[发明专利]一种介电响应扩展德拜模型的优化方法及系统

权利要求书

1.一种介电响应扩展德拜模型的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

选取介电响应复电容实部和虚部作为优化目标，基于最小二乘法并通过加权法将多目标优化问题转换为单目标优化问题，构建获得基于介电响应扩展德拜模型的优化目标函数；

基于所述优化目标函数，利用遗传算法对介电响应扩展德拜模型进行参数求解，获得粗略解；

基于所述优化目标函数，将所述粗略解作为初值，利用高斯-牛顿算法对介电响应扩展德拜模型进行参数优化，获得参数优化后的介电响应扩展德拜模型；

基于所述参数优化后的介电响应扩展德拜模型，利用拟合优度确定介电响应扩展德拜模型RC支路数，完成介电响应扩展德拜模型优化。

2.根据权利要求1所述的一种介电响应扩展德拜模型的优化方法，其特征在于，介电响应扩展德拜模型中，采用电阻与电容并联表征电介质的绝缘电阻和几何电容，再并联具有不同时间常数的阻容串联支路表征电介质中具有不同弛豫时间的极化过程，形成具有阻容并联与多支路阻容串联的混连支路。

3.根据权利要求1所述的一种介电响应扩展德拜模型的优化方法，其特征在于，所述选取介电响应复电容实部和虚部作为优化目标，基于最小二乘法并通过加权法将多目标优化问题转换为单目标优化问题，构建获得基于介电响应扩展德拜模型的优化目标函数的步骤具体包括：

复电容C^*为：

复电容的实部C'和虚部C”分别为：

其中，ω为电源角频率，C₀为几何电容，C₀为绝缘电阻，R_i、C_i为待优化的扩展德拜模型参数，下标i表示扩展德拜模型支路序号；

建立加权最小二乘优化目标函数为：

式中，C'_测和C”_测为实验测试所得介电响应不同频率下的复电容实部和虚部，ω_1i、ω_2i为各频率点权重，ω_1i＝1/C'_测(ω)，ω_2i＝1/C”_测(ω)；

通过构造特征评价函数，将多目标优化问题转换为单目标优化问题求解，评价函数为：

y＝ω_c1y₁+ω_c2y₂    (5)

其中，ω_C1和ω_C2为复电容实部和虚部的权重，设置ω_C1和ω_C2都为1；

将式(4)代入式(5)得到最终的优化目标函数：

将式(2)和式(3)带入式(6)，获得基于介电响应扩展德拜模型的优化目标函数为：

该函数是以R_i、C_i为变量的多元目标函数，简写为y＝f(R₁,R₂,…,R_n；C₁,C₂,…,C_n)。

4.根据权利要求3所述的一种介电响应扩展德拜模型的优化方法，其特征在于，通过对油纸绝缘进行频域介电谱测试，获得其复电容实部和虚部的测量值。

5.根据权利要求1所述的一种介电响应扩展德拜模型的优化方法，其特征在于，所述基于所述优化目标函数，利用遗传算法对介电响应扩展德拜模型进行参数求解，获得粗略解的步骤具体包括：

调用遗传算法函数，将基于介电响应扩展德拜模型的优化目标函数作为适应度函数；设置遗传算法函数中的种群个数N、终止进化代数T、交叉概率P_c和变异概率P_m值；

遗传算法函数在求得优化目标函数最小值时，获得粗略解。