串接式绝缘子串的构建方法及串接式绝缘子串与流程

本技术属于电力传输，尤其涉及一种串接式绝缘子串的构建方法及串接式绝缘子串。

背景技术：

1、复合绝缘子凭借其质量轻、机械强度高以及优异的耐污闪性能，在高压、超高压及特高压输电线路中得到广泛应用。然而在实际运行中，由于复合绝缘子自身电容较低，易受金具、杆塔等杂散电容的影响，导致轴向电位分布呈现显著不均匀性。高压端金具附近区域常出现电场畸变和局部场强过高的现象，即使采取均压环布置和伞裙结构优化等措施，局部场强仍可能接近或超过电晕起始场强阈值，从而诱发持续电晕放电、局部温度升高以及硅橡胶材料的加速老化，严重威胁输电线路的长期安全运行。

2、在复合绝缘子高压端串接瓷绝缘子，利用其分压作用使复合绝缘子端部远离强电场区域，是改善端部电场分布的有效途径。但现有串接方案的设计主要依赖工程经验确定瓷绝缘子数量，并普遍采用具有固定介电常数的标准瓷绝缘子，未能系统考虑瓷绝缘子数量和介电常数对复合绝缘子表面场强以及瓷绝缘子自身内部场强的综合影响。

3、这种设计方式导致串接后的瓷绝缘子可能无法有效降低复合绝缘子表面最大场强，或者使瓷绝缘子内部场强超出安全范围，产生新的电气应力隐患，降低了构建得到的绝缘子串的可靠性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例提供了一种串接式绝缘子串的构建方法及串接式绝缘子串，以解决现有技术中绝缘子串的可靠性较低的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种串接式绝缘子串的构建方法，包括：

3、获取初始绝缘子串的仿真模型；所述初始绝缘子串包括接地杆塔、与接地杆塔连接的复合绝缘子、紧邻复合绝缘子的瓷绝缘子串以及紧邻所述瓷绝缘子串的高压导线，所述瓷绝缘子串包括若干个串接的瓷绝缘子；

4、根据所述仿真模型，以所述瓷绝缘子串中所述瓷绝缘子的数量和各个所述瓷绝缘子各自对应的介电常数为变量，并以最小化复合绝缘子的表面最大场强为目标函数，且以各个所述瓷绝缘子的内部最大场强均不超过预设的安全场强阈值为约束条件，构造并求解优化问题，得到所述优化问题的最优解；所述最优解包括所述瓷绝缘子的目标数量和各个所述瓷绝缘子各自对应的目标介电常数；

5、根据所述目标数量和各个所述目标介电常数，构建目标绝缘子串。

6、可选的，复合绝缘子的表面最大场强通过以下方式确定：

7、根据所述仿真模型，对复合绝缘子的电场进行有限元计算；

8、在对复合绝缘子的电场进行有限元计算的过程中，在复合绝缘子的目标硅橡胶材料与空气接触的界面内，选取最大电场作为复合绝缘子的表面最大场强；所述目标硅橡胶材料为复合绝缘子的高压端金具与复合绝缘子的高压端第一篇伞裙之间的绝缘结构区域内的硅橡胶材料。

9、可选的，所述根据所述仿真模型，对复合绝缘子的电场进行有限元计算，包括：

10、根据目标输电线路的电压等级，确定高压导线的工作电压；

11、以复合绝缘子的结构参数、各个所述瓷绝缘子的结构参数、高压导线的工作电压、接地杆塔的结构参数以及高压导线的结构参数作为所述仿真模型的输入边界条件，对复合绝缘子的电场进行有限元计算。

12、可选的，所述安全场强阈值通过以下方式确定：

13、获取所述瓷绝缘子的材料内部气孔的空气击穿场强；

14、根据用户对所述目标绝缘子串的可靠性需求，确定裕度系数；

15、根据所述空气击穿场强和所述裕度系数，确定所述安全场强阈值。

16、可选的，通过以下方式对所述优化问题进行求解：

17、根据所述瓷绝缘子串中所述瓷绝缘子的数量对所述瓷绝缘子串的制造成本和安装难度造成的影响程度，并结合所述瓷绝缘子串中所述瓷绝缘子的数量限制，确定若干个候选数量；

18、针对每个所述候选数量，构建并求解该候选数量对应的子优化问题，确定该候选数量对应的最优目标函数值，得到每个所述候选数量各自对应的所述最优目标函数值；

19、在各个所述候选数量中，选择对应所述最优目标函数值最小的所述候选数量确定为所述目标数量，并将所述目标数量对应的各个介电常数确定为各个所述目标介电常数。

20、可选的，所述构建并求解该候选数量对应的子优化问题，确定该候选数量对应的最优目标函数值，包括：

21、以该候选数量对应的各个所述瓷绝缘子各自对应的介电常数为变量，以最小化复合绝缘子的表面最大场强为目标函数，且以各个所述瓷绝缘子的内部最大场强均不超过所述安全场强阈值为约束条件，构建该候选数量对应的所述子优化问题；

22、在预设的可制造介电常数区间内，通过预设算法求解该候选数量对应的所述子优化问题，得到该候选数量对应的所述最优目标函数值；不同的所述候选数量对应的所述预设算法不同。

23、可选的，在所述通过预设算法求解该候选数量对应的所述子优化问题之后，还包括：

24、若该候选数量对应的所述子优化问题无解，则对所述可制造介电常数区间进行调整，和/或，增大该候选数量的数量重新求解该候选数量对应的所述子优化问题。

25、可选的，所述根据所述目标数量和各个所述目标介电常数，构建目标绝缘子串，包括：

26、分别获取各个所述目标介电常数各自对应的成品瓷绝缘子，若任意所述目标介电常数不存在对应的成品瓷绝缘子，则以预设电瓷为基体，并按照目标掺杂比例在所述基体中掺入钛酸锶粉末，得到掺杂瓷绝缘子；所述目标掺杂比例根据对应的所述目标介电常数确定，所述成品瓷绝缘子的数量与所述掺杂瓷绝缘子的数量之和为所述目标数量；

27、根据所述成品瓷绝缘子和所述掺杂瓷绝缘子各自对应的所述目标介电常数，对所述成品瓷绝缘子、所述掺杂瓷绝缘子、接地杆塔、复合绝缘子以及高压导线进行串接，得到所述目标绝缘子串。

28、可选的，所述目标绝缘子串中的接地杆塔与复合绝缘子连接，对应的所述目标介电常数最低的所述成品瓷绝缘子和/或所述掺杂瓷绝缘子与复合绝缘子紧邻，对应的所述目标介电常数最高的所述成品瓷绝缘子和/或所述掺杂瓷绝缘子与高压导线紧邻，并且各个所述成品瓷绝缘子和/或所述掺杂瓷绝缘子按照所述目标介电常数的大小顺序依次串接。

29、第二方面，本技术实施例提供一种串接式绝缘子串，串接式绝缘子串通过如第一方面任一项所述的串接式绝缘子串的构建方法构建得到。

30、第三方面，本技术实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面任一项所述的串接式绝缘子串的构建方法中的各步骤。

31、第四方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面任一项所述的串接式绝缘子串的构建方法中的各步骤。

32、第五方面，本技术实施例提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在显示设备上运行时，使得显示设备执行如上述第一方面任一项所述的串接式绝缘子串的构建方法中的各步骤。

33、本技术实施例提供的串接式绝缘子串的构建方法的有益效果为：

34、在本技术实施例提供的串接式绝缘子串的构建方法中，首先获取初始绝缘子串的仿真模型；初始绝缘子串包括接地杆塔、与接地杆塔连接的复合绝缘子、紧邻复合绝缘子的瓷绝缘子串以及紧邻瓷绝缘子串的高压导线，瓷绝缘子串包括若干个串接的瓷绝缘子；之后根据仿真模型，以瓷绝缘子串中瓷绝缘子的数量和各个瓷绝缘子各自对应的介电常数为变量，并以最小化复合绝缘子的表面最大场强为目标函数，且以各个瓷绝缘子的内部最大场强均不超过预设的安全场强阈值为约束条件，构造并求解优化问题，得到优化问题的最优解；最优解包括瓷绝缘子的目标数量和各个瓷绝缘子各自对应的目标介电常数；最后根据目标数量和各个目标介电常数，构建目标绝缘子串。

35、由于本方案是以最小化复合绝缘子的表面最大场强为目标函数，且以各个瓷绝缘子的内部最大场强均不超过预设的安全场强阈值为约束条件，构建并求解优化问题从而构建得到目标绝缘子串，因此通过本方案构建得到的目标绝缘子串不仅能够最小化复合绝缘子的表面最大场强，还能够保证各个瓷绝缘子的内部最大场强均不超过预设的安全场强阈值，提高了绝缘子串的可靠性。