开关设备绝缘子操作过电压耐受能力分析方法及装置与流程

本技术涉及电力设备维护领域，具体是一种开关设备绝缘子操作过电压耐受能力分析方法及装置。

背景技术：

1、气体绝缘金属封闭开关设备（gas-insulated metal-enclosed switchgear，简称gis）因占地面积小、绝缘性能优异、抗环境干扰能力强等特点，被广泛应用于电力系统中。绝缘子作为gis设备的核心绝缘部件，其耐受操作过电压的能力直接决定了设备整体运行可靠性。在gis实际运行过程中，绝缘子常面临“稳态工频电压+操作冲击电压”的复杂叠加工况——操作冲击电压（如开关操作、故障清除等过程产生）会在工频电压基础上叠加，且冲击电压的幅值、极性、施加相位及工频电压水平均可能动态变化。

2、然而，现有的gis绝缘子操作过电压耐受能力核查方法存在明显局限性：传统方法多单独考核工频电压或操作冲击电压下的绝缘性能，未充分模拟“工频+冲击”的实际叠加工况；试验参数覆盖不全，对冲击极性、施加相位的影响考虑不足；数据采集维度单一，难以通过多参量特征综合判断绝缘失效规律。这些问题导致现有方法无法全面评估绝缘子在复杂工况下的真实耐受能力，可能遗漏潜在绝缘风险，影响gis设备运行安全性。

3、鉴于此，亟需一种能系统覆盖复杂叠加工况、多维度采集试验数据、精准分析耐受边界的核查方法，以解决现有技术中工况覆盖不全、评估精度不足的问题。

4、本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本技术提供一种开关设备绝缘子操作过电压耐受能力分析方法及装置，能够实现对气体绝缘金属封闭开关设备绝缘子操作过电压耐受能力的精细化、量化及可复用分析。

2、为解决上述技术问题，本技术提供以下技术方案：

3、第一方面，本技术提供一种开关设备绝缘子操作过电压耐受能力分析方法，包括：

4、对开关设备绝缘子施加预设幅值的稳态工频相电压及冲击电压，得到开关设备绝缘子局部放电过程中的多参量特征及闪络次数；其中，所述多参量特征包括特高频信号、超声信号、光信号及脉冲电流信号；

5、对所述多参量特征进行基于主成分分析的特征衍生处理，得到对应的状态特征；

6、对所述状态特征进行闪络概率拟合及时序特征拟合，得到对应的风险特征及趋势特征；

7、将所述状态特征、所述风险特征及所述趋势特征输入预先构建的支持向量机模型，得到开关设备绝缘子操作过电压的耐受能力。

8、进一步地，所述冲击电压包括正极性冲击电压及负极性冲击电压；所述对开关设备绝缘子施加预设幅值的稳态工频相电压及冲击电压，得到开关设备绝缘子局部放电过程中的多参量特征及闪络次数，包括：

9、对所述开关设备绝缘子施加幅值为基电压值的稳态工频相电压及幅值为所述基电压值的倍数的正极性操作冲击电压，得到对应的多参量特征及闪络次数；

10、对所述开关设备绝缘子施加幅值为基电压值的稳态工频相电压及幅值为所述基电压值的倍数的负极性操作冲击电压，得到对应的多参量特征及闪络次数；

11、对所述开关设备绝缘子施加幅值为1.1倍基电压值的稳态工频相电压及幅值为所述基电压值的倍数的正极性操作冲击电压，得到对应的多参量特征及闪络次数；

12、对所述开关设备绝缘子施加幅值为1.1倍基电压值的稳态工频相电压及幅值为所述基电压值的倍数的负极性操作冲击电压，得到对应的多参量特征及闪络次数；

13、对所述开关设备绝缘子施加幅值为1.2倍基电压值的稳态工频相电压及幅值为所述基电压值的倍数的正极性操作冲击电压，得到对应的多参量特征及闪络次数；

14、对所述开关设备绝缘子施加幅值为1.2倍基电压值的稳态工频相电压及幅值为所述基电压值的倍数的负极性操作冲击电压，得到对应的多参量特征及闪络次数。

15、进一步地，所述对所述多参量特征进行基于主成分分析的特征衍生处理，得到对应的状态特征，包括：

16、对所述多参量特征进行特征衍生，得到对应的衍生特征；

17、对所述衍生特征进行主成分分析，得到所述状态特征。

18、进一步地，所述衍生特征包括脉冲计数率、脉冲幅值统计量、频谱重心、声发射事件率、事件能量、主频频率、光脉冲计数率、峰值光强、积分光强及视在放电量；所述对所述多参量特征进行特征衍生，得到对应的衍生特征，包括：

19、对所述特高频信号进行小波变换及频谱分析，得到所述脉冲计数率、所述脉冲幅值统计量及所述频谱重心；

20、对所述超声信号进行短时傅里叶变换分析，得到所述声发射事件率、所述事件能量及所述主频频率；

21、对所述光信号进行离散数字信号处理，得到所述光脉冲计数率、所述峰值光强及所述积分光强；

22、对所述脉冲电流信号进行积分处理，得到所述视在放电量。

23、进一步地，所述对所述衍生特征进行主成分分析，得到所述状态特征，包括：

24、对所述衍生特征进行归一化处理，并构建对应的标准化特征矩阵；

25、计算所述标准化特征矩阵的协方差矩阵；

26、对所述协方差矩阵进行特征分解，得到特征向量矩阵；

27、将所述特征向量矩阵与所述标准化特征矩阵相乘，得到主成分得分矩阵；其中，所述主成分得分矩阵中的各主成分包括所述状态特征。

28、进一步地，所述对所述状态特征进行闪络概率拟合及时序特征拟合，得到对应的风险特征及趋势特征，包括：

29、将所述状态特征输入基于历史数据拟合的冲击电压与闪络概率关系模型，得到所述风险特征；

30、将所述状态特征输入基于历史数据拟合的特征时序趋势分析模型，得到所述趋势特征。

31、进一步地，预先构建支持向量机模型的步骤，包括：

32、采集历史数据，并进行数据清洗与标准化处理，得到训练数据；

33、分析所述训练数据的相关性，并进行特征选择与数据集划分；

34、根据特征选择的结果选定核函数类型，并采用网格搜索方式寻找模型最优参数组合；

35、用训练集数据对支持向量机模型进行拟合训练，通过求解优化问题构建最优的决策边界，并使用验证集对训练过程中的模型复杂度进行动态调整。

36、第二方面，本技术提供一种开关设备绝缘子操作过电压耐受能力分析装置，包括：

37、特征闪络生成单元，用于对开关设备绝缘子施加预设幅值的稳态工频相电压及冲击电压，得到开关设备绝缘子局部放电过程中的多参量特征及闪络次数；其中，所述多参量特征包括特高频信号、超声信号、光信号及脉冲电流信号；

38、状态特征生成单元，用于对所述多参量特征进行基于主成分分析的特征衍生处理，得到对应的状态特征；

39、风险趋势分析单元，用于对所述状态特征进行闪络概率拟合及时序特征拟合，得到对应的风险特征及趋势特征；

40、耐受能力确定单元，用于将所述状态特征、所述风险特征及所述趋势特征输入预先构建的支持向量机模型，得到开关设备绝缘子操作过电压的耐受能力。

41、第三方面，本技术提供一种电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述开关设备绝缘子操作过电压耐受能力分析方法的步骤。

42、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述开关设备绝缘子操作过电压耐受能力分析方法的步骤。

43、第五方面，本技术提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现所述开关设备绝缘子操作过电压耐受能力分析方法的步骤。

44、针对现有技术中的问题，本技术提供的开关设备绝缘子操作过电压耐受能力分析方法及装置，能够基于试验数据构建可复用的智能评估方法，其利用主成分分析方法进行数据降维，利用统计分布模型量化耐受边界，并引入时间序列分析预测参数趋势，最终通过支持向量机算法实现对绝缘子耐受能力的“强、中、弱”三档智能分类。该智能评估方法不仅能对判断结果客观量化，更具备良好的可移植性，可封装为标准化工具，用于同类型气体绝缘金属封闭绝缘子的快速状态评估与全寿命周期管理，显著提升了其工程应用价值。