过程简单，预测准确度高，有助于指导优化绝缘子气‑固绝缘结构，提高气体绝缘设备的经济性和可靠性。

技术领域

本发明属于GIS绝缘子绝缘设计及测试技术领域，具体涉及一种基于支持向量机回归的绝缘子闪络电压预测方法。

背景技术

SF₆气体绝缘金属封闭开关设备(Gas-insulated switchgear，GIS)具有占地面积小、受自然环境影响小、运行安全可靠、检修和维护周期长等优点，在国内外电力系统中得到了广泛应用。绝缘子在GIS中有机械支撑、电气绝缘和隔断气室的作用，是GIS的重要组成部分。运行故障统计结果表明，绝缘子沿面闪络是GIS系统故障的主要因素之一(占比30％以上)。随着超高压、特高压GIS设备的不断投入运营，GIS故障带来的经济损失和社会影响越来越大，系统对GIS的可靠性提出了更高要求。因此，优化GIS绝缘子绝缘结构设计、提高绝缘子闪络电压对提升超高压、特高压GIS的可靠性具有重大意义。

在发明创造过程中，发明人发现：气体绝缘系统需要绝缘部件来完成机械支撑、隔离电位、隔离气室的功能，因此考核气体绝缘系统的绝缘性能需要兼顾气隙与气-固界面的绝缘强度。其中，气隙中电场分布主要受电极结构影响，分布较为简单，可用最大电场强度和场不均匀系数简单表示；而绝缘子沿面的电场分布同时受到电极形状与绝缘子沿面形状的影响，沿面电场还包括平行于闪络路径的切向分量和垂直于闪络路径的法向分量，分布更为复杂。又因为气隙放电特性随机性较大，给绝缘设计带来很大困难：如果绝缘裕度过大，则会牺牲设备制造的经济性；如果考虑到设备制造的经济性，则运行过程的可靠性会降低。因此，有必要提出一种可靠的、包含闪络概率的绝缘子闪络电压预测方法，不仅为绝缘设计提供参考，还为设备制造的经济性和可靠性达到最优配合提供参考。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于支持向量机回归的绝缘子闪络电压预测方法。本发明主要采用如下技术方案：

一种基于支持向量机回归的绝缘子闪络电压预测方法，包括：

S1、根据已知绝缘子试样的几何尺寸，计算绝缘子试样的沿面电场分布，得到沿面电场分布的特征参数。

S2、根据特征参数的定义，计算沿面电场分布的特征参数值，记为输入量。

S3、计算测试绝缘子试样的闪络电压及其对应的击穿概率，记为输出量。

S4、预处理输入量及输出量数据。

S5、将预处理后的数据进行划分，分为训练集数据和测试集数据。

S6、将训练集数据录入支持向量机回归模型进行训练，训练过程中进行优化处理，得到训练结果最优的支持向量机回归模型。

S7、将测试集的输入量数据录入所述训练结果最优的支持向量机回归模型中进行验证，以验证后的模型预测绝缘子闪络电压。

与现有技术相比，本发明带来的有益技术效果是：

1、本发明采用的支持向量机回归方法为适用于小样本的机器学习方法，模型参数简单，参数优化效率高。

2、本发明采用的沿面电场分布的特征参数综合考虑了影响绝缘子放电起始、发展过程的气-固界面沿面合成电场强度及其切、法向分量的沿面分布特征，能够显著提高绝缘子闪络电压的预测精度。