CN109190889A - 一种ZnO压敏电阻老化程度模糊综合评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种ZnO压敏电阻老化程度模糊综合评估方法，包括采集老化过程中功率损耗变化率、空间电荷分布变化率、晶界势垒高度变化率及晶界电容变化率的数据，对采集到的数据进行分级并建立初始数据样本集；建老化评估体系，评估指标包括功率损耗、空间电荷、晶界势垒及晶界电容4个特征参数；通过层次分析法确定各评估指标的综合权重；构建评估模型对老化程度进行评估，得出评估结论。本发明一种ZnO压敏电阻老化程度模糊综合评估方法，将ZnO压敏电阻的宏观参数功率损耗与微观参数空间电荷分布、晶界势垒高度及晶界电容结合，从而有效的对ZnO压敏电阻的老化状态进行评估，给出具体的老化程度数值，直观的表现老化程度。
Description
技术领域
本发明属于电介质压敏材料的老化评估技术领域，具体涉及一种ZnO压敏电阻老化程度模糊综合评估方法。
背景技术
电力系统的停电事故进行统计发现，绝缘问题导致的故障占据50～80％之多，其中暂态过电压是导致绝缘出现问题的重要原因。为限制暂态过电压，提高输电的可靠性，加装避雷器是限制输电系统出现过电压的主要措施。
氧化锌(ZnO)压敏电阻是一种非线性优越的压敏材料，其通流容量大、残压相对较低、基本无延时，因此ZnO压敏电阻构成的避雷器被广泛运用于高压直流输电工程中。避雷器作为输电系统的重要设备之一，其长期工作过程中电气性能的变化影响输电系统的保护配置，避雷器对输电系统的安全运行有重要的影响。因此准确的评估避雷器用ZnO压敏电阻的老化状态，能够清晰的反映避雷器设备的状态。
关于ZnO压敏电阻老化程度的评价，前人通过测试泄漏电流或功率损耗，电容变化等评估ZnO压敏电阻的老化程度，多停留在宏观参数层面进行分析，更多的停留在宏观参数的评价上，鲜有微观层面参数的评价方法。因此本发明将评估ZnO压敏电阻老化状态的宏观的参数与微观参数进行统一，给出一种基于层次分析法的ZnO压敏电阻老化程度模糊综合评估方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种ZnO压敏电阻老化程度模糊综合评估方法，能够定量直观的对ZnO压敏电阻的老化程度进行评价。
本发明所采用的技术方案是：一种ZnO压敏电阻老化程度模糊综合评估方法，包括以下步骤：
步骤1：采集ZnO压敏电阻老化过程中功率损耗变化率、空间电荷分布变化率、晶界势垒高度变化率及晶界电容变化率的数据，对采集到的数据进行分级并建立初始数据样本集；
步骤2：建立ZnO压敏电阻老化评估体系，评估指标包括功率损耗、空间电荷、晶界势垒及晶界电容4个特征参数；
步骤3：通过层次分析法确定各评估指标的综合权重；
步骤4：构建评估模型对ZnO压敏电阻老化程度进行评估，得出评估结论。
本发明的特点还在于，
步骤1具体包括：通过试验测试获得ZnO压敏电阻老化过程中功率损耗变化率、空间电荷分布变化率、晶界势垒高度变化率及晶界电容变化率并依次定义为X1、X2、X3、X4，之后对X1、X2、X3、X4分别分级并建立初始数据样本集如表1所示。
表1初始数据样本集
步骤2具体包括：对步骤1中得到初始数据样本集中的数据通过公式(1)、公式(2)、公式(3)、公式(4)赋值依次得到功率损耗、空间电荷、晶界势垒及晶界电容4个特征参数指标值。
步骤3具体包括：
步骤3.1：确定各评估指标可靠性权重
通过表2确定各评估指标可靠性重要度标度
表2各评估指标可靠性重要度标度
得到判断矩阵为：
求得矩阵B1的特征值为λb1max＝4，对应的向量为M1＝(0.14，0.56，0.7，0.42)；
步骤3.2：确定各评估指标难易程度权重
通过表3确定各评估指标难易程度重要度标度
表3各评估指标难易程度重要度标度
得到判断矩阵为：
求得矩阵B2的特征值为λb2max＝4，对应的向量为M2＝(0.84，0.21，0.28，0.42)；
步骤3.3：确定各评估指标的综合权重
通过表4分别确定可靠性和难易程度评定重要度标度
表4可靠性和难易程度评定重要度标度
得到判断矩阵为：
A的最大特征值λmax＝2，对应向量为：W2＝(0.9899，0.1414)；
则各评估指标的综合权重为： 归一化得W＝[0.130.28 0.36 0.23]，即为各评估指标的综合权重。
步骤4具体包括：通过4个特征参数指标值结合各评估指标的综合权重构建评估模型函数式如下：
S＝0.13nset1+0.28nset2+0.36nset3+0.23nset4 (5)
公式(5)中，S即为ZnO压敏电阻老化程度评估值，之后通过公式(6)确定ZnO压敏电阻老化程度论域V，即为评估结论。
本发明的有益效果是：本发明一种ZnO压敏电阻老化程度模糊综合评估方法，将ZnO压敏电阻的宏观参数功率损耗与微观参数空间电荷分布、晶界势垒高度及晶界电容结合，从而有效的对ZnO压敏电阻的老化状态进行评估，给出具体的老化程度数值，直观的表现老化程度。
附图说明
图1是本发明一种ZnO压敏电阻老化程度模糊综合评估方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种ZnO压敏电阻老化程度模糊综合评估方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1：通过试验测试获得ZnO压敏电阻老化过程中功率损耗变化率、空间电荷分布变化率、晶界势垒高度变化率及晶界电容变化率并依次定义为X1、X2、X3、X4，之后对X1、X2、X3、X4分别分级并建立初始数据样本集如表1所示：
表1初始数据样本集
步骤2：老化是一个逐渐积累的过程，因此可以对老化进程进行衡量，但由于在老化的前中后期各参数的变化率即老化速率不一，需要对其进行统一，分别将其将老化程度等级进行量化，因此对步骤1中得到初始数据样本集中的数据通过公式(1)、公式(2)、公式(3)、公式(4)赋值依次得到功率损耗、空间电荷、晶界势垒及晶界电容4个特征参数指标值。
步骤3：通过层次分析法确定各指标的综合权重。在确定评估特征参数的权重时，需要确定各评估特征参数的重要性指标，本发明选择评估特征参数的可靠性及测试试验的难易程度作为各方法的重要性指标；之后再结合可靠性和难易程度两种评价指标的重要程度确定各评估特征参数的综合权重，具体包括：
步骤3.1：确定各评估指标可靠性权重
通过表2确定各评估指标可靠性重要度标度
表2各评估指标可靠性重要度标度
得到判断矩阵为：
求得矩阵B1的特征值为λb1max＝4，对应的向量为M1＝(0.14，0.56，0.7，0.42)，一致性指标CI＝0，RI＝0.89，其一致性比率CR＝0，小于0.1，通过一致性检验；
步骤3.2：确定各评估指标难易程度权重
通过表3确定各评估指标难易程度重要度标度
表3各评估指标难易程度重要度标度
得到判断矩阵为：
求得矩阵B2的特征值为λb2max＝4，对应的向量为M2＝(0.84，0.21，0.28，0.42)，一致性指标CI＝0，RI＝0.89，其一致性比率CR＝0，小于0.1，通过一致性检验；
步骤3.3：确定各评估指标的综合权重
通过表4分别确定可靠性和难易程度评定重要度标度
表4可靠性和难易程度评定重要度标度
得到判断矩阵为：
A的最大特征值λmax＝2，对应向量为：W2＝(0.9899，0.1414)，一致性指标CI＝0，RI＝0，其一致性比率CR＝0，小于0.1，通过一致性检验；
则各评估指标的综合权重为： 归一化得W＝[0.130.28 0.36 0.23]，即为各评估指标的综合权重。
步骤4：构建评估模型对ZnO压敏电阻老化程度进行评估，得出评估结论，具体包括：通过4个特征参数指标值结合各评估指标的综合权重构建评估模型函数式如下：
S＝0.13nset1+0.28nset2+0.36nset3+0.23nset4 (5)
公式(5)中，S即为ZnO压敏电阻老化程度评估值，之后通过公式(6)确定ZnO压敏电阻老化程度论域V，即为评估结论。
实施例
对某试样测试计算其功率损耗、空间电荷、晶界势垒和晶界电容老化前后的变化结果，得到如表6的结果：
表6各特征参数的老化测试结果
根据表6中各特征参数老化前后变化对应的变化率，参照公式(1)、(2)、(3)、(4)即可得到对应的特征参数指标值，其结果如表7所示：
表7各特征参数的特征值
最后依据确定的综合评价函数式(5)得到其综合评价函数值，对应老化程度论域V及公式(6)得到判断结果，如表8所示：
表8 ZnO压敏电阻老化程度评估结论
据此，可以得出ZnO压敏电阻在中长期老化过程中对应的老化程度。
通过上述方式，本发明的目的是提供ZnO压敏电阻老化程度的评估方法，功率损耗变化率、空间电荷分布变化率、晶界势垒高度变化率及晶界电容变化率在一定的程度上都能评估试样的老化程度，各参数相互之间具有一定的关系，但这种关系却是不明确的、模糊的。在评估ZnO电阻片状态的体系中，其影响的程度也是模糊不确定的，不易定量分析。因此利用发明的ZnO压敏电阻老化程度模糊综合评估方法对各个评价因素进行有机的统一和定量分析，各因素的权重利用层次分析法确定，分层分析各因素的权重，定量直观的呈现对评价方法的影响。
Claims (5)
1.一种ZnO压敏电阻老化程度模糊综合评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：采集ZnO压敏电阻老化过程中功率损耗变化率、空间电荷分布变化率、晶界势垒高度变化率及晶界电容变化率的数据，对采集到的数据进行分级并建立初始数据样本集；
步骤2：建立ZnO压敏电阻老化评估体系，评估指标包括功率损耗、空间电荷、晶界势垒及晶界电容4个特征参数；
步骤3：通过层次分析法确定各评估指标的综合权重；
步骤4：构建评估模型对ZnO压敏电阻老化程度进行评估，得出评估结论。
2.如权利要求1所述的一种ZnO压敏电阻老化程度模糊综合评估方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：通过试验测试获得ZnO压敏电阻老化过程中功率损耗变化率、空间电荷分布变化率、晶界势垒高度变化率及晶界电容变化率并依次定义为X1、X2、X3、X4，之后对X1、X2、X3、X4分别分级并建立初始数据样本集如表1所示。
表1初始数据样本集
3.如权利要求2所述的一种ZnO压敏电阻老化程度模糊综合评估方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：对步骤1中得到初始数据样本集中的数据通过公式(1)、公式(2)、公式(3)、公式(4)赋值依次得到功率损耗、空间电荷、晶界势垒及晶界电容4个特征参数指标值。
4.如权利要求3所述的一种ZnO压敏电阻老化程度模糊综合评估方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：
步骤3.1：确定各评估指标可靠性权重
通过表2确定各评估指标可靠性重要度标度
表2各评估指标可靠性重要度标度
得到判断矩阵为：
求得矩阵B1的特征值为λb1max＝4，对应的向量为M1＝(0.14，0.56，0.7，0.42)；
步骤3.2：确定各评估指标难易程度权重
通过表3确定各评估指标难易程度重要度标度
表3各评估指标难易程度重要度标度
得到判断矩阵为：
求得矩阵B2的特征值为λb2max＝4，对应的向量为M2＝(0.84，0.21，0.28，0.42)；
步骤3.3：确定各评估指标的综合权重
通过表4分别确定可靠性和难易程度评定重要度标度
表4可靠性和难易程度评定重要度标度
得到判断矩阵为：
A的最大特征值λmax＝2，对应向量为：W2＝(0.9899，0.1414)；
则各评估指标的综合权重为： 归一化得W＝[0.130.28 0.36 0.23]，即为各评估指标的综合权重。
5.如权利要求4所述的一种ZnO压敏电阻老化程度模糊综合评估方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：通过4个特征参数指标值结合各评估指标的综合权重构建评估模型函数式如下：
S＝0.13nset1+0.28nset2+0.36nset3+0.23nset4 (5)
公式(5)中，S即为ZnO压敏电阻老化程度评估值，之后通过公式(6)确定ZnO压敏电阻老化程度论域V，即为评估结论。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190111 |
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