一种基于改进浣熊算法的瓷套式电缆终端带电水冲洗模型的评估方法与流程

本发明属于电力，尤其是涉及一种基于改进浣熊算法的瓷套式电缆终端带电水冲洗模型的评估方法。

背景技术：

1、高压电力电缆作为电力网的一部分，承担着输送电能的作用，其绝缘性能直接影响电力系统的安全运行。据以往电缆故障数据可知，由电缆终端发生故障而引起的事故占整个电缆线路运行事故50％以上。目前，电网利用冷缩绝缘管和瓷套管增强电缆终端的耐气候性、电蚀能力和憎水性能，降低了其发生污闪的概率。但在实际运行中，由于在重力和电场力的作用，大气中尘埃在电缆终端表面形成了污秽层，一旦在雾、雨、雪等气象条件下，极易形成连续的导电层，从而引发放电现象，最后形成闪络，给电力系统的安全稳定运行留下隐患。

2、目前国内外主要采用带电清扫、防污闪有机涂料rtv以及合理配置外绝缘爬距等措施维护绝缘设备。其中带电清扫包括带电干清扫、带电气吹清扫、带电水冲洗，化学清洗机清洗等。较其它清扫措施，带电水冲洗具有高效处理突发事件、应用范围广、运行维护方便等优点。但在实际清洗瓷套式电缆终端过程中，其清洗效率由冲击力大小所决定，而冲击力与冲洗角度、喷嘴出口水压、射流距离等参数有关。同时，由于瓷套式电缆终端材料本身性质，射流冲击力过大时，其电气性能和机械性能会被破坏，影响后续工作；而冲击力过小时，污秽可能存在冲洗不干净问题。因此，有必要研究射流冲击力与冲洗角度、喷嘴出口水压、射流距离等参数之间的关系。

3、目前，国内外针对带电水冲洗方面开展了大量研究。其具有通过仿真和实验研究不同收缩角喷嘴的射流流场、扇形喷嘴的结构对内部流场的影响、用fluent对高压射流探测喷嘴的内流场进行数值分析圆锥形直线喷嘴与其他结构的喷嘴产生的射流水柱的集束性、通过射流打击力对比试验研究，优选出最大清洗效率的靶距、入射角；500kv变电站支柱绝缘子冲洗水枪喷嘴直径、压强和时间配合参数。

4、目前gb13395-2008《电力设备的带电水冲洗导则》仅限于220kv及以下等级的电站支柱绝缘子和线路绝缘子。现有关于带电水冲洗的研究主要侧重于喷嘴的射流特性及绝缘子方面的应用，而较少关注喷嘴、出口水压、射流距离等多因素对瓷绝缘电缆终端带电水冲洗作业的影响。

5、目前，现有研究利用麻雀算法、遗传算法、鲸鱼算法等人工智能算法对喷嘴、出口水压、射流距离和射流冲击力的数据进行拟合，得到射流冲击力经验公式；并通过现场试验验证了经验公式的可行性，但是该经验公式的准确率受到智能算法寻优性能的影响。因此，本申请提出了一种多策略融合的浣熊优化算法提高射流冲击力经验公式的准确率。

6、本申请通过建立带电作业水冲洗模型，基于流体仿真软件，对实际射流分布及水射流打击力特性进行计算，对应用于电缆终端进行分析，重点研究了出口水压、射流距离、冲洗角度对打击力的影响，基于改进浣熊算法对仿真数据进行公式拟合，得到对应的经验公式，为110kv瓷套式电缆终端带电水冲洗工作的开展提供依据和参考。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明的目的是揭示一种基于改进浣熊算法的瓷套式电缆终端带电水冲洗模型的评估方法，它是采用以下技术方案实现的。

2、本申请提供了一种基于改进浣熊算法的瓷套式电缆终端带电水冲洗模型的评估方法，解决了因设备和运行环境不同引发带电水冲洗装置的射流冲击力过大或过小，从而导致设备受到损坏或表面污秽无法完全清除的问题，提高设备安全运行的可靠性，保障居民生活、工业生产的用电稳定性。

3、本申请采用的技术方案如下：一种基于改进浣熊算法的瓷套式电缆终端带电水冲洗模型的评估方法，流程图如附图1，包括步骤如下：

4、(1)基于瓷绝缘电缆终端的结构特性，建立三维的射流模型；

5、(2)将上述模型导入流体仿真软件，在不同出口水压、射流距离、冲洗角度等工况下带电水冲洗装置的冲击力大小；

6、(3)引入piecewise混沌映射、最优邻域扰动、疯狂因子对浣熊优化算法进行改进，得到多策略融合的浣熊优化算法；

7、(4)利用多策略融合的浣熊优化算法对冲击力、型号喷嘴、出口水压、射流距离等参数进行拟合，得到基于改进浣熊算法的瓷套式电缆终端带电水冲洗模型；并引入拟合优度对模型进行评估。

8、一种基于改进浣熊算法的瓷套式电缆终端带电水冲洗模型的评估方法，包含有以下步骤：

9、模型简化：基于设备结构特征，得到简化模型；

10、三维建模：根据简化模型，得到待冲洗设备模型及带电水冲洗装置模型；

11、参数设置：网络、求解方法等参数设置；

12、模型原理分析及验证：模型机理分析、模型验证；

13、仿真分析：不同型号喷嘴、射流距离、出口水压进行仿真分析得到冲击力；

14、然后开始，设置参数范围，利用piecewise混沌映射形成初始种群；计算适应度；判断i≤tmax/2，若是则后段：疯狂因子地面位置更新、并判断i≤tmax，若是，判断是否满足终止条件，若是的话，优化模型，得到用于带电水冲洗场景的装置参数优化模型；判断是否满足终止条件，若不是的话，返回判断i≤tmax/2；判断i≤tmax/2，若不是则前段：最优邻域扰动树上位置的更新并使i＝i+1。

15、本发明的有益效果如下：

16、(1)本发明提出的改进浣熊算法克服了原有算法的局限性，提高了算法的全局搜索能力和局部搜索能力，能够更好地适应不同领域的应用需求，为相关领域的研究和实践提供了新的解决方案和思路。

17、(2)本发明的一种基于改进浣熊算法的瓷套式电缆终端带电水冲洗模型的评估方法，基于改进浣熊算法对仿真数据进行公式拟合，得到射流冲击力对应的经验公式。在一定冲洗角度和冲击力的情况下，通过改变出口水压可以达到安全冲洗的目的，提高带电水冲洗法的冲洗质效，保障设备安全稳定运行。

技术特征：

1.一种基于改进浣熊算法的瓷套式电缆终端带电水冲洗模型的评估方法，其特征在于：包括步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种基于改进浣熊算法的瓷套式电缆终端带电水冲洗模型的评估方法，其特征在于：第(1)步中：

3.根据权利要求1所述的一种基于改进浣熊算法的瓷套式电缆终端带电水冲洗模型的评估方法，其特征在于：第(2)步中：冲洗角度与打击力的关系,切向力表达式：

4.根据权利要求1所述的一种基于改进浣熊算法的瓷套式电缆终端带电水冲洗模型的评估方法，其特征在于：第(3)步中：

5.根据权利要求1所述的一种基于改进浣熊算法的瓷套式电缆终端带电水冲洗模型的评估方法，其特征在于：第(4)步中：

6.根据权利要求5所述的一种基于改进浣熊算法的瓷套式电缆终端带电水冲洗模型的评估方法，其特征在于：以7mm圆柱形喷嘴冲击力为例，运用多策略融合的浣熊优化算法对高压水射流打击力与出口水压、射流距离以及冲洗角度三者进行数据多次求解，拟合优度均达到0.98以上，得到7mm圆柱形喷嘴冲击力拟合函数：fsl7mm＝(0.9218-0.0073×α)×(24.0357+26.6489×p+0.4704×p2-0.6779×l-0.3598×l2)。

技术总结本发明属电力领域，公开了一种基于改进浣熊算法的瓷套式电缆终端带电水冲洗模型的评估方法，步骤如下：基于瓷绝缘电缆终端的结构特性建立射流模型；利用流体仿真软件，得到在不同工况下水射流打击力；引入策略得到多策略融合的浣熊优化算法；利用多策略融合的浣熊优化算法对冲击力、型号喷嘴、出口水压、射流距离等参数进行拟合，得到基于改进浣熊算法的瓷套式电缆终端带电水冲洗模型；并引入拟合优度对模型进行评估。本发明解决了因设备和运行环境不同引发带电水冲洗装置的射流冲击力过大或过小，从而导致设备受到损坏或表面污秽无法完全清除的问题，提高了设备安全运行的可靠性，保障了居民生活、工业生产的用电稳定性。技术研发人员：蔡豪,罗伟,黄祥玉,蔡智超,黄梦婷,郑鹏威,刘合正,曾坤,周阳,徐世泽,章小彬,李俊,方畅,闫广受保护的技术使用者：国网湖北省电力有限公司荆门供电公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2