CN117828902B - 应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法和装置。包括：确定复合绝缘子的第一函数；根据均压环的尺寸和电场构建第二函数；确定复合绝缘子的目标最高温度；基于第二函数调整均压环的尺寸；对复合绝缘子的仿真模型进行适应性调整，以确定复合绝缘子的仿真电场；确定调整后的复合绝缘子的实际温度；在实际温度大于目标最高温度的情况下，再次回到基于第二函数调整均压环的尺寸的步骤，直至实际温度小于或等于目标最高温度；将小于或等于目标最高温度的实际温度对应的均压环的尺寸确定为均压环的目标尺寸，以对均压环的尺寸进行优化，使均压环的尺寸更加适宜复合绝缘子长久运行，极大地提高了复合绝缘子的使用寿命，防止绝缘子掉串。
Description
技术领域
本申请涉及复合绝缘子技术领域，具体地涉及一种应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法、装置及存储介质。
背景技术
复合绝缘子具有重量轻、强度高、制造安装方便以及能够耐污闪等优点，重量仅为瓷、玻璃绝缘子的1/10，被广泛应用在输电线路中。复合绝缘子在强紫外线辐射、电晕放电、异常发热潮湿以及重污秽等环境因素作用下会逐渐老化。在高压端强电场的作用下，复合绝缘子的极化损耗急剧增加，导致复合绝缘子出现异常发热，进一步加速复合绝缘子的劣化，导致其机械性能下降，严重影响其使用寿命，甚至出现酥朽断串等事故。为了有效地防止复合绝缘子发生酥朽断串等事故，亟需对复合绝缘子进行优化。目前对复合绝缘子的优化大多聚焦于复合绝缘子的连接金具、球头以及球窝上，没有考虑到复合绝缘子的均压环，无法对均压环进行优化，以增加复合绝缘子的运行寿命。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法、装置及存储介质，用以解决现有技术中无法基于复合绝缘子的均压环来优化复合绝缘子的问题。
为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法，方法包括：
确定复合绝缘子的温度、电场以及运行时长之间的第一函数；
根据均压环的尺寸与电场构建第二函数，其中，第二函数表示均压环的尺寸与电场之间的函数关系，均压环的尺寸包括均压环的环径、屏蔽深度以及管径；
根据复合绝缘子的抗拉强度确定复合绝缘子的最大运行时长；
根据最大运行时长和第一函数确定复合绝缘子的目标最高温度；
基于第二函数调整均压环的尺寸，以调整复合绝缘子的大小；
基于调整后的复合绝缘子对复合绝缘子的仿真模型进行适应性调整，并根据调整后的仿真模型确定复合绝缘子的仿真电场；
根据复合绝缘子的仿真电场、预设运行时长以及第一函数确定调整后的复合绝缘子的实际温度；
在实际温度大于目标最高温度的情况下，再次回到基于第二函数调整均压环的尺寸的步骤，直至实际温度小于或等于目标最高温度；
将小于或等于目标最高温度的实际温度对应的均压环的尺寸确定为均压环的目标尺寸；
其中，第一函数如表达式（1）所示：
（1）
其中，T为温度，t为运行时长，E为电场。
在本申请实施例中，第二函数如表达式（2）所示：
（2）
其中，E为电场，R为均压环的尺寸中的环径，H为均压环的尺寸中的屏蔽深度，r为均压环的尺寸中的管径。
在本申请实施例中，根据复合绝缘子的抗拉强度确定复合绝缘子的最大运行时长包括：获取复合绝缘子的抗拉强度最小值以及复合绝缘子的抗拉强度与运行时长之间的函数关系；根据抗拉强度最小值和复合绝缘子的抗拉强度与运行时长之间的函数关系确定复合绝缘子的最大运行时长；根据最大运行时长和第一函数确定复合绝缘子的目标最高温度包括：确定与复合绝缘子的最大运行时长对应的电场；根据最大运行时长、与最大运行时长对应的电场以及第一函数确定目标最高温度。
在本申请实施例中，方法还包括：在确定复合绝缘子的温度、电场以及运行时长之间的第一函数之前，根据复合绝缘子的运行时长和材料参数构建第三函数，其中，第三函数表示复合绝缘子的材料参数和运行时长之间的函数关系，材料参数包括复合绝缘子的介损正切和介电常数；确定复合绝缘子的交流极化损耗与电场之间的第四函数；其中，第四函数如表达式（3）所示：
（3）
其中，=100/>，/>为圆周率，/>为交流极化损耗，/>为真空介电常数，/>为电介质相对介电常数，E为电场，/>为介质损耗角，/>为介损正切。
在本申请实施例中，第三函数包括介损正切与运行时长之间的第一子函数，及介电常数与运行时长之间的第二子函数；第一子函数如表达式（4）所示：
（4）
其中，为介损正切，t为运行时长，/>为介质损耗角；第二子函数如表达式（5）所示：
（5）
其中，为介电常数，t为运行时长。
在本申请实施例中，根据调整后的仿真模型确定复合绝缘子的仿真电场包括：基于第三函数和预设运行时长确定针对调整后的仿真模型的材料参数；基于预设运行时长确定调整后的仿真模型的边界条件；按照调整后的仿真模型的材料参数和边界条件对调整后的仿真模型进行设置，以使设置后的仿真模型开始仿真，得到仿真电场。
在本申请实施例中，仿真模型包括高压导线、高压端连接金具、高压端均压环、高压端球头、杆塔、低压端连接金具、低压端均压环以及低压端球窝。
在本申请实施例中，基于预设运行时长确定调整后的仿真模型的边界条件包括：在预设运行时长为20年的情况下，确定边界条件包括以下全部条件：调整后的仿真模型的高压导线、高压端连接金具、高压端均压环以及高压端球头的电压为449KV；调整后的仿真模型的杆塔、低压端连接金具、低压端均压环以及低压端球窝的电位为0电位；调整后的仿真模型的对流换热系数为3至；调整后的仿真模型的初始温度为25/>。
本申请第二方面提供一种应用于复合绝缘子的防异常发热掉串装置，包括：
存储器，被配置成存储指令；以及
处理器，被配置成从存储器调用指令以及在执行指令时能够实现上述的应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法。
本申请第三方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法。
通过上述技术方案，通过确定复合绝缘子的温度、电场以及运行时长之间的第一函数；根据均压环的尺寸与电场构建第二函数；根据复合绝缘子的抗拉强度确定复合绝缘子的最大运行时长；根据最大运行时长和第一函数确定复合绝缘子的目标最高温度；基于第二函数调整均压环的尺寸，以调整复合绝缘子的大小；基于调整后的复合绝缘子对于复合绝缘子的仿真模型进行适应性调整，并根据调整后的仿真模型确定复合绝缘子的仿真电场；根据复合绝缘子的仿真电场、预设运行时长以及第一函数确定调整后的复合绝缘子的实际温度；在实际温度大于目标最高温度的情况下，再次回到基于第二函数调整均压环的尺寸的步骤，直至实际温度小于或等于目标最高温度；将小于或等于目标最高温度的实际温度对应的均压环的尺寸确定为均压环的目标尺寸，以对均压环的尺寸进行优化，使得均压环的尺寸更加适宜复合绝缘子长久运行，极大地提高了复合绝缘子的使用寿命，防止绝缘子掉串。
本申请实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请实施例，但并不构成对本申请实施例的限制。在附图中：
图1示意性示出了根据本申请实施例的一种应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法的流程示意图；
图2示意性示出了根据本申请实施例的复合绝缘子的仿真模型的示意图；
图3示意性示出了根据本申请实施例的复合绝缘子装设原始均压环和复合绝缘子装设优化后的均压环的电场的示意图；
图4示意性示出了根据本申请实施例的复合绝缘子装设原始均压环和复合绝缘子装设优化后的均压环的整体温度的示意图；
图5示意性示出了根据本申请实施例的复合绝缘子装设原始均压环和复合绝缘子装设优化后的均压环的红外温升测试的示意图；
图6示意性示出了根据本申请实施例的复合绝缘子装设原始均压环和复合绝缘子装设优化后的均压环的紫外光子数测试的示意图；
图7示意性示出了根据本申请实施例的计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请实施例，并不用于限制本申请实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
图1示意性示出了根据本申请实施例的一种应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法的流程示意图。如图1所示，本申请实施例提供一种应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法，该方法可以包括下列步骤。
步骤101：确定复合绝缘子的温度、电场以及运行时长之间的第一函数。
其中，第一函数如表达式（1）所示：
（1）
其中，T为温度，t为运行时长，E为电场。
步骤102：根据均压环的尺寸与电场构建第二函数，其中，第二函数表示均压环的尺寸与电场之间的函数关系，均压环的尺寸包括均压环的环径、屏蔽深度以及管径。
在本申请实施例中，第二函数如表达式（2）所示：
（2）
其中，E为电场，R为均压环的尺寸中的环径，H为均压环的尺寸中的屏蔽深度，r为均压环的尺寸中的管径。
步骤103：根据复合绝缘子的抗拉强度确定复合绝缘子的最大运行时长。
步骤104：根据最大运行时长和第一函数确定复合绝缘子的目标最高温度。
处理器可以确定复合绝缘子的温度、电场以及运行时长之间的第一函数，并根据均压环的尺寸与电场构建第二函数，其中，第二函数表示均压环的尺寸与电场之间的函数关系，均压环的尺寸包括均压环的环径、屏蔽深度以及管径。处理器可以根据复合绝缘子的抗拉强度确定复合绝缘子的最大运行时长。在确定出最大运行时长之后，处理器可以根据最大运行时长和第一函数确定目标最高温度。
在本申请实施例中，根据复合绝缘子的抗拉强度确定复合绝缘子的最大运行时长包括：获取复合绝缘子的抗拉强度最小值以及复合绝缘子的抗拉强度与运行时长之间的函数关系；根据抗拉强度最小值和复合绝缘子的抗拉强度与运行时长之间的函数关系确定复合绝缘子的最大运行时长；根据最大运行时长和第一函数确定复合绝缘子的目标最高温度包括：确定与复合绝缘子的最大运行时长对应的电场；根据最大运行时长、与最大运行时长对应的电场以及第一函数确定目标最高温度。
例如，根据DL/T864-2004的标准硅橡胶（即复合绝缘子的材质）的抗拉强度应高于3MPa。处理器可以确定3MPa为复合绝缘子的失效标准。处理器还可以对某一特定硅橡胶进行环境模拟实验，并施加电场、盐雾以及紫外等进行复合绝缘子的加速老化试验，以得到复合绝缘子的抗拉强度随运行时长的变化函数，即L=-0.32t+5.2，其中，L为抗拉强度，t为运行时长。处理器可以根据L取值3MPa确定出复合绝缘子的最大运行时长。在得到最大运行时长之后，处理器确定复合绝缘子在该最大运行时长下的电场，并根据最大运行时长、与该最大运行时长对应的电场以及第一函数确定出复合绝缘子的目标最高温度，其中，第一函数如表达式（1）所示：
（1）
其中，T为温度，t为运行时长，E为电场。
步骤105：基于第二函数调整均压环的尺寸，以调整复合绝缘子的大小。
步骤106：基于调整后的复合绝缘子对复合绝缘子的仿真模型进行适应性调整，并根据调整后的仿真模型确定复合绝缘子的仿真电场。
处理器可以基于第二函数调整均压环的尺寸，以调整复合绝缘子的大小。例如，在第二函数确定电场为0.82MV/m的情况下，处理器可以调整均压环的尺寸中的屏蔽深度、环径、管径，以使得屏蔽深度接近10mm、环径接近370 mm，管径接近70mm；在第二函数确定电场为0.36MV/m的情况下，处理器可以调整均压环的尺寸中的屏蔽深度和环径，以使屏蔽深度接近160mm、环径接近70mm。在调整复合绝缘子的大小之后，处理器可以基于调整后的复合绝缘子对复合绝缘子的仿真模型进行适应性调整，并根据调整后的仿真模型确定该复合绝缘子的仿真电场。在本申请实施例中，仿真模型包括高压导线、高压端连接金具、高压端均压环、高压端球头、杆塔、低压端连接金具、低压端均压环以及低压端球窝。例如，处理器可以通过复合绝缘子的实际尺寸通过comsol（多物理仿真软件）建立该复合绝缘子的三维电热耦合仿真模型。其中，仿真模型包括该复合绝缘子的对应的高压导线、高压端连接金具、高压端均压环、高压端球头、杆塔、低压端连接金具、低压端均压环以及低压端球窝。
在本申请实施例中，根据调整后的仿真模型确定复合绝缘子的仿真电场包括：基于第三函数和预设运行时长确定针对调整后的仿真模型的材料参数；基于预设运行时长确定调整后的仿真模型的边界条件；按照调整后的仿真模型的材料参数和边界条件对调整后的仿真模型进行设置，以使设置后的仿真模型开始仿真，得到仿真电场。
处理器可以根据调整后的仿真模型确定复合绝缘子的仿真电场。具体地，处理器可以基于第三函数和复合绝缘子的预设运行时长确定针对调整后仿真模型的材料参数。处理器还可以基于预设运行时长确定调整后的仿真模型的边界条件。在确定出调整后的仿真模型的材料参数和边界条件之后，处理器可以按照调整后的仿真模型的材料参数和边界条件对调整后的仿真模型进行设置，以使设置后的仿真模型开始仿真，得到仿真电场。
在本申请实施例中，基于预设运行时长确定调整后的仿真模型的边界条件包括：在预设运行时长为20年的情况下，确定边界条件包括以下全部条件：调整后的仿真模型的高压导线、高压端连接金具、高压端均压环以及高压端球头的电压为449KV；调整后的仿真模型的杆塔、低压端连接金具、低压端均压环以及低压端球窝的电位为0电位；调整后的仿真模型的对流换热系数为3至；调整后的仿真模型的初始温度为25/>。
处理器可以基于预设运行时长确定调整后的仿真模型的边界条件。具体地，在预设运行时长为20年的情况下，处理器可以确定仿真模型的边界条件包括以下全部条件：调整后的仿真模型的高压导线、高压端连接金具、高压端均压环以及高压端球头的电压为449KV；调整后的仿真模型的杆塔、低压端连接金具、低压端均压环以及低压端球窝的电位为0电位；调整后的仿真模型的对流换热系数为3至；调整后的仿真模型的初始温度为25/>。
步骤107：根据复合绝缘子的仿真电场、预设运行时长以及第一函数确定调整后的复合绝缘子的实际温度。
步骤108：在实际温度大于目标最高温度的情况下，再次回到基于第二函数调整均压环的尺寸的步骤，直至实际温度小于或等于目标最高温度。
步骤109：将小于或等于目标最高温度的实际温度对应的均压环的尺寸确定为均压环的目标尺寸。
在得到仿真电场之后，处理器可以根据复合绝缘子的仿真电场、预设运行时长以及第一函数确定调整后的复合绝缘子的实际温度。在得到复合绝缘子的实际温度之后，处理器可以判断实际温度是否大于目标最高温度。在实际温度大于目标最高温度的情况下，处理器可以再次回到基于第二函数调整均压环的尺寸的步骤，直至实际温度小于或等于目标最高温度。处理器可以将小于或等于目标最高温度的实际温度对应的均压环的尺寸确定为均压环的目标尺寸。
在本申请实施例中，方法还包括：在确定复合绝缘子的温度、电场以及运行时长之间的第一函数之前，根据复合绝缘子的运行时长和材料参数构建第三函数，其中，第三函数表示复合绝缘子的材料参数和运行时长之间的函数关系，材料参数包括复合绝缘子的介损正切和介电常数；确定复合绝缘子的交流极化损耗与电场之间的第四函数；其中，第四函数如表达式（3）所示：
（3）
其中，=100/>，/>为圆周率，/>为交流极化损耗，/>为真空介电常数，/>为电介质相对介电常数，E为电场，/>为介质损耗角，/>为介损正切。
在确定复合绝缘子的温度、电场以及运行时长之间的第一函数之前，处理器可以根据复合绝缘子的运行时长和材料参数构建第三函数。其中，第三函数表示复合绝缘子的材料参数和运行时长之间的函数关系，材料参数包括复合绝缘子的介损正切和介电常数。本申请实施例中，第三函数包括介损正切与运行时长之间的第一子函数，及介电常数与运行时长之间的第二子函数；第一子函数如表达式（4）所示：
（4）
其中，为介损正切，t为运行时长，/>为介质损耗角；第二子函数如表达式（5）所示：
（5）
其中，为介电常数，t为运行时长。
处理器还可以确定复合绝缘子的交流极化损耗与电场之间的第四函数，其中，第四函数如表达式（3）所示：
（3）
其中，=100/>，/>为圆周率，/>为交流极化损耗，/>为真空介电常数，/>为电介质相对介电常数，E为电场，/>为介质损耗角，/>为介损正切。
在确定出第三函数和第四函数之后，处理器可以根据第三函数和第四函数确定复合绝缘子的温度、电场以及运行时长之间的第一函数。
在本申请实施例中，处理器可以对复合绝缘子进行环境模拟试验，其中，复合绝缘子可以是通过不同的硅橡胶材料构建的。例如，处理器还可以对复合绝缘子进行红外温升测试，以确定复合绝缘子的温升情况。在进行环境模拟试验时，处理器还可以施加电场、盐雾、紫外等进行加速老化试验，以得到加速老化试验中复合绝缘子的运行时长与复合绝缘子的介损正切和介电常数等材料参数之间的第三函数。其中，第三函数包括介损正切与运行时长之间的第一子函数，第一子函数如表达式（4）所示：
（4）
其中，为介损正切，t为运行时长，/>为介质损耗角。
第三函数还包括介电常数与运行时长之间的第二子函数，第二子函数如表达式（5）所示：
（5）
其中，为介电常数，t为运行时长。
在确定出复合绝缘子的运行时长与介损正切和介电常数之间的函数关系之后，处理器还可以对复合绝缘子进行电场测试，得到复合绝缘子的交流极化损耗与电场之间的第四函数。其中，复合绝缘子的交流极化损耗与电场之间的第四函数如表达式（3）所示：
（3）
其中，=100/>，/>为圆周率，/>为交流极化损耗，/>为真空介电常数，/>为电介质相对介电常数，E为电场，/>为介质损耗角，/>为介损正切。
在确定出复合绝缘子的交流极化损耗与电场之间的第四函数之后，处理器可以基于复合绝缘子的交流极化损耗与温度之间的成正比例关系，确定出复合绝缘子的温度、电场以及运行时长之间的第一函数。其中，第一函数如表达式（1）所示：
（1）
其中，T为温度，t为运行时长，E为电场。
在确定出复合绝缘子的温度、电场以及运行时长之间的第一函数之后，处理器可以根据DL/T864-2004确定标准硅橡胶的抗拉强度应该高于3MPa。因此，处理器可以将3MPa确定为硅橡胶失效标准。处理器可以通过复合绝缘子的环境模拟试验确定抗拉强度与运行时长之间的关系复合L=-0.32t+5.2，其中，L为抗拉强度，t为运行时长。处理器可以基于抗拉强度与运行时长之间的关系，以及硅橡胶失效标准3MPa确定出复合绝缘子能够运行的最大运行时长。在确定出复合绝缘子的最大运行时长之后，处理器可以确定复合绝缘子在该最大运行时长下的电场。处理器可以根据复合绝缘子的最大运行时长、与该最大运行时长对应的电场以及第一函数确定出复合绝缘子的目标最高温度。
如图2所示，处理器还可以根据复合绝缘子的实际尺寸通过comsol建立复合绝缘子的三维电热耦合仿真模型。在建立三维电热耦合仿真模型之后，处理器可以根据复合绝缘子的第三函数和预设运行时长确定三维电热耦合仿真模型的材料参数。处理器还可以基于预设运行时长确定三维电热耦合仿真模型的边界条件。其中，三维电热耦合仿真模型的材料参数可以包括介电常数、介损正切、导热系数、比热容、密度等。例如，在复合绝缘子的预设运行时长为20年的情况下，处理器可以确定边界条件包括以下全部条件：调整后的仿真模型的高压导线、高压端连接金具、高压端均压环以及高压端球头的电压为449KV；调整后的仿真模型的杆塔、低压端连接金具、低压端均压环以及低压端球窝的电位为0电位；调整后的仿真模型的对流换热系数为3至；调整后的仿真模型的初始温度为25/>。
在确定出三维电热耦合仿真模型的材料参数和边界条件之后，处理器可以按照确定出的三维电热耦合仿真模型的材料参数和边界条件设置三维电热耦合仿真模型，以使得三维电热耦合仿真模型仿真出与每个运行时长下的材料参数对应的仿真电场。
处理器还可以基于电场与复合绝缘子的均压环之间的第二函数调整均压环的尺寸，以调整复合绝缘子的大小。其中，第二函数如表达式（2）所示：
（2）
其中，E为电场，R为均压环的尺寸中的环径，H为均压环的尺寸中的屏蔽深度，r为均压环的尺寸中的管径。
在复合绝缘子的大小调整之后，处理器可以基于调整后的复合绝缘子对三维电热耦合仿真模型进行适应性调整，以使得调整后的三维电热耦合仿真模型能够仿真出与尺寸调整后的均压环对应的仿真电场。其中，三维电热耦合仿真模型中的电流场可以表示为，其中/>，J为电路密度，E为电场，D为电位移场，V为电势，/>为真空介电常数，/>为介质介电常数，/>为介质损耗角，/>为介损正切，/>为电导率，为与虚数算子j和电场中的电流传播速度v对应的总电荷，j为虚数算子，/>，为外部电流，取值为0。
三维电热耦合仿真模型中的温度场可以表示为，其中，/>为介质密度，/>为介质的比热容，T为温度，t为时间，/>为热流密度，k为导热系数，Q为热源强度。
三维电热耦合仿真模型中的电场和温度场可以发生耦合，在耦合过程中产生热量，其中，热量可以表示为，其中，Q为热量，/>为复数实部，J为电流密度，E为电场。
三维电热耦合仿真模型还可以考虑复合绝缘子的护套、端部金具与空气的交界面上的对流传热，其中，对流传热系数可以表示为，其中，n为方向向量，q为热量，h为对流传热系数，/>为外界温度，T为复合绝缘子的温度。
在得到与尺寸调整后的均压环对应的仿真电场之后，处理器可以根据尺寸调整后的均压环对应的仿真电场、预设运行时长以及第一函数确定调整后的复合绝缘子的实际温度。其中，实际温度可以是复合绝缘子的伞裙表面最大电场、均压环表面电场最大电场。
在确定出调整后的复合绝缘子的实际温度之后，处理器可以判断实际温度是否大于目标最高温度。在实际温度大于目标最高温度的情况下，处理器可以再次回到基于电场与复合绝缘子的均压环之间的第二函数调整均压环的尺寸的步骤，直至实际温度小于或等于目标最高温度。处理器可以将小于或等于目标最高温度的实际温度对应的均压环的尺寸确定为均压环的目标尺寸。在得到均压环的目标尺寸之后，处理器可以将均压环的尺寸调整为目标尺寸，以调整复合绝缘子。并基于调整后的复合绝缘子对三维电热耦合仿真模型进行适应性调整，以使得调整后的三维电热耦合仿真模型能够仿真出与目标尺寸的均压环对应的仿真电场。处理器还可以对包括有目标尺寸的均压环的复合绝缘子进行加速老化试验，以得到对应的运行时长。并确定与目标尺寸的均压环对应的运行时长与预设运行时长之间的误差是否在预设误差内，以能够进一步地验证均压环的尺寸是否合适，对均压环进行优化。
例如，如图3所示，可以比对优化后的均压环和原始均压环之间的电场，运行时长为10年的复合绝缘子装设原始均压环的电场为0.82MV/m和3.42MV/m，而运行时长为10年的复合绝缘子装设优化后的均压环的电场为0.42MV/m和2.17MV/m。如图4所示，装设原始均压环的复合绝缘子的整体温度高达30.5，而装设优化后的均压环的复合绝缘子的整体温度为26。如图5所示，对装设原始均压环的新复合绝缘子和装设优化后的均压环的新复合绝缘子分别进行红外温升测试，测试结果显示原始均压环对应的复合绝缘子的温度为21.4摄氏度，优化后的均压环对应的复合绝缘子的温度为20摄氏度。如图6所示，对装设原始均压环的复合绝缘子和装设优化后的均压环的复合绝缘子分别进行紫外光子数测试，测试结果显示优化后的均压环对应的复合绝缘子的紫外光子数明显少于原始均压环对应的复合绝缘子。可见，复合绝缘子装设优化后的均压环的温度更低，增加了复合绝缘子的运行寿命，且能够有效地防止复合绝缘子发生异常发热掉串。
通过上述技术方案，能够对均压环的尺寸进行优化，使得均压环的尺寸更加适宜复合绝缘子长久运行，极大地提高了复合绝缘子的使用寿命，防止绝缘子掉串。
图1为一个实施例中应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法的流程示意图。应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本申请实施例还提供一种应用于复合绝缘子的防异常发热掉串装置，包括：
存储器，被配置成存储指令；以及
处理器，被配置成从存储器调用指令以及在执行指令时能够实现上述的应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法。
本申请实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器A01、网络接口A02、存储器（图中未示出）和数据库（图中未示出）。其中，该计算机设备的处理器A01用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括内存储器A03和非易失性存储介质A04。该非易失性存储介质A04存储有操作系统B01、计算机程序B02和数据库（图中未示出）。该内存储器A03为非易失性存储介质A04中的操作系统B01和计算机程序B02的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储温度、电场以及运行时长的数据。该计算机设备的网络接口A02用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序B02被处理器A01执行时以实现一种应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
本申请实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：确定复合绝缘子的温度、电场以及运行时长之间的第一函数；根据均压环的尺寸与电场构建第二函数，其中，第二函数表示均压环的尺寸与电场之间的函数关系，均压环的尺寸包括均压环的环径、屏蔽深度以及管径；根据复合绝缘子的抗拉强度确定复合绝缘子的最大运行时长；根据最大运行时长和第一函数确定复合绝缘子的目标最高温度；基于第二函数调整均压环的尺寸，以调整复合绝缘子的大小；基于调整后的复合绝缘子对复合绝缘子的仿真模型进行适应性调整，并根据调整后的仿真模型确定复合绝缘子的仿真电场；根据复合绝缘子的仿真电场、预设运行时长以及第一函数确定调整后的复合绝缘子的实际温度；在实际温度大于目标最高温度的情况下，再次回到基于第二函数调整均压环的尺寸的步骤，直至实际温度小于或等于目标最高温度；将小于或等于目标最高温度的实际温度对应的均压环的尺寸确定为均压环的目标尺寸；其中，第一函数如表达式（1）所示：
（1）/>
其中，T为温度，t为运行时长，E为电场。
在一个实施例中，在本申请实施例中，第二函数如表达式（2）所示：
（2）
其中，E为电场，R为均压环的尺寸中的环径，H为均压环的尺寸中的屏蔽深度，r为均压环的尺寸中的管径。
在一个实施例中，根据复合绝缘子的抗拉强度确定复合绝缘子的最大运行时长包括：获取复合绝缘子的抗拉强度最小值以及复合绝缘子的抗拉强度与运行时长之间的函数关系；根据抗拉强度最小值和复合绝缘子的抗拉强度与运行时长之间的函数关系确定复合绝缘子的最大运行时长；根据最大运行时长和第一函数确定复合绝缘子的目标最高温度包括：确定与复合绝缘子的最大运行时长对应的电场；根据最大运行时长、与最大运行时长对应的电场以及第一函数确定目标最高温度。
在一个实施例中，方法还包括：在确定复合绝缘子的温度、电场以及运行时长之间的第一函数之前，根据复合绝缘子的运行时长和材料参数构建第三函数，其中，第三函数表示复合绝缘子的材料参数和运行时长之间的函数关系，材料参数包括复合绝缘子的介损正切和介电常数；确定复合绝缘子的交流极化损耗与电场之间的第四函数；其中，第四函数如表达式（3）所示：
（3）
其中，=100/>，/>为圆周率，/>为交流极化损耗，/>为真空介电常数，/>为电介质相对介电常数，E为电场，/>为介质损耗角，/>为介损正切。
在一个实施例中，第三函数包括介损正切与运行时长之间的第一子函数，及介电常数与运行时长之间的第二子函数；第一子函数如表达式（4）所示：
（4）
其中，为介损正切，t为运行时长，/>为介质损耗角；第二子函数如表达式（5）所示：
（5）
其中，为介电常数，t为运行时长。
在一个实施例中，根据调整后的仿真模型确定复合绝缘子的仿真电场包括：基于第三函数和预设运行时长确定针对调整后的仿真模型的材料参数；基于预设运行时长确定调整后的仿真模型的边界条件；按照调整后的仿真模型的材料参数和边界条件对调整后的仿真模型进行设置，以使设置后的仿真模型开始仿真，得到仿真电场。
在一个实施例中，仿真模型包括高压导线、高压端连接金具、高压端均压环、高压端球头、杆塔、低压端连接金具、低压端均压环以及低压端球窝。
在一个实施例中，基于预设运行时长确定调整后的仿真模型的边界条件包括：在预设运行时长为20年的情况下，确定边界条件包括以下全部条件：调整后的仿真模型的高压导线、高压端连接金具、高压端均压环以及高压端球头的电压为449KV；调整后的仿真模型的杆塔、低压端连接金具、低压端均压环以及低压端球窝的电位为0电位；调整后的仿真模型的对流换热系数为3至；调整后的仿真模型的初始温度为25/>。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法步骤的程序。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法，其特征在于，所述方法包括：
确定复合绝缘子的温度、电场以及运行时长之间的第一函数；
根据均压环的尺寸与所述电场构建第二函数，其中，所述第二函数表示所述均压环的尺寸与所述电场之间的函数关系，所述均压环的尺寸包括所述均压环的环径、屏蔽深度以及管径；
根据所述复合绝缘子的抗拉强度确定所述复合绝缘子的最大运行时长；
根据所述最大运行时长和所述第一函数确定所述复合绝缘子的目标最高温度；
基于所述第二函数调整所述均压环的尺寸，以调整所述复合绝缘子的大小；
基于调整后的复合绝缘子对所述复合绝缘子的仿真模型进行适应性调整，并根据调整后的仿真模型确定所述复合绝缘子的仿真电场；
根据所述复合绝缘子的仿真电场、预设运行时长以及所述第一函数确定调整后的复合绝缘子的实际温度；
在所述实际温度大于所述目标最高温度的情况下，再次回到基于所述第二函数调整所述均压环的尺寸的步骤，直至所述实际温度小于或等于所述目标最高温度；
将小于或等于所述目标最高温度的实际温度对应的均压环的尺寸确定为所述均压环的目标尺寸；
其中，所述第一函数如表达式（1）所示：
（1）
其中，T为所述温度，t为所述运行时长，E为所述电场；
其中，所述第二函数如表达式（2）所示：
（2）
其中，E为所述电场，R为所述均压环的尺寸中的环径，H为所述均压环的尺寸中的屏蔽深度，r为所述均压环的尺寸中的管径；
其中，所述根据所述复合绝缘子的抗拉强度确定所述复合绝缘子的最大运行时长包括：
获取所述复合绝缘子的抗拉强度最小值以及所述复合绝缘子的抗拉强度与运行时长之间的函数关系；
根据所述抗拉强度最小值和所述复合绝缘子的抗拉强度与运行时长之间的函数关系确定所述复合绝缘子的最大运行时长；
所述根据所述最大运行时长和所述第一函数确定所述复合绝缘子的目标最高温度包括：
确定与所述复合绝缘子的最大运行时长对应的电场；
根据所述最大运行时长、与所述最大运行时长对应的电场以及所述第一函数确定所述目标最高温度。
2.根据权利要求1所述的应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述确定复合绝缘子的温度、电场以及运行时长之间的第一函数之前，根据所述复合绝缘子的运行时长和材料参数构建第三函数，其中，所述第三函数表示所述复合绝缘子的材料参数和运行时长之间的函数关系，所述材料参数包括所述复合绝缘子的介损正切和介电常数；
确定所述复合绝缘子的交流极化损耗与所述电场之间的第四函数；
其中，所述第四函数如表达式（3）所示：
（3）
其中，=100/>，/>为圆周率，/>为所述交流极化损耗，/>为真空介电常数，/>为电介质相对介电常数，E为所述电场，/>为介质损耗角，/>为所述介损正切。
3.根据权利要求2所述的应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法，其特征在于，所述第三函数包括所述介损正切与所述运行时长之间的第一子函数，及所述介电常数与所述运行时长之间的第二子函数；
所述第一子函数如表达式（4）所示：
（4）
其中，为所述介损正切，t为所述运行时长，/>为介质损耗角；
所述第二子函数如表达式（5）所示：
（5）
其中，为所述介电常数，t为所述运行时长。
4.根据权利要求2所述的应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法，其特征在于，根据调整后的仿真模型确定所述复合绝缘子的仿真电场包括：
基于所述第三函数和预设运行时长确定针对调整后的仿真模型的材料参数；
基于所述预设运行时长确定所述调整后的仿真模型的边界条件；
按照所述调整后的仿真模型的材料参数和边界条件对所述调整后的仿真模型进行设置，以使设置后的仿真模型开始仿真，得到所述仿真电场。
5.根据权利要求4所述的应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法，其特征在于，所述仿真模型包括高压导线、高压端连接金具、高压端均压环、高压端球头、杆塔、低压端连接金具、低压端均压环以及低压端球窝。
6.根据权利要求5所述的应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法，其特征在于，基于所述预设运行时长确定所述调整后的仿真模型的边界条件包括：
在所述预设运行时长为20年的情况下，确定所述边界条件包括以下全部条件：
调整后的仿真模型的高压导线、高压端连接金具、高压端均压环以及高压端球头的电压为449KV；
调整后的仿真模型的杆塔、低压端连接金具、低压端均压环以及低压端球窝的电位为0电位；
调整后的仿真模型的对流换热系数为3至；
调整后的仿真模型的初始温度为25。
7.一种应用于复合绝缘子的防异常发热掉串装置，其特征在于，包括：
存储器，被配置成存储指令；以及
处理器，被配置成从所述存储器调用所述指令以及在执行所述指令时能够实现根据权利要求1至6中任一项所述的应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法。
8.一种机器可读存储介质，其特征在于，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行根据权利要求1至6中任一项所述的应用于复合绝缘子的防异常发热掉串方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: 410131 building 4, No. 55, east section of Longhua Road, Changsha Economic and Technological Development Zone, Hunan Province Applicant after: Hunan Disaster Prevention Technology Co.,Ltd. Applicant after: STATE GRID HUNAN ELECTRIC COMPANY LIMITED DISASTER PREVENTION AND REDUCTION CENTER Applicant after: XIANG-ELECTRIC EXPERIMENT AND RESEARCH TECHNOLOGY COMPANY OF HUNAN PROVINCE Applicant after: XIANGTAN POWER SUPPLY BRANCH COMPANY OF STATE GRID HUNAN ELECTRIC POWER CO. Address before: 411104 No. 168 Hedong Avenue, Yuetang District, Xiangtan City, Hunan Province Applicant before: XIANGTAN POWER SUPPLY BRANCH COMPANY OF STATE GRID HUNAN ELECTRIC POWER CO. Country or region before: China Applicant before: Hunan Disaster Prevention Technology Co.,Ltd. Applicant before: STATE GRID HUNAN ELECTRIC COMPANY LIMITED DISASTER PREVENTION AND REDUCTION CENTER Applicant before: XIANG-ELECTRIC EXPERIMENT AND RESEARCH TECHNOLOGY COMPANY OF HUNAN PROVINCE |
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| GR01 | Patent grant | ||
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