一种获取电介质击穿强度所需最小样本数的确定方法

本发明属于电介质分析，更具体地，涉及一种获取电介质击穿强度所需最小样本数的确定方法。

背景技术：

1、电介质材料的电气强度是衡量电介质绝缘可靠性与寿命的重要指标。电介质材料的电气强度表示材料在电场作用下，避免被破坏(击穿)所能承受最高的电场强度：通常用试样击穿电压值与其厚度(两电极板间试样平均厚度，涂料为漆膜)之比表示，单位为kv/m。不少高分子绝缘材料在液氮和液氦温度下的击穿强度数值相差不大，故液氮温度下的击穿强度数据亦可供设计液氦温度下工作的电气设备时参考。低温下的击穿试验方法尚无统一标准。

2、现有技术中电介质击穿强度通常采用击穿测试方法结合weibull分布分析得到。实际上，电介质击穿通常包含多种击穿机制，因此更宜采用多组击穿实验得到的击穿场强数据，利用击穿场强数据获得混合weibull分布模型，以表征电介质的击穿场强。

3、但是，获取电介质击穿强度所需最小样本数往往是通过经验值进行设置，准确性偏低，因此有必要提出一种电介质击穿最小样本数的确定方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种获取电介质击穿强度所需最小样本数的确定方法，其目的在于，解决现有技术确定电介质击穿强度所需最小样本数时往往取决于经验导致不够准确的技术问题。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种获取电介质击穿强度所需最小样本数的确定方法，包括：

3、s1：对电介质进行多次击穿试验，得到实验击穿场强数据；

4、s2：构造所述实验击穿场强数据对应的各个击穿原因的weibull子分布，将所有weibull子分布进行叠加得到weibull混合分布；

5、s3：利用所述weibull混合分布将所述实验击穿场强数据划分成各weibull子分布的击穿场强数据，以计算各weibull子分布对应的可靠性度量值r和可靠性估计值

6、s4：利用设定的当前实验样本数n、各个weibull子分布对应的可靠性度量值r和可靠性估计值表征每个weibull子分布的当前关键量ur，

7、

8、s5：计算各个所述weibull子分布对应的当前关键量ur在预设置信水平下置信区间对应的相对偏差；从所有所述weibull子分布中选出相对偏差低于偏差阈值的作为目标子分布；

9、s6：若所述目标子分布对应的当前关键量ur的相对偏差大于参考值，则增大n并返回s4；若所述目标子分布对应的当前关键量ur的相对偏差低于所述参考值，则进入s7；

10、s7：将所述当前实验样本数作为获取电介质击穿强度所需最小样本数。

11、在其中一个实施例中，所述s2包括：

12、s21：对所述实验击穿场强数据进行归因分析找出所有的击穿原因；

13、s22：利用公式构造各个所述击穿原因对应的weibull子分布；fi(e)表示第i种击穿原因导致的子分布的击穿累积概率分布，αi为第i种击穿原因导致的尺寸参数，βi为第i种击穿原因导致的形状参数，eimin为第i种击穿原因导致的位置参数；

14、s23：将所有weibull子分布进行叠加得到weibull混合分布。

15、在其中一个实施例中，所述s23包括：利用公式进行占比加权融合得到weibull混合分布；其中，mi为第i个weibull子分布的占比，n为击穿原因的总数。

16、在其中一个实施例中，所述s3包括：

17、利用所述weibull混合分布将所述实验击穿场强数据划分成各weibull子分布的击穿场强数据；

18、将各weibull子分布的标准差σ和均值μ的比值作为各weibull子分布对应的变异系数cov；利用各weibull子分布对应的变异系数cov和累计击穿概率的百分位计算可靠性度量值r；

19、根据各weibull子分布的击穿场强数据对应的估计参数计算对应的可靠性估计值

20、在其中一个实施例中，所述s5包括：

21、s51：计算各个子分布内对应的ur在预设置信水平γ下对应的置信区间(url，uru)，将url和uru各自对应的相对偏差中的较大值作为各所述weibull子分布对应的相对偏差；

22、s52：从所有所述weibull子分布中选出相对偏差大于偏差阈值的作为目标子分布。

23、在其中一个实施例中，所述s52包括：从所有所述weibull子分布中选出占比权重大于占比阈值且相对偏差低于所述偏差阈值的子分布作为所述目标子分布。

24、在其中一个实施例中，所述s52包括：将所有所述weibull子分布中相对偏差最小的子分布作为所述目标子分布。

25、在其中一个实施例中，所述s7包括：若存在多个所述目标子分布，将多个所述目标子分布对应的当前关键量ur的相对偏差最大对应的预设当前实验样本数n作为获取电介质击穿强度所需最小样本数。

26、按照本发明的另一方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述确定方法的步骤。

27、按照本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述确定方法的步骤。

28、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

29、(1)本发明提供一种获取电介质击穿强度所需最小样本数的确定方法，其利用设定的当前实验样本数n、各个击穿原因对应的weibull子分布的可靠性度量值r和可靠性估计值表征每个weibull子分布的当前关键量ur；根据各个weibull子分布对应的当前关键量ur对应的相对偏差选取目标子分布；考虑目标子分布的当前关键量ur与参考值的关系，若当前关键量ur大于参考值则增加当前实验样本数n直至目标子分布对应的当前关键量ur低于参考值，则将当前实验样本数n作为获取电介质击穿强度所需最小样本数。本发明提出的最小样本数确定方法能够计及多种击穿原因的变化规律设计出与当前实验样本数n相关的当前关键量ur，结合当前关键量ur与参考值之间的关系动态调整当前实验样本数n，最终快速、准确地确定出最小样本数；进一步地，该最小样本数进行电介质击穿实验获得的混合weibull分布模型可以准确表征电介质的击穿场强。

30、(2)本方案利用公式构造各个所述击穿原因对应的weibull子分布；与现有技术相比，考虑了电介质的最低击穿场强，好处在于，实现了电介质击穿特性准确的数学描述。

31、(3)本方案利用公式进行占比加权融合得到weibull混合分布；与现有技术相比，考虑了电介质的多种击穿原因，好处在于，实现了电介质击穿特性的机理-数据联合驱动的模型构建。

32、(4)本方案将各weibull子分布的标准差σ和均值μ的比值作为各weibull子分布对应的变异系数cov；利用各weibull子分布对应的变异系数cov和累计击穿概率的百分位计算可靠性度量值r；考虑了标准统计参数与分布参数间的关系，好处在于，实现了将weibull分布参数与数据分散性的对应。

33、(5)本方案将url和uru各自对应的相对偏差中的较大值作为各所述weibull子分布对应的相对偏差；考虑了参数估计值可能的最大相对误差，好处在于，实现了估计值偏差的有效控制。

34、(6)本方案将从所有所述weibull子分布中选出占比权重大于占比阈值且相对偏差低于所述偏差阈值的子分布作为所述目标子分布；考虑了各击穿原因对应子分布的主导地位，好处在于，实现了符合击穿机理的所需最小样本数的合理计算。

35、(7)本方案将所有所述weibull子分布中相对偏差最小的子分布作为所述目标子分布；考虑了工程实际的可实现性，好处在于，实现了实验最小样本数的合理减少，更利于工程应用。

36、(8)本方案若存在多个所述目标子分布，将多个所述目标子分布对应的当前关键量ur的相对偏差最大对应的预设当前实验样本数n作为获取电介质击穿强度所需最小样本数；考虑了工程实际中所能接受的最大相对偏差，好处在于，实现了实验最小样本数的准确计算，更利于结合工程实际调整。