检索结果-南通市图书馆

作者：徐闻婕武汉大学

学位级别：硕士

外绝缘优化设计一直是高压交直流输变电工程的重点关注问题,外绝缘设计的关键在于选择合理的间隙距离和间隙结构,使得输变电设备能安全稳定运行并具有较好的经济性。目前,空气间隙的外绝缘特性主要通过试验方法获得,而试验周期长、成本... 详细信息

外绝缘优化设计一直是高压交直流输变电工程的重点关注问题,外绝缘设计的关键在于选择合理的间隙距离和间隙结构,使得输变电设备能安全稳定运行并具有较好的经济性。目前,空气间隙的外绝缘特性主要通过试验方法获得,而试验周期长、成本高且无法穷举所有空气间隙,因此,有必要开展仿真计算和理论研究,对空气间隙击穿电压进行预测,用于指导实际输变电工程的外绝缘设计。在空气间隙击穿电压预测方面,主要有经验公式拟合、物理模型计算和人工智能预测等方法,但仍存在一些有待提高的方面,如:经验公式的适用范围小且误差较大;物理模型中关键参数取值不明确、难以在工程实际中使用;人工智能方法所需样本多、准确性有待提高等问题。因此,建立有效的击穿电压预测模型,准确预测击穿电压数据,对外绝缘空气间隙设计具有重要意义。本文提出了基于最短路径的典型电极空气间隙电场特征量,采用支持向量机(support vector machine,SVM)建立击穿电压预测模型,以电场特征量作为预测模型的输入,实现空气间隙的击穿电压预测。基于上述思路,对棒、板、球组成的典型电极空气间隙进行电场分析,分别提出了球-球类和棒-板类两种最短路径电场特征集,并采用SVM建立了击穿电压预测模型,对球隙、棒-板间隙和棒-棒间隙的工频击穿电压进行了预测,分析了不同样本选择方法和特征选择方法对击穿电压预测的影响,并结合相关试验数据,验证了本文所提出的方法的有效性。此外,对球-板长间隙和绝缘子(串)并联间隙进行了冲击放电电压预测,验证了本文所提出的预测方法在长间隙和工程间隙放电电压预测中的适用性。本文的主要内容和结论如下:(1)根据电场分布的不同,针对球-球类间隙和棒-板类间隙,分别从最短路径上提取了 38维和29维电场特征量,然后对本文使用的建模预测方法和数学工具SVM的原理进行了说明,最后介绍了预测模型的整体实现流程。(2)分别介绍了电场不均匀系数、聚类算法和主动学习算法三种训练样本选取方法的原理和实现步骤,并采用上述三种方法选定的训练样本集对SVM模型进行训练,完成了球隙的工频击穿电压预测,进行了误差分析,结果表明:三种样本选取方法均可实现球隙的击穿电压预测,且预测误差均在可接受的范围内,验证了三种样本选取方法的可行性和所提出的的预测方法的有效性。(3)介绍了相关性分析法、遗传算法和随机森林算法的特征选择原理,并采用上述三种方法对所定义的球-球类最短路径电场特征量进行特征选择,最后,采用简化后的电场特征量,对球隙的击穿电压进行了预测,对比了三种方法的特点和预测效果,结果表明:不进行特征选择与经过相关性分析法、遗传算法和随机森林算法三种特征选择方法进行特征选择后,测试样本预测结果的平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)分别为3.6%、1.7%、1.5%和3.2%,说明特征选择能简化特征集,并在一定程度上改进预测效果;三种特征选择方法中,相关性分析法和遗传算法的预测准确度相对较高,随机森林算法在小球径、短间距中的预测误差较大。(4)采用SVR模型和SVC模型分别对棒-板短间隙的工频击穿电压和球-板长间隙的50%操作冲击放电电压进行了预测,结果表明:对于棒-板间隙,采用9个训练样本即可实现33个测试样本的击穿电压准确预测;对于球-板长间隙,采用29维和17维电场特征量预测结果的MAPE分别为3.63%和4.61%,预测误差在工程允许范围内,说明本文所提出的棒-板间隙最短路径特征量和SVM预测方法在长空气间隙的放电电压预测方面有较好的预测效果,预测方法具有一定的推广性能。(5)采用所提出的方法分别对棒-棒短间隙的工频击穿电压和220kV架空输电线路绝缘子(串)并联间隙的50%雷电冲击放电电压进行了预测。对于棒-棒间隙,采用9个训练样本即可实现33个测试样本的击穿电压准确预测;对于220kV绝缘子(串)并联间隙,采用7个棒-棒间隙数据作为训练样本,建立SVR预测模型,8个测试样本预测结果的MAPE为4.07%,满足工程应用的要求,初步验证了本文所提出的预测方法在工程间隙放电电压预测中的适用性。

关键词：空气间隙击穿电压预测最短路径电场特征量支持向量机样本选择特征选择

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基于分段平均电场强度的短空气间隙击穿电压预测

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电气开关 2021年第1期59卷 55-58,87页

作者：谢鑫达陈少康董懿飞郑跃胜福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108

空气绝缘间隙在高压输电系统中广泛存在。为了实现短空气间隙的工频击穿电压准确预测,将空气间隙击穿路径上的分段平均电场强度作为输入量,间隙的工频击穿电压作为输出量,利用支持向量机建立击穿电压预测模型。通过分析空气间隙的分段... 详细信息

空气绝缘间隙在高压输电系统中广泛存在。为了实现短空气间隙的工频击穿电压准确预测,将空气间隙击穿路径上的分段平均电场强度作为输入量,间隙的工频击穿电压作为输出量,利用支持向量机建立击穿电压预测模型。通过分析空气间隙的分段平均电场强度特性,将空气间隙的击穿特性分为有突增现象和无突增两种,借助支持向量机对无突增现象的空气间隙击穿电压做预测,预测结果良好。该预测方法可为工程绝缘设计提供依据,减少耐压试验次数。

关键词：空气间隙分段平均电场强度支持向量机击穿电压预测

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基于CS-SVR模型的典型间隙击穿电压计算

基于CS-SVR模型的典型间隙击穿电压计算

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作者：格兴华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

长空气间隙的击穿电压是超特高压输变电工程外绝缘设计的重要依据。电极结构、气象条件、电压波形影响空气间隙击穿电压的大小,各因素对空气间隙击穿电压的影响较为复杂,存在复杂的耦合关系。目前,输变电工程的外绝缘设计主要通过工程... 详细信息

长空气间隙的击穿电压是超特高压输变电工程外绝缘设计的重要依据。电极结构、气象条件、电压波形影响空气间隙击穿电压的大小,各因素对空气间隙击穿电压的影响较为复杂,存在复杂的耦合关系。目前,输变电工程的外绝缘设计主要通过工程真型间隙的放电特性试验完成,尚无法利用完整的物理模型获取击穿电压,且常规的经验公式使用局限性较强、误差较大。机器学习算法对于处理多维非线性关系具有独特的优势,所以针对上述问题,本文提出了一种基于布谷鸟搜索算法（Cuckoo Search,CS）寻优支持向量回归（Support Vector Regression,SVR）算法模型的空气间隙击穿电压计算方法。基于棒-板、棒-棒间隙操作冲击试验数据,利用灰关联算法分析了间隙距离、温度、湿度、气压对棒-板、棒-棒空气间隙U50%的影响,得到了各影响因素与U50%的关联度排序。基于关联度计算结果,对比分析了棒-棒间隙关联度计算结果和棒-板间隙关联度计算结果,得到了棒-棒间隙的操作冲击放电电压分散性高于棒-板间隙的结论。基于CS-SVR算法模型,以间隙距离、空气温度、湿度、气压作为预测模型的输入,操作冲击U50%作为模型的输出,建立了棒-板、棒-棒间隙操作冲击U50%预测模型。通过该模型对选取的预测数据进行预测,预测结果与试验结果基本一致,并且效果优于气象校正结果。利用该模型计算了极端温湿度条件下的棒-板、棒-棒间隙操作冲击U50%,计算结果符合实际经验,为获取不同气象条件下的空气间隙击穿电压提供了新思路。基于CS-SVR算法模型,利用棒-板间隙与部分杆塔间隙操作冲击放电试验数据建立了杆塔间隙操作冲击U50%预测模型,模型以电场不均匀度特征量、间隙距离、气象条件作为输入,杆塔间隙操作冲击U50%作为输出。开展了±1100kV杆塔间隙操作冲击放电试验,得到了 10组杆塔间隙放电试验数据作为验证集对模型的有效性进行验证,证明了杆塔间隙操作冲击U50%预测模型的有效性,对获取工程间隙放电特性具有一定的指导意义。

关键词：空气间隙击穿电压预测 CS-SVR模型灰关联算法典型电极杆塔间隙操作冲击U50%

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