CN109408937B - 一种空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法与装置 - Google Patents

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CN109408937B CN201811210871.0A CN201811210871A CN109408937B CN 109408937 B CN109408937 B CN 109408937B CN 201811210871 A CN201811210871 A CN 201811210871A CN 109408937 B CN109408937 B CN 109408937B
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Abstract

本发明公开了一种空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法与装置，包括：根据空气间隙几何结构，构建空间电场计算模型；根据所述空间电场计算模型，对空间电场中的电位值和电场强度进行计算，得到沿放电路径的电位分布关系及电场强度关系，并得到电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线；根据所述电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线，获取电位及场强特征参量；根据所述电位及场强特征参量，计算冲击放电电压间隙系数，提供计算空气间隙冲击放电电压间隙系数的有效方法，能有效提高间隙系数计算的精度，减少误差。

Description

一种空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法与装置
技术领域
本发明涉及绝缘系统技术领域，尤其涉及一种空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法与装置。
背景技术
空气间隙是构成电力系统设施(如变电站、输电线路等)绝缘系统的重要组成部分。在电力系统设施设计时，需要考虑其所包含的空气间隙(如变电站内带电母线与地面构成的空气间隙，或者输电线路导线与杆塔构成的空气间隙)具有足够的绝缘能力以保证其在承受可能出现的各种类型电压下不发生由于放电而造成的绝缘失效。因此，评估空气间隙的放电电压在电力系统设施设计阶段具有十分重要的意义。
通过某间隙对应的冲击放电电压间隙系数可以快速、方便的计算该间隙的放电电压。现有研究表明，冲击放电电压间隙系数仅与间隙几何结构有关。在已通过试验获得某类间隙放电电压的情况下，空气间隙对应的间隙系数可通过下式求得：
K＝U间隙/U棒-板间隙
为了便于电力系统设施设计，研究者根据相关试验数据，提出了用于设计的若干类典型空气间隙类型对应的间隙系数K。为了方便、快速评估实际间隙的冲击放电电压，即确定冲击放电电压系数。现有主要技术方案有两种，分别如下：
(1)将实际间隙根据其几何结构特征进行简化并分为若干间隙类型，如“棒-板”间隙类型、“棒-棒”间隙类型、“导线-棒”间隙类型等。再通过查询标准、文献，如《绝缘配合第2部分:使用导则》获得简化后对应间隙类型的间隙系数，作为实际间隙结构的间隙系数；
(2)在试验室内按照实际空气间隙几何结构进行模拟，通过进行高电压冲击试验，对间隙放电进行观察测量，获得放电电压的实际测量值，再通过与棒-板空气间隙放电电压进行计算以获得相应间隙系数。
本发明人在实施本发明的过程中发现，以上的现有方案存在以下几个问题：
针对现有技术方案(1)，现有技术方案需要对实际间隙几何结构进行简化，以对应某一典型间隙类型。简化过程主要依据技术人员的主观经验，因此无法避免在简化过程中对实际间隙冲击电压间隙系数有重要影响的几何特征被忽略的可能性；另外，由于没有客观的简化标准，因此不同的技术人员的简化结果也可能不同。以上因素都可能导致最终取得的间隙系数与实际情况间具有较大的误差。
针对现有技术方案(2)，通过试验室内对实际间隙进行试验可以准确的获得空气间隙的放电电压。但是，实际电力设施中可能出现的间隙几何结构多样，需要针对每种可能出现的空气间隙进行试验；同时，空气间隙的放电具有一定的分散性，为了获得放电电压的统计特性，例如50％放电电压，就需要进行多次大量的试验。需要耗费大量的人力、物力以及时间。
发明内容
本发明实施例提供一种空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法与装置，能有效解决现有技术中间隙系数的实际误差较大的问题，为计算间隙系数提供一种有效的方法，能有效提高间隙系数计算的精度，减少误差，节省人力和时间。
本发明一实施例提供一种空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法，包括：
根据空气间隙几何结构，构建空间电场计算模型；
根据所述空间电场计算模型，对空间电场中的电位值和电场强度进行计算，得到沿放电路径的电位分布关系及电场强度关系，并得到电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线；
根据所述电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线，获取电位及场强特征参量；
根据所述电位及场强特征参量，计算冲击放电电压间隙系数。
作为上述方案的改进，根据所述空间电场计算模型，对空间电场中的电位值和电场强度进行计算，得到沿放电路径的电位分布关系及电场强度关系，并得到电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线，包括：
预先设置所述高压电极的电位值；
根据以下公式计算空间电场的电位值：
Figure GDA0004082146810000031
其中，
Figure GDA0004082146810000032
为电位函数，
Figure GDA0004082146810000033
为高压电极所占空间处的电位函数，
Figure GDA0004082146810000034
为所述高压电极的电位值，
Figure GDA0004082146810000035
为低压电极所占空间处的电位函数；
根据以下公式计算空间电场的电场强度：
Figure GDA0004082146810000036
其中，E为电场强度，
Figure GDA0004082146810000037
为拉普拉斯算子；
通过计算空间电场中任一点对应的电位值和电场强度，以得到沿放电路径的电位分布曲线及沿放电路径的电场强度幅值分布曲线。
作为上述方案的改进，所述根据所述电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线，获取电位及场强特征参量，包括：
获取当所述电场强度幅值分布曲线出现斜率为零时对应的电场强度及出现所述电场强度位置处距离低压电极的距离，作为沿放电路径出现电场强度的最小值和对应的第一距离；
根据以下公式计算电场强度的平均值：
Figure GDA0004082146810000041
其中，Emean为电场强度的平均值，d为空气间隙距离；
根据所述电场强度幅值分布曲线，获取靠近高压电极侧出现所述电场强度的平均值位置处距离低压电极的距离，作为第二距离。
作为上述方案的改进，所述方法还包括：
获取当所述电位分布曲线处于所述第一距离时对应的电位值，作为第一电位值；
获取当所述电位分布曲线处于所述第二距离时对应的电位值，作为第二电位值。
作为上述方案的改进，所述根据所述电位及场强特征参量，计算冲击放电电压间隙系数，包括：
根据以下公式计算冲击放电电压间隙系数：
K＝K1·K2
其中，K1为第一参数，K2为第二参数。
作为上述方案的改进，所述方法还包括：
根据以下公式得到第一参数：
Figure GDA0004082146810000042
其中，
Figure GDA0004082146810000051
Xs为所述第一距离，
Figure GDA0004082146810000052
为所述第一电位值，Emin为所述沿放电路径出现电场强度的最小值，M为W0与W1的比值；Emax为沿放电路径出现电场强度的最大值，所述沿放电路径出现电场强度的最大值由所述空间电场计算模型计算得到；
根据以下公式得到第二参数：
Figure GDA0004082146810000053
其中，
Figure GDA0004082146810000054
为所述第二电位值，p、q为预设的常数。
与现有技术相比，本发明实施例公开的空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法通过根据空气间隙几何结构，构建空间电场计算模型，根据所述空间电场计算模型，对空间电场中的电位值和电场强度进行计算，得到沿放电路径的电位分布关系及电场强度关系，并得到电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线，根据所述电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线，获取电位及场强特征参量，根据所述电位及场强特征参量，计算冲击放电电压间隙系数，能有效解决现有技术中间隙系数的实际误差较大的问题，为计算间隙系数提供有效方法，能有效提高间隙系数计算的精度，减少误差，节省人力和时间。
本发明另一实施例对应提供了一种空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算装置，包括：
建模模块，用于根据空气间隙几何结构，构建空间电场计算模型；
第一计算模块，用于根据所述空间电场计算模型，对空间电场中的电位值和电场强度进行计算，得到沿放电路径的电位分布关系及电场强度关系，并得到电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线；
参量获取模块，用于根据所述电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线，获取电位及场强特征参量；
第二计算模块，用于根据所述电位及场强特征参量，计算冲击放电电压间隙系数。
本发明另一实施例提供了一种空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以上任意一项所述的空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法。
本发明另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行以上任意一项所述的空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例提供的“垂直棒——棒”间隙几何结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的沿放电路径电位分布曲线图；
图4是本发明一实施例提供的沿放电场强度幅值分布曲线图；
图5是本发明一实施例提供的一种空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算装置的结构示意图。
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。
参见图1，是本发明一实施例提供的一种空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法的流程示意图，包括：
S11、根据空气间隙几何结构，构建空间电场计算模型。
其中，常见的空气间隙几何结构为“棒——板”、“棒——棒”、“线——板”等。
S12、根据所述空间电场计算模型，对空间电场中的电位值和电场强度进行计算，得到沿放电路径的电位分布关系及电场强度关系，并得到电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线。
优选地，预先设置所述高压电极的电位值；
根据以下方程组计算空间电场的电位值：
Figure GDA0004082146810000071
其中，
Figure GDA0004082146810000072
为电位函数，
Figure GDA0004082146810000073
为高压电极所占空间处的电位函数，
Figure GDA0004082146810000074
为所述高压电极的电位值，
Figure GDA0004082146810000075
为低压电极所占空间处的电位函数；公式
Figure GDA0004082146810000076
表示整个模型空间中的电位函数符合静电场中的拉普拉斯方程，公式
Figure GDA0004082146810000077
表示对于低压电极所占空间处的电位函数为0电位。
进一步的，通过上述方程组进行求解，可获得空间任意一点处的电位值。在已获得空间电场电位的情况下，求解空间电场中的电场强度E值。
优选地，根据以下公式计算空间电场的电场强度：
Figure GDA0004082146810000078
其中，E为电场强度，
Figure GDA0004082146810000079
为拉普拉斯算子。
优选地，根据该高压电极的电位值，通过计算得到沿放电路径出现电场强度的最大值。
优选地，通过计算空间电场中任一点对应的电位值和电场强度，以得到沿放电路径的电位分布曲线及沿放电路径的电场强度幅值分布曲线。
其中，该沿放电路径的电位分布曲线，坐标横轴为放电路径某位置距离低压电极的距离X与间隙距离d的比值，坐标纵轴为沿放电路径电位
Figure GDA0004082146810000081
与高压电极的电位值
Figure GDA0004082146810000082
的比值。沿放电路径的电场强度幅值分布曲线，坐标横轴为放电路径某位置距离低压电极的距离X与间隙距离d的比值，坐标纵轴为沿放电路径电场强度E与Emax的比值；其中，Emax为沿放电路径出现电场强度的最大值。
需要说明的是，空气间隙包括两个金属电极和作为绝缘介质的空气，其中高压电极处于高电位，低压电极处于低电位。空气间隙发生放电，空气间隙的绝缘失效，电极间形成导电的放电通道，故放电通道形成的路径即为放电路径。通常情况下，放电路径为两电极间的最小几何距离。
S13、根据所述电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线，获取电位及场强特征参量。
优选地，获取当所述电场强度幅值分布曲线出现斜率为零时对应的电场强度及出现所述电场强度位置处距离低压电极的距离，作为沿放电路径出现电场强度的最小值和对应的第一距离。
其中，取纵坐标为Emin/Emax对应横坐标数值为Xs/d，Xs表示沿放电路径出现Emin位置处距离低压电极的距离，即为第一距离。
优选地，根据以下公式计算电场强度的平均值：
Figure GDA0004082146810000083
其中，Emean为电场强度的平均值，d为空气间隙距离；
根据所述电场强度幅值分布曲线，获取靠近高压电极侧出现所述电场强度的平均值位置处距离低压电极的距离，作为第二距离。
其中，在曲线靠近高压电极侧(即X/d＞Xs/d部分，电场强度E随着距离低压电极距离增加而增大)，取纵坐标为Emean/Emax对应横坐标数值为Xi/d。
需要说明的是，该电场强度幅值分布曲线基本是u形分布的，电场强度的平均值Emean只有靠近高压电极侧出现，即电场强度的最小值Emin出现位置的右边部分。另外也有可能Emean在靠近高压电极与靠近低压电极侧都会出现(即在最小值Emin出现位置的两侧都会有曲线与Emean对应之间相交)。因此，此处Emean只取“靠近高压电极侧”，即曲线右部分的Emean出现位置。
优选地，获取当所述电位分布曲线处于所述第一距离时对应的电位值，作为第一电位值；
获取当所述电位分布曲线处于所述第二距离时对应的电位值，作为第二电位值。
其中，取与横坐标Xs/d对应位置处的电位
Figure GDA0004082146810000091
以及取与横坐标Xi/d对应位置处电位
Figure GDA0004082146810000092
优选地，该电位及场强特征参量包括沿放电路径出现电场强度的最大值、沿放电路径出现电场强度的最小值及其对应的距离和电位值、沿放电路径出现电场强度的平均值及其对应的距离和电位值。
S14、根据所述电位及场强特征参量，计算冲击放电电压间隙系数。
优选地，根据以下公式计算冲击放电电压间隙系数：
K＝K1·K2
其中，K1为第一参数，K2为第二参数。
优选地，根据以下公式得到第一参数：
Figure GDA0004082146810000101
其中，
Figure GDA0004082146810000102
Xs为所述第一距离，
Figure GDA0004082146810000103
为所述第一电位值，Emin为所述沿放电路径出现电场强度的最小值，M的取值依据W1与W0的比值；Emax为沿放电路径出现电场强度的最大值，所述沿放电路径出现电场强度的最大值由所述空间电场计算模型计算得到。
需要说明的是，M的取值依据W1与W0的比值，具体为：若
Figure GDA0004082146810000104
则M＝0.3；若
Figure GDA0004082146810000105
则M＝0。
优选地，参数K2与
Figure GDA0004082146810000106
与
Figure GDA0004082146810000107
的比值按照具有线性关系考虑，根据以下公式得到第二参数：
Figure GDA0004082146810000108
其中，
Figure GDA0004082146810000109
为所述第二电位值，p、q为预设的常数。
优选地，p、q预设取值p＝2.5357，q＝0.1758。
本发明实施例提供的一种空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法通过根据空气间隙几何结构，构建空间电场计算模型，根据所述空间电场计算模型，对空间电场中的电位值和电场强度进行计算，得到沿放电路径的电位分布关系及电场强度关系，并得到电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线，根据所述电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线，获取电位及场强特征参量，根据所述电位及场强特征参量，计算冲击放电电压间隙系数，能有效解决现有技术中间隙系数的实际误差较大的问题，为计算间隙系数提供有效方法，能有效提高间隙系数计算的精度，减少误差，无需多次试验以节省人力、物力和时间。
在另一优选实施例中，在上述实施例的基础上，所述空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法应用于“垂直棒——棒”间隙几何结构的空气间隙。
参见图2，是本发明一实施例提供的“垂直棒——棒”间隙几何结构示意图，包括高压电极由竖直圆柱形长棒构成，长棒长度为6m，长棒下部端部为一半球，圆柱和半球的直径为0.06m；低压电极由导体平面和竖在其上的圆柱形长棒构成，圆柱形长棒高度2m，直径0.2m，圆柱形长棒位于高压电极长棒正下方；放电路径为高压电极圆柱形长棒与其下方低压电极圆柱形长棒间的最小几何距离d，本实施例中取d＝2m。
优选地，根据“垂直棒——棒”间隙几何结构，构建空间电场计算模型。
优选地，根据以下方程组计算空间电场的电位值：
Figure GDA0004082146810000111
根据以下公式计算空间电场的电场强度：
Figure GDA0004082146810000112
通过计算空间电场中任一点对应的电位值和电场强度，以得到沿放电路径的电位分布曲线及沿放电路径的电场强度幅值分布曲线。
参见图3，是本发明一实施例提供的沿放电路径电位分布曲线图，包括该沿放电路径的电位分布曲线，坐标横轴为放电路径某位置距离低压电极的距离X与间隙距离d的比值，坐标纵轴为沿放电路径电位
Figure GDA0004082146810000113
与高压电极的电位值
Figure GDA0004082146810000114
的比值。
参见图4，是本发明一实施例提供的沿放电场强度幅值分布曲线图，包括沿放电路径的电场强度幅值分布曲线，坐标横轴为放电路径某位置距离低压电极的距离X与间隙距离d的比值，坐标纵轴为沿放电路径电场强度E与Emax的比值。
其中，本实施例中所述高压电极的电位值
Figure GDA0004082146810000115
通过计算得到沿放电路径出现电场强度的最大值Emax＝2116.2948V/m。
进一步的，获取电场及电位特征参量如下表所示：
Figure GDA0004082146810000121
根据间隙距离d＝2m，同时考虑到上述计算时取
Figure GDA0004082146810000122
Emax＝2116.2948V/m。可得Xs、Xi、Emin、Emean、
Figure GDA0004082146810000123
具体数值。
Figure GDA0004082146810000124
优选地，空气间隙冲击放电电压间隙系数K由第一参数K1与第二参数K2相乘获得：
K＝K1·K2；
第一参数由以下公式得到：
Figure GDA0004082146810000125
其中，
Figure GDA0004082146810000126
Xs为所述第一距离，
Figure GDA0004082146810000127
为所述第一电位值，Emin为所述沿放电路径出现电场强度的最小值，M为W0与W1的比值；Emax为沿放电路径出现电场强度的最大值，所述沿放电路径出现电场强度的最大值由所述空间电场计算模型计算得到。
需要说明的是，M的取值依据W1与W0的比值，具体为：若
Figure GDA0004082146810000131
则M＝0.3；若
Figure GDA0004082146810000132
则M＝0。
优选地，第二参数由以下公式得到：
Figure GDA0004082146810000133
其中，
Figure GDA0004082146810000134
为所述第二电位值；p、q为预设的常数，p＝2.5357，q＝0.1758。
进一步的，对于如图2所述的“垂直棒——棒”空间间隙，将上述电场及电位特征参量输入上述公式计算冲击放电电压间隙系数如下表：
项目 单位 计算值
<![CDATA[W<sub>1</sub>]]> m 0.042699366
<![CDATA[W<sub>0</sub>]]> m 0.092587274
M 0
<![CDATA[K<sub>1</sub>]]> 1
<![CDATA[K<sub>2</sub>]]> 1.289916818
K 1.289916818
本发明实施例提供的一种空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法，应用于“垂直棒——棒”间隙几何结构的空气间隙通过根据空气间隙几何结构，构建空间电场计算模型，根据所述空间电场计算模型，对空间电场中的电位值和电场强度进行计算，得到沿放电路径的电位分布关系及电场强度关系，并得到电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线，根据所述电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线，获取电位及场强特征参量，根据所述电位及场强特征参量，计算冲击放电电压间隙系数，能为计算间隙系数提供有效方法，该计算方法具有可操作性，能有效提高间隙系数计算的精度，减少误差，无需多次试验以节省人力、物力和时间。
参见图5，是本发明一实施例提供的一种空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算装置，包括：
建模模块1，用于根据空气间隙几何结构，构建空间电场计算模型；
第一计算模块2，用于根据所述空间电场计算模型，对空间电场中的电位值和电场强度进行计算，得到沿放电路径的电位分布关系及电场强度关系，并得到电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线；
参量获取模块3，用于根据所述电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线，获取电位及场强特征参量；
第二计算模块4，用于根据所述电位及场强特征参量，计算冲击放电电压间隙系数。
优选地，该第一计算模块2包括：
预设单元，用于预先设置所述高压电极的电位值；
电位值计算单元，用于根据以下公式计算空间电场的电位值：
Figure GDA0004082146810000141
其中，
Figure GDA0004082146810000142
为电位函数，
Figure GDA0004082146810000143
为高压电极所占空间处的电位函数，
Figure GDA0004082146810000144
为所述高压电极的电位值，
Figure GDA0004082146810000145
为低压电极所占空间处的电位函数；
电场强度计算单元，用于根据以下公式计算空间电场的电场强度：
Figure GDA0004082146810000146
其中，E为电场强度，
Figure GDA0004082146810000147
为拉普拉斯算子；
曲线图单元，用于通过计算空间电场中任一点对应的电位值和电场强度，以得到沿放电路径的电位分布曲线及沿放电路径的电场强度幅值分布曲线。
优选地，该参量获取模块3包括：
电场强度的最小值获取单元，用于获取当所述电场强度幅值分布曲线出现斜率为零时对应的电场强度及出现所述电场强度位置处距离低压电极的距离，作为沿放电路径出现电场强度的最小值和对应的第一距离；
电场强度的平均值计算单元，用于根据以下公式计算电场强度的平均值：
Figure GDA0004082146810000151
其中，Emean为电场强度的平均值，d为空气间隙距离；
根据所述电场强度幅值分布曲线，获取沿放电路径出现所述电场强度的平均值位置处距离低压电极的距离，作为第二距离。
优选地，该参量获取模块3还包括：
第一电位值获取单元，用于获取当所述电位分布曲线处于所述第一距离时对应的电位值，作为第一电位值；
第二电位值获取单元，用于获取当所述电位分布曲线处于所述第二距离时对应的电位值，作为第二电位值。
优选地，该第二计算模块4包括：
间隙系数计算单元，用于根据以下公式计算冲击放电电压间隙系数：
K＝K1·K2
其中，K1为第一参数，K2为第二参数。
优选地，该第二计算模块4还包括：
第一参数计算单元，用于根据以下公式得到第一参数：
Figure GDA0004082146810000152
其中，
Figure GDA0004082146810000161
Xs为所述第一距离，
Figure GDA0004082146810000162
为所述第一电位值，Emin为所述沿放电路径出现电场强度的最小值，M为W0与W1的比值；Emax为沿放电路径出现电场强度的最大值，所述沿放电路径出现电场强度的最大值由所述空间电场计算模型计算得到；
第一参数计算单元，用于根据以下公式得到第二参数：
Figure GDA0004082146810000163
其中，
Figure GDA0004082146810000164
为所述第二电位值，p、q为预设的常数。
参见图5，是本发明一实施例提供的空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算装置的示意图。该实施例的空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算装置包括：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各个空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法实施例中的步骤。
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空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算装置中的执行过程。
所述空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算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。所述空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算装置的示例，并不构成对空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算装置的限定，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，例如所述空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算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，所述处理器是所述空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算装置的各个部分。
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，实现所述空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算装置的各种功能。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，所述空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算装置集成的模块/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。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
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。
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 (4)

1.一种空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法，其特征在于，包括：
根据空气间隙几何结构，构建空间电场计算模型；
根据所述空间电场计算模型，对空间电场中的电位值和电场强度进行计算，得到沿放电路径的电位分布关系及电场强度关系，并得到电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线；
根据所述电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线，获取电位及场强特征参量；
根据所述电位及场强特征参量，计算冲击放电电压间隙系数；
其中，所述根据所述空间电场计算模型，对空间电场中的电位值和电场强度进行计算，得到沿放电路径的电位分布关系及电场强度关系，并得到电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线，包括：
预先设置高压电极的电位值；
根据公式(1)计算空间电场的电位值：
Figure FDA0004082146780000011
其中，
Figure FDA0004082146780000012
为电位函数，
Figure FDA0004082146780000013
为高压电极所占空间处的电位函数，
Figure FDA0004082146780000014
为所述高压电极的电位值，
Figure FDA0004082146780000015
为低压电极所占空间处的电位函数；
根据公式(2)计算空间电场的电场强度：
Figure FDA0004082146780000016
其中，E为电场强度，
Figure FDA0004082146780000021
为拉普拉斯算子；
通过计算空间电场中任一点对应的电位值和电场强度，以得到沿放电路径的电位分布曲线及沿放电路径的电场强度幅值分布曲线；
其中，所述根据所述电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线，获取电位及场强特征参量，包括：
获取当所述电场强度幅值分布曲线出现斜率为零时对应的电场强度及出现所述电场强度位置处距离低压电极的距离，作为沿放电路径出现电场强度的最小值和对应的第一距离；
根据公式(3)计算电场强度的平均值：
Figure FDA0004082146780000022
其中，Emean为电场强度的平均值，d为空气间隙距离；
根据所述电场强度幅值分布曲线，获取靠近高压电极侧出现所述电场强度的平均值位置处距离低压电极的距离，作为第二距离；
获取当所述电位分布曲线处于所述第一距离时对应的电位值，作为第一电位值；
获取当所述电位分布曲线处于所述第二距离时对应的电位值，作为第二电位值；
其中，所述根据所述电位及场强特征参量，计算冲击放电电压间隙系数，包括：根据公式(4)计算冲击放电电压间隙系数：
K＝K1·K2                                                    (4)
其中，K1为第一参数，K2为第二参数；
其中，根据公式(5)得到第一参数：
Figure FDA0004082146780000031
其中，
Figure FDA0004082146780000032
Xs为所述第一距离，
Figure FDA0004082146780000033
为所述第一电位值，Emin为所述沿放电路径出现电场强度的最小值，M的取值依据W1与W0的比值，具体为：若
Figure FDA0004082146780000034
则M＝0.3；若
Figure FDA0004082146780000035
则M＝0；Emax为沿放电路径出现电场强度的最大值，所述沿放电路径出现电场强度的最大值由所述空间电场计算模型计算得到；
根据公式(6)得到第二参数：
Figure FDA0004082146780000036
其中，
Figure FDA0004082146780000037
为所述第二电位值，p、q为预设的常数。
2.一种空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算装置，其特征在于，用于执行如权利要求1所述的空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法，包括：
建模模块，用于根据空气间隙几何结构，构建空间电场计算模型；
第一计算模块，用于根据所述空间电场计算模型，对空间电场中的电位值和电场强度进行计算，得到沿放电路径的电位分布关系及电场强度关系，并得到电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线；
参量获取模块，用于根据所述电位分布曲线及电场强度幅值分布曲线，获取电位及场强特征参量；
第二计算模块，用于根据所述电位及场强特征参量，计算冲击放电电压间隙系数。
3.一种空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1所述的空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1所述的空气间隙冲击放电电压间隙系数的计算方法。
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