[发明专利]一种考虑能量提取的单重雷击下避雷器性能评估方法

权利要求书

1.一种考虑能量提取的单重雷击下避雷器性能评估方法，其特征在于，首先搭建了考虑能量提取的单重雷击下避雷器性能评估试验平台，平台包括：冲击试验箱(1)、氧化锌避雷器试品(2)、冲击电流发生装置(3)、冲击电流控制台(4)、同轴电缆(5)、开关(6)、冲击电流检测仪(7)、冲击电流传感器(8)、冲击数据发送单元(9)、主机(10)、冲击高压传感器(11)、电压数据处理单元(12)；

所述冲击电流发生装置(3)的输入端与冲击电流控制台(4)相连，冲击电流发生装置(3)的输出端经同轴电缆(5)与开关(6)相连，开关(6)的另一端与冲击电流检测仪(7)的输入端相连，冲击电流检测仪(7)的输出端与冲击电流传感器(8)的输入端相连接，冲击电流传感器(8)的输出端与冲击数据发送单元(9)相连，冲击数据发送单元(9)与主机(10)连接；

所述氧化锌避雷器试品(2)放置于冲击试验箱(1)中，氧化锌避雷器试品(2)的两端分别与冲击数据发送单元(9)和冲击电流控制台(4)串联；

所述冲击高压传感器(11)的两端与氧化锌避雷器试品(2)的两端相并联，冲击高压传感器(11)与电压数据处理单元(12)的输入端相连，电压数据处理单元(12)的输出端与主机相连接；

上述实验平台的实验方法，包括以下步骤：

S1：经由冲击电流发生装置(3)对氧化锌避雷器试品(2)进行冲击试验，具体步骤为：在冲击电流控制台(4)上设置冲击电流发生装置(3)产生的冲击电流峰值I_M，并启动冲击电流发生装置(3)，同时合上开关(6)，冲击电流发生装置(3)经同轴电缆(5)向电路输出冲击电流，冲击电流检测仪(7)将检测到的冲击电流波形信号传至冲击电流传感器(8)，冲击电流传感器(8)将电信号发送至冲击数据发送单元(9)，冲击数据发送单元(9)将相关数据通过专用通信线路传输至主机(10)，主机(10)读出对应的冲击持续时间T，冲击高压传感器(11)将电压波形经电压数据处理单元(12)通过专用通信线路传输至主机(10)，主机(10)读出对应的残压U_r，同时利用收到的数据计算出氧化锌避雷器的能量吸收实际值E_R，改变冲击电流，得到不同冲击电流峰值下的能量吸收实际值E_Ri；

S2：结合试验设定及读出的冲击电流峰值I_M，避雷器残压U_r以及冲击持续时间T，计算冲击电流作用下氧化锌避雷器的能量吸收标准值E_B：

式(1)中，x为误差系数，y为积分变量；

S3：采取粒子群优化算法对能量吸收标准值公式进行建模，计算出使误差最小的x₀值，具体步骤如下：

1)生成具有均匀分布的粒子和速度的初始总体，设置停止条件；

2)按照式(2)计算群体最优位置：

式中，f(x)表示目标函数，n为实际测试数据组数，E_Bi为第i种冲击电流值对应计算所得的能量吸收标准值，E_Ri为第i种冲击电流值对应测量所得的能量吸收实际值；

3)更新每个粒子的位置和速度；

4)计算每个粒子位置的目标函数值，同时更新整个群体的最优位置与每个粒子的个体历史最优位置；

5)若满足停止条件，则停止搜索，输出搜索结果；否则返回第3)步；

6)根据优化得出最优值x₀代入以下公式(3)，得到优化后的计算能量吸收标准值理论公式：

S4:考虑优化后的能量吸收标准值E_B，计算考虑能量提取的单重雷击下避雷器性能评估因子α：

S5：基于步骤S4中得到的考虑能量提取的单重雷击下避雷器性能评估因子α进行评估，当α∈(0，1]时，认为氧化锌避雷器性能合格，可以正常服役；当α∈(1，+∞)时，表明氧化锌避雷器性能已大幅降低，为保证线路安全，应尽快换新。