CN109101716B - 一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法与装置，该方法包括：确定环境因素的若干个变量以及其水平值；根据所述若干个变量以及其水平值，采用正交法确定若干组工况组合；根据计算得到的伞裙的沿面路径电场强度和空气间隙路径电场强度,计算所述伞裙的沿面路径电场强度的极差和所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差；根据计算得到的两个电场强度的极差，计算所述变压器套管外绝缘电场的影响结果。该方法通过采用正交法对环境因素的干个变量以及其水平值进行工况组合，减少了在进行仿真研究时的仿真工况数据，简化计算过程，同时又可以得到不同环境因素相互之间对变压器套管外绝缘电场造成的影响程度。
Description
技术领域
本发明涉及变压器套管技术领域，尤其涉及一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法。
背景技术
我国南方电气设备外绝缘主要受暴雨、污秽等恶劣气候环境影响，经过大范围地调整绝缘设备爬电距离之后，污秽闪络事故已大量减少，南方大范围的强降雨天气已成为外绝缘设备稳定可靠运行的主要影响因素。近年来，已有大量学者和机构通过对复合支柱绝缘子和线路绝缘子的淋雨闪络问题进行研究，过人工淋雨试验得到的闪络电压来分析直流系统用外绝缘设备的淋雨闪络特性，表明优化外绝缘伞裙参数可有效提高外绝缘设备的淋雨闪络特性；为了研究交流系统用变压器瓷套管的淋雨闪络特性，需对其进行大量的人工淋雨试验。由于变压器瓷套管结构复杂，材料成本高，制作工艺复杂，试验所需套管试品的成本高昂。
现有通过仿真方法优化试品伞裙参数，减少套管试品数量和试验次数，但是，大多数仿真研究皆采用控制变量法，在环境影响因素较多的情况下，仿真工作量大，且无法考虑各环境影响因素相互之间对变压器套管外绝缘电场造成的影响程度。
发明内容
本发明的目的是提供一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法与装置，在进行仿真研究时可以减少仿真工况数据，简化计算过程，同时可以得到不同环境因素相互之间对变压器套管外绝缘电场造成的影响程度。
本发明实施例提供一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法，包括：
确定环境因素的若干个变量以及其水平值；其中，每个变量对应若干个水平值；
根据所述若干个变量以及其水平值，采用正交法确定若干组工况组合；
根据每一组工况组合，对预先建立的变压器套管全尺寸基准模型进行调整，得到若干个不同类型的变压器套管调整模型；其中,所述变压器套管基准模型包括伞裙；
对每一个所述变压器套管调整模型进行频域仿真计算，得到不同伞裙的沿面路径电场强度以及空气间隙路径电场强度；
根据所述伞裙的沿面路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差；
根据所述伞裙的空气间隙路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差；
根据所述每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差和所述每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差，计算所述变压器套管外绝缘电场的影响结果。
优选地，所述若干个变量包括雨帘数量、雨帘占空比、水膜厚度和雨水电导率。
优选地，所述变压器套管全尺寸基准模型包括：
根据伞裙、导电杆、内绝缘电容芯子、均压环、法兰、升高座、金属附件、均压罩和油箱，建立所述变压器套管全尺寸基准模型；
其中，所述伞裙包括若干个伞裙单元，所述伞裙单元包括一个小伞和一个大伞；所述小伞和所述大伞在结构上依次排布。
优选地，所述根据每一组工况组合，对预先建立的变压器套管全尺寸基准模型进行调整，得到若干个不同类型的变压器套管调整模型,具体包括:
采用控制变量法，控制干弧距离、伞伸出、伞伸出差和倾斜角度不变，根据所述若干组工况组合进行调整,，建立不同类型的变压器套管调整模型。
优选地，所述对每一个所述变压器套管调整模型进行频域仿真计算，得到不同伞裙的沿面路径电场强度以及空气间隙路径电场强度,具体包括：
对每一个所述变压器套管调整模型进行50Hz频域仿真计算，得到不同伞裙的沿面路径电场强度；
根据公式
对所述不同伞裙的沿面路径电场强度进行派生值计算，得到所述变压器套管调整模型的沿面路径电场强度；
其中，E1为在50Hz频域仿真计算下得到的沿面路径电场强度，L为沿面路径，s为沿面路径弧长。
优选地，所述对每一个所述变压器套管调整模型进行频域仿真计算，得到不同伞裙的沿面路径电场强度以及空气间隙路径电场强度，还包括：
对每一个所述变压器套管调整模型进行50Hz频域仿真计算，得到不同伞裙的空气间隙路径电场强度；
根据公式
对所述不同伞裙的空气间隙路径电场强度进行派生值计算，得到所述变压器套管调整模型的空气间隙路径电场强度；
其中，E2为在50Hz频域仿真计算下得到的空气间隙路径电场强度，l为空气间隙路径，s’为空气间隙路径弧长。
优选地，所述根据所述伞裙的沿面路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差，具体包括：
根据公式Esurf＝(EL1+EL2+…+ELn)/n，对每一组工况组合下的伞裙沿面路径电场强度进行计算，得到若干个第一平均值；其中，每一个第一平均值对应一组工况下伞裙沿面路径电场强度；
其中，EL1、EL2、…、ELn分别为同一组工况下伞裙的第一条沿面路径电场强度、第二条沿面路径电场强度、…、第n条沿面路径电场强度；
在同一变量下同一水平值对所述第一平均值进行平均计算，得到若干个第二平均值；其中，每个第二平均值对应所述变量的一个水平值；
根据公式Ri＝(Emax-Emin)/m,计算每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差；
其中Ri表示工况组合中第i个变量的极差，Emax为所述若干个第二平均值中的最大值，Emin为所述若干个第二平均值中的最小值，m为在同一变量下所述同一水平值出现的次数。
优选地，所述根据所述伞裙空气间隙路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙空气间隙路径电场强度的极差,具体包括：
根据公式E’surf＝(E’l1+E’l2+…+E’ln)/n，对每一组工况组合下的伞裙空气间隙路径电场强度进行计算，得到若干个第一平均值；其中，每一个第一平均值对应一组工况下伞裙空气间隙路径电场强度；
其中，E’l1、E’l2、…、E’ln分别为同一组工况下伞裙的第一条空气间隙路径电场强度、第二条空气间隙路径电场强度、…、第n条空气间隙路径电场强度；
其中，E’l1、E’l2、…、E’ln分别为同一组工况下伞裙的第一条空气间隙路径电场强度、第二条空气间隙路径电场强度、…、第n条空气间隙路径电场强度；
在同一变量下同一水平值对所述第一平均值进行平均计算，得到若干个第二平均值；其中，每个第二平均值对应所述变量的一个水平值；
根据公式R’i＝(E’max-E’min)/m,计算每个环境因素变量中伞裙空气间隙路径电场强度的极差；
其中R’i表示工况组合中第i个变量的极差，E’max为所述若干个第二平均值中的最大值，E’min为所述若干个第二平均值中的最小值，m为在同一变量下所述同一水平值出现的次数。
优选地，所述变压器套管外绝缘电场的影响结果包括：当所述环境因素变量中伞裙沿面路径电场强度的极差越大时，所述环境因素变量对所述变压器套管外绝缘电场影响越大；当所述环境因素变量中伞裙空气间隙路径电场强度的极差越大时，所述环境因素变量对所述变压器套管外绝缘电场影响越大。
本发明实施例还提供一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真装置，包括：
变量模块，用于确定环境因素的若干个变量以及其水平值；其中，每个变量对应若干个水平值；
工况组合模块，用于根据所述若干个变量以及其水平值，采用正交法确定若干组工况组合；
变压器套管调整模型模块，用于根据每一组工况组合，对预先建立的变压器套管全尺寸基准模型进行调整，得到若干个不同类型的变压器套管调整模型；其中,所述变压器套管基准模型包括伞裙；
频域仿真计算模块，用于对每一个所述变压器套管调整模型进行频域仿真计算，得到不同伞裙的沿面路径电场强度以及空气间隙路径电场强度；
沿面路径电场强度的极差计算模块，用于根据所述伞裙的沿面路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差；
空气间隙路径电场强度的极差计算模块，用于根据所述伞裙的空气间隙路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差；
变压器套管外绝缘电场的影响结果计算模块，用于根据所述每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差和所述每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差，计算所述变压器套管外绝缘电场的影响结果。
相对于现有技术，本发明实施例提供的一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法的有益效果在于：所述变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法，包括：确定环境因素的若干个变量以及其水平值；其中，每个变量对应若干个水平值；根据所述若干个变量以及其水平值，采用正交法确定若干组工况组合；根据每一组工况组合，对预先建立的变压器套管全尺寸基准模型进行调整，得到若干个不同类型的变压器套管调整模型；其中,所述变压器套管基准模型包括伞裙；对每一个所述变压器套管调整模型进行频域仿真计算，得到不同伞裙的沿面路径电场强度以及空气间隙路径电场强度；根据所述伞裙的沿面路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差；根据所述伞裙的空气间隙路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差；根据所述每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差和所述每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差，计算所述变压器套管外绝缘电场的影响结果。该方法通过采用正交法对环境因素的干个变量以及其水平值进行工况组合，减少了在进行仿真研究时的仿真工况数据，简化计算过程，同时又可以得到不同环境因素相互之间对变压器套管外绝缘电场造成的影响程度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法的变压器套管全尺寸基准模型；
图3是本发明实施例提供的一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法的单个伞裙单元中沿面路径和空气间隙路径示意图；
图4是本发明实施例提供的一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，其是本发明实施例提供的一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法的流程图，所述变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法，包括：
S100：确定环境因素的若干个变量以及其水平值；其中，每个变量对应若干个水平值；
S200：根据所述若干个变量以及其水平值，采用正交法确定若干组工况组合；
S300：根据每一组工况组合，对预先建立的变压器套管全尺寸基准模型进行调整，得到若干个不同类型的变压器套管调整模型；其中,所述变压器套管基准模型包括伞裙；
S400：对每一个所述变压器套管调整模型进行频域仿真计算，得到不同伞裙的沿面路径电场强度以及空气间隙路径电场强度；
S500：根据所述伞裙的沿面路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差；
S600：根据所述伞裙的空气间隙路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差；
S700：根据所述每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差和所述每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差，计算所述变压器套管外绝缘电场的影响结果。
在一种可选的实施例中，S100：确定环境因素的若干个变量以及其水平值；其中，每个变量对应若干个水平值，具体包括:
所述若干个变量包括雨帘数量、雨帘占空比、水膜厚度和雨水电导率；
优选地，所述若干个水平值为4个；其中，每一个所述水平值出现的次数为4次。
在一种可选的实施例中，S200：根据所述若干个变量以及其水平值，采用正交法确定若干组工况组合，具体包括：
采用所述雨帘数量、所述雨帘占空比、所述水膜厚度和所述雨水电导率以及其水平值得到若干组工况组合表，如下表所示:
在一种可选的实施例中，S300：根据每一组工况组合，对预先建立的变压器套管全尺寸基准模型进行调整，得到若干个不同类型的变压器套管调整模型；其中,所述变压器套管基准模型包括伞裙，具体包括：
根据伞裙、导电杆、内绝缘电容芯子、均压环、法兰、升高座、金属附件、均压罩和油箱，建立所述变压器套管全尺寸基准模型；
其中，所述伞裙包括若干个伞裙单元，所述伞裙单元包括一个小伞和一个大伞；所述小伞和所述大伞在结构上依次排布。
在本实施例中，请参阅图2，其是本发明实施例提供的一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法的变压器套管全尺寸基准模型；优选地，所述变压器套管全尺寸基准模型为500kV交流变压器套管全尺寸基准模型；优选地，所述小伞和所述大伞的伞间距为80mm，所述大伞伸出为80mm，所述小伞伸出为60mm，所述大伞和所述小伞的伸出差为20mm，所述小伞上表面倾角为18°，所述小伞下表面倾角为10°；优选地，所述大伞的倾斜角度与所述小伞的倾斜角度一致，干弧距离为4925mm，爬电距离为29120mm；在所述导电杆和最内层电容层加载318kV电压，在所述法兰、所述油箱和最外层电容层接地。
在一种可选的实施例中，所述根据每一组工况组合，对预先建立的变压器套管全尺寸基准模型进行调整，得到若干个不同类型的变压器套管调整模型,具体包括:
采用控制变量法，控制干弧距离、伞伸出、伞伸出差和倾斜角度不变，根据所述若干组工况组合进行调整,建立不同类型的变压器套管调整模型；
在本实施例中，根据工况组合表，可以建立16种不同类型的变压器套管调整模型。
在一种可选的实施例中，S400：对每一个所述变压器套管调整模型进行频域仿真计算，得到不同伞裙的沿面路径电场强度以及空气间隙路径电场强度，具体包括：
对每一个所述变压器套管调整模型进行50Hz频域仿真计算，得到不同伞裙的沿面路径电场强度；
根据公式
对所述不同伞裙的沿面路径电场强度进行派生值计算，得到所述变压器套管调整模型的沿面路径电场强度；
其中，E1为在50Hz频域仿真计算下得到的沿面路径电场强度，L为沿面路径，s为沿面路径弧长。
在本实施例中，请参阅图3，每一个变压器套管调整模型的伞裙沿面路径有若干条，分别设为L1、L2、…、Ln，则所述L1、L2、…、Ln对应的沿面路径电场强度分别为EL1、EL2、…、ELn；其中，L1、L2、…、Ln分别为第1伞顶端到第2伞顶端的沿面路径、第2伞顶端到第3伞顶端的的沿面路径、…、第n伞顶端到第n+1伞顶端的的沿面路径；所述第1伞、第2伞、…、第n伞在结构上依次排布。
在一种可选的实施例中，所述对每一个所述变压器套管调整模型进行频域仿真计算，得到不同伞裙的沿面路径电场强度以及空气间隙路径电场强度，还包括：
对每一个所述变压器套管调整模型进行50Hz频域仿真计算，得到不同伞裙的空气间隙路径电场强度；
根据公式
对所述不同伞裙的空气间隙路径电场强度进行派生值计算，得到所述变压器套管调整模型的空气间隙路径电场强度；
其中，E2为在50Hz频域仿真计算下得到的空气间隙路径电场强度，l为空气间隙路径，s’为空气间隙路径弧长。
在本实施例中，请参阅图3，每一个变压器套管调整模型中的伞裙有若干个伞裙单元，每一个伞裙单元结构相同，所述每一个伞裙单元有3条空气间隙路径，分别设为l1、l2和l3，则所述l1、l2和l3对应的空气间隙路径电场强度分别为El1’、El2’和El3’；其中l1’为第一伞裙单元的大伞顶端到第二伞裙单元的小伞顶端最短的空气间隙路径，l2’为所述第二伞裙单元的小伞顶端到第二伞裙的大伞顶端最短的空气间隙路径，l3’为所述第一伞裙单元的大伞顶端的顶端到所述第二伞裙的大伞顶端最短的空气间隙路径。
在一种可选的实施例中，S500：根据所述伞裙的沿面路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差，具体包括：
根据公式Esurf＝(EL1+EL2+…+ELn)/n，对每一组工况组合下的伞裙沿面路径电场强度进行计算，得到若干个第一平均值；其中，每一个第一平均值对应一组工况下伞裙沿面路径电场强度；
其中，EL1、EL2、…、ELn分别为同一组工况下伞裙的第一条沿面路径电场强度、第二条沿面路径电场强度、…、第n条沿面路径电场强度；
在同一变量下同一水平值对所述第一平均值进行平均计算，得到若干个第二平均值；其中，每个第二平均值对应所述变量的一个水平值；
根据公式Ri＝(Emax-Emin)/m,计算每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差；
其中Ri表示工况组合中第i个变量的极差，Emax为所述若干个第二平均值中的最大值，Emin为所述若干个第二平均值中的最小值，m为在同一变量下所述同一水平值出现的次数。
在本实施例中,为了减少数据的计算量，取n＝8,选取所述变压器套管调整模型的前8条沿面路径；取m＝4。
在一种可选的实施例中，S600：根据所述伞裙的空气间隙路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差，具体包括:
根据公式E’surf＝(E’l1+E’l2+…+E’ln)/n，对每一组工况组合下的伞裙空气间隙路径电场强度进行计算，得到若干个第一平均值；其中，每一个第一平均值对应一组工况下伞裙空气间隙路径电场强度；
其中，E’l1、E’l2、…、E’ln分别为同一组工况下伞裙的第一条空气间隙路径电场强度、第二条空气间隙路径电场强度、…、第n条空气间隙路径电场强度；
在同一变量下同一水平值对所述第一平均值进行平均计算，得到若干个第二平均值；其中，每个第二平均值对应所述变量的一个水平值；
根据公式R’i＝(E’max-E’min)/m,计算每个环境因素变量中伞裙空气间隙路径电场强度的极差；
其中R’i表示工况组合中第i个变量的极差，E’max为所述若干个第二平均值中的最大值，E’min为所述若干个第二平均值中的最小值，m为在同一变量下所述同一水平值出现的次数。
在本实施例中,为了减少数据的计算量，取n＝24,即选取所述变压器套管调整模型伞裙中的前8个伞裙单元；取m＝4。
在一种可选的实施例中，S700：根据所述每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差和所述每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差，计算所述变压器套管外绝缘电场的影响结果，具体包括：
当所述环境因素变量中伞裙沿面路径电场强度的极差越大时，所述环境因素变量对所述变压器套管外绝缘电场影响越大；
当所述环境因素变量中伞裙空气间隙路径电场强度的极差越大时，所述环境因素变量对所述变压器套管外绝缘电场影响越大。
请参阅图4，其是本发明实施例提供的一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真装置的流程图，所述变压器套管外绝缘电场的影响仿真装置，包括：
变量模块1，用于确定环境因素的若干个变量以及其水平值；其中，每个变量对应若干个水平值；
工况组合模块2，用于根据所述若干个变量以及其水平值，采用正交法确定若干组工况组合；
变压器套管调整模型模块3，用于根据每一组工况组合，对预先建立的变压器套管全尺寸基准模型进行调整，得到若干个不同类型的变压器套管调整模型；其中,所述变压器套管基准模型包括伞裙；
频域仿真计算模块4，用于对每一个所述变压器套管调整模型进行频域仿真计算，得到不同伞裙的沿面路径电场强度以及空气间隙路径电场强度；
沿面路径电场强度的极差计算模块5，用于根据所述伞裙的沿面路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差；
空气间隙路径电场强度的极差计算模块6，用于根据所述伞裙的空气间隙路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差；
变压器套管外绝缘电场的影响结果计算模块7，用于根据所述每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差和所述每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差，计算所述变压器套管外绝缘电场的影响结果。
在一种可选的实施例中，变量模块1包括:
变量单元，用于确定所述若干个变量包括雨帘数量、雨帘占空比、水膜厚度和雨水电导率；
水平值单元，用于确定所述若干个水平值为4个；其中，每一个所述水平值出现的次数为4次。
在一种可选的实施例中，工况组合模块2包括：
组合单元，用于采用所述雨帘数量、所述雨帘占空比、所述水膜厚度和所述雨水电导率以及其水平值得到若干组工况组合表。
在一种可选的实施例中，变压器套管调整模型模块3包括：
变压器套管全尺寸基准模型单元，用于根据伞裙、导电杆、内绝缘电容芯子、均压环、法兰、升高座、金属附件、均压罩和油箱，建立所述变压器套管全尺寸基准模型；
其中，所述伞裙包括若干个伞裙单元，所述伞裙单元包括一个小伞和一个大伞；所述小伞和所述大伞在结构上依次排布。
变压器套管调整模型单元，用于采用控制变量法，控制干弧距离、伞伸出、伞伸出差和倾斜角度不变，根据所述若干组工况组合进行调整,，建立不同类型的变压器套管调整模型；
在一种可选的实施例中，频域仿真计算模块4包括：
沿面路径电场强度计算单元，用于对每一个所述变压器套管调整模型进行50Hz频域仿真计算，得到不同伞裙的沿面路径电场强度；
沿面路径电场强度派生值计算单元，用于根据公式
对所述不同伞裙的沿面路径电场强度进行派生值计算，得到所述变压器套管调整模型的沿面路径电场强度；
其中，E1为在50Hz频域仿真计算下得到的沿面路径电场强度，L为沿面路径，s为沿面路径弧长。
空气间隙路径电场强度计算单元，用于对每一个所述变压器套管调整模型进行50Hz频域仿真计算，得到不同伞裙的空气间隙路径电场强度；
空气间隙路径电场强度派生值计算单元，用于根据公式
对所述不同伞裙的空气间隙路径电场强度进行派生值计算，得到所述变压器套管调整模型的空气间隙路径电场强度；
其中，E2为在50Hz频域仿真计算下得到的空气间隙路径电场强度，l为空气间隙路径，s’为空气间隙路径弧长。
在一种可选的实施例中，沿面路径电场强度的极差计算模块5包括：
沿面路径电场强度第一平均值计算单元，用于根据公式Esurf＝(EL1+EL2+…+ELn)/n，对每一组工况组合下的伞裙沿面路径电场强度进行计算，得到若干个第一平均值；其中，每一个第一平均值对应一组工况下伞裙沿面路径电场强度；
其中，EL1、EL2、…、ELn分别为同一组工况下伞裙的第一条沿面路径电场强度、第二条沿面路径电场强度、…、第n条沿面路径电场强度；
沿面路径电场强度第二平均值计算单元，用于在同一变量下同一水平值对所述第一平均值进行平均计算，得到若干个第二平均值；其中，每个第二平均值对应所述变量的一个水平值；
沿面路径电场强度的极差计算单元，用于根据公式Ri＝(Emax-Emin)/m,计算每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差；
其中Ri表示工况组合中第i个变量的极差，Emax为所述若干个第二平均值中的最大值，Emin为所述若干个第二平均值中的最小值，m为在同一变量下所述同一水平值出现的次数。
在一种可选的实施例中，空气间隙路径电场强度的极差计算模块6包括:
空气间隙路径电场强度第一平均值计算单元，用于根据公式E’surf＝(E’l1+E’l2+…+E’ln)/n，对每一组工况组合下的伞裙空气间隙路径电场强度进行计算，得到若干个第一平均值；其中，每一个第一平均值对应一组工况下伞裙空气间隙路径电场强度；
其中，E’l1、E’l2、…、E’ln分别为同一组工况下伞裙的第一条空气间隙路径电场强度、第二条空气间隙路径电场强度、…、第n条空气间隙路径电场强度；
空气间隙路径电场强度第二平均值计算单元，用于在同一变量下同一水平值对所述第一平均值进行平均计算，得到若干个第二平均值；其中，每个第二平均值对应所述变量的一个水平值；
空气间隙路径电场强度的极差计算单元，用于根据公式R’i＝(E’max-E’min)/m,计算每个环境因素变量中伞裙空气间隙路径电场强度的极差；
其中R’i表示工况组合中第i个变量的极差，E’max为所述若干个第二平均值中的最大值，E’min为所述若干个第二平均值中的最小值，m为在同一变量下所述同一水平值出现的次数。
在一种可选的实施例中，变压器套管外绝缘电场的影响结果计算模块7包括：
当所述环境因素变量中伞裙沿面路径电场强度的极差越大时，所述环境因素变量对所述变压器套管外绝缘电场影响越大；当所述环境因素变量中伞裙空气间隙路径电场强度的极差越大时，所述环境因素变量对所述变压器套管外绝缘电场影响越大。
本发明实施例还提供了一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真装置，包括处理器、存储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上述变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述变压器套管外绝缘电场的影响仿真装置中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成如图4所示的变压器套管外绝缘电场的影响仿真装置的功能模块。
所述变压器套管外绝缘电场的影响仿真装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述变压器套管外绝缘电场的影响仿真装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是变压器套管外绝缘电场的影响仿真装置的示例，并不构成对变压器套管外绝缘电场的影响仿真装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述变压器套管外绝缘电场的影响仿真装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是变压器套管外绝缘电场的影响仿真装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个变压器套管外绝缘电场的影响仿真装置的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述变压器套管外绝缘电场的影响仿真装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述变压器套管外绝缘电场的影响仿真装置集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
相对于现有技术，本发明实施例提供的一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法的有益效果在于：所述变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法，包括：确定环境因素的若干个变量以及其水平值；其中，每个变量对应若干个水平值；根据所述若干个变量以及其水平值，采用正交法确定若干组工况组合；根据每一组工况组合，对预先建立的变压器套管全尺寸基准模型进行调整，得到若干个不同类型的变压器套管调整模型；其中,所述变压器套管基准模型包括伞裙；对每一个所述变压器套管调整模型进行频域仿真计算，得到不同伞裙的沿面路径电场强度以及空气间隙路径电场强度；根据所述伞裙的沿面路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差；根据所述伞裙的空气间隙路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差；根据所述每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差和所述每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差，计算所述变压器套管外绝缘电场的影响结果。该方法通过采用正交法对环境因素的干个变量以及其水平值进行工况组合，减少了在进行仿真研究时的仿真工况数据，简化计算过程，同时又可以得到不同环境因素相互之间对变压器套管外绝缘电场造成的影响程度。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法，其特征在于，包括：
确定环境因素的若干个变量以及其水平值；其中，每个变量对应若干个水平值；其中，所述若干个变量包括雨帘数量、雨帘占空比、水膜厚度和雨水电导率；
根据所述若干个变量以及其水平值，采用正交法确定若干组工况组合；
根据每一组工况组合，对预先建立的变压器套管全尺寸基准模型进行调整，得到若干个不同类型的变压器套管调整模型；其中,所述变压器套管基准模型包括伞裙；
对每一个所述变压器套管调整模型进行频域仿真计算，得到不同伞裙的沿面路径电场强度以及空气间隙路径电场强度；具体包括：对每一个所述变压器套管调整模型进行50Hz频域仿真计算，得到不同伞裙的沿面路径电场强度；根据公式
对所述不同伞裙的沿面路径电场强度进行派生值计算，得到所述变压器套管调整模型的沿面路径电场强度；其中，E1为在50Hz频域仿真计算下得到的沿面路径电场强度，L为沿面路径，s为沿面路径弧长；
还包括：对每一个所述变压器套管调整模型进行50Hz频域仿真计算，得到不同伞裙的空气间隙路径电场强度；根据公式
对所述不同伞裙的空气间隙路径电场强度进行派生值计算，得到所述变压器套管调整模型的空气间隙路径电场强度；其中，E2为在50Hz频域仿真计算下得到的空气间隙路径电场强度，l为空气间隙路径，s’为空气间隙路径弧长；
根据所述伞裙的沿面路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差；
根据所述伞裙的空气间隙路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差；
根据所述每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差和所述每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差，计算所述变压器套管外绝缘电场的影响结果；
其中，所述根据每一组工况组合，对预先建立的变压器套管全尺寸基准模型进行调整，得到若干个不同类型的变压器套管调整模型,具体包括：
采用控制变量法，控制干弧距离、伞伸出、伞伸出差和倾斜角度不变，根据所述若干组工况组合进行调整，建立不同类型的变压器套管调整模型。
2.如权利要求1所述的一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法，其特征在于，所述变压器套管全尺寸基准模型包括：
根据伞裙、导电杆、内绝缘电容芯子、均压环、法兰、升高座、金属附件、均压罩和油箱，建立所述变压器套管全尺寸基准模型；
其中，所述伞裙包括若干个伞裙单元，所述伞裙单元包括一个小伞和一个大伞；所述小伞和所述大伞在结构上依次排布。
3.如权利要求1所述的一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法，其特征在于，所述根据所述伞裙的沿面路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差，具体包括：
根据公式Esurf＝(EL1+EL2+…+ELn)/n，对每一组工况组合下的伞裙沿面路径电场强度进行计算，得到若干个第一平均值；其中，每一个第一平均值对应一组工况下伞裙沿面路径电场强度；
其中，EL1、EL2、…、ELn分别为同一组工况下伞裙的第一条沿面路径电场强度、第二条沿面路径电场强度、…、第n条沿面路径电场强度；
在同一变量下同一水平值对所述第一平均值进行平均计算，得到若干个第二平均值；其中，每个第二平均值对应所述变量的一个水平值；
根据公式Ri＝(Emax-Emin)/m,计算每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差；
其中Ri表示工况组合中第i个变量的极差，Emax为所述若干个第二平均值中的最大值，Emin为所述若干个第二平均值中的最小值，m为在同一变量下所述同一水平值出现的次数。
4.如权利要求1所述的一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法，其特征在于，所述根据所述伞裙空气间隙路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙空气间隙路径电场强度的极差,具体包括：
根据公式E’surf＝(E’l1+E’l2+…+E’ln)/n，对每一组工况组合下的伞裙空气间隙路径电场强度进行计算，得到若干个第一平均值；其中，每一个第一平均值对应一组工况下伞裙空气间隙路径电场强度；
其中，E’l1、E’l2、…、E’ln分别为同一组工况下伞裙的第一条空气间隙路径电场强度、第二条空气间隙路径电场强度、…、第n条空气间隙路径电场强度；
在同一变量下同一水平值对所述第一平均值进行平均计算，得到若干个第二平均值；其中，每个第二平均值对应所述变量的一个水平值；
根据公式R’i＝(E’max-E’min)/m,计算每个环境因素变量中伞裙空气间隙路径电场强度的极差；
其中R’i表示工况组合中第i个变量的极差，E’max为所述若干个第二平均值中的最大值，E’min为所述若干个第二平均值中的最小值，m为在同一变量下所述同一水平值出现的次数。
5.如权利要求1所述的一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真方法，其特征在于，所述变压器套管外绝缘电场的影响结果包括：当所述环境因素变量中伞裙沿面路径电场强度的极差越大时，所述环境因素变量对所述变压器套管外绝缘电场影响越大；当所述环境因素变量中伞裙空气间隙路径电场强度的极差越大时，所述环境因素变量对所述变压器套管外绝缘电场影响越大。
6.一种变压器套管外绝缘电场的影响仿真装置，其特征在于，包括：
变量模块，用于确定环境因素的若干个变量以及其水平值；其中，每个变量对应若干个水平值；其中，所述若干个变量包括雨帘数量、雨帘占空比、水膜厚度和雨水电导率；
工况组合模块，用于根据所述若干个变量以及其水平值，采用正交法确定若干组工况组合；
变压器套管调整模型模块，用于根据每一组工况组合，对预先建立的变压器套管全尺寸基准模型进行调整，得到若干个不同类型的变压器套管调整模型；其中,所述变压器套管基准模型包括伞裙；
频域仿真计算模块，用于对每一个所述变压器套管调整模型进行频域仿真计算，得到不同伞裙的沿面路径电场强度以及空气间隙路径电场强度；具体包括：对每一个所述变压器套管调整模型进行50Hz频域仿真计算，得到不同伞裙的沿面路径电场强度；根据公式
对所述不同伞裙的沿面路径电场强度进行派生值计算，得到所述变压器套管调整模型的沿面路径电场强度；其中，E1为在50Hz频域仿真计算下得到的沿面路径电场强度，L为沿面路径，s为沿面路径弧长；
还包括：对每一个所述变压器套管调整模型进行50Hz频域仿真计算，得到不同伞裙的空气间隙路径电场强度；根据公式
对所述不同伞裙的空气间隙路径电场强度进行派生值计算，得到所述变压器套管调整模型的空气间隙路径电场强度；其中，E2为在50Hz频域仿真计算下得到的空气间隙路径电场强度，l为空气间隙路径，s’为空气间隙路径弧长；
沿面路径电场强度的极差计算模块，用于根据所述伞裙的沿面路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差；
空气间隙路径电场强度的极差计算模块，用于根据所述伞裙的空气间隙路径电场强度,计算每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差；
变压器套管外绝缘电场的影响结果计算模块，用于根据所述每个所述变量中所述伞裙的沿面路径电场强度的极差和所述每个所述变量中所述伞裙的空气间隙路径电场强度的极差，计算所述变压器套管外绝缘电场的影响结果；
其中，所述根据每一组工况组合，对预先建立的变压器套管全尺寸基准模型进行调整，得到若干个不同类型的变压器套管调整模型,具体包括：
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