(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111444765.0 (22)申请日 2021.11.30 (71)申请人 广东电网有限责任公司电力科 学研 究院 地址 510000 广东省广州市越秀区东 风东 路水均岗8号 申请人 南方电网科 学研究院有限责任公司 (72)发明人 张帅　孙帅　赵林杰　彭在兴　 王颂　姚聪伟　庞小峰　李兴旺　 杨贤　宋坤宇　吴勇　刘建明　 张任驰　 (74)专利代理 机构 广州三环 专利商标代理有限 公司 44202 代理人 颜希文　郝传鑫(51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 20/00(2019.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种GIS设备温度场降阶快速 仿真的方法 (57)摘要 本发明公开了一种GIS设备温度场降阶快速 仿真的方法及装置， 所述方法包括如下步骤： 步 骤S1， 根据考察对象的物理结构， 建立考察对象 的三维几何仿真模型， 并利用有限元仿真软件对 所建立的三维仿真模型进行多组工况仿真以获 得多组三维温度场仿真分析的结果； 步骤S2， 根 据建立的三维几何仿真模型以及温度场三维仿 真结果， 通过特征点提取和特征点上温度信息数 据关联， 将温度场三维仿真结果提取为温度场一 维数据组； 步骤S3， 改变不同的输入条件通过步 骤S1仿真， 并根据步骤S2提取得到对应的输入一 维数据组和温度场一维数据组构建训练样本库， 构建训练模型并利用训练样本库的样本利用机 器学习软件 进行学习， 生成降阶模型。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 114239346 A 2022.03.25 CN 114239346 A 1.一种GIS设备温度场降阶快速 仿真的方法， 包括如下步骤： 步骤S1， 根据考察对象的物理结构， 建立考察对象的三维几何仿真模型， 并利用有限元 仿真软件对所建立的三维仿真模型进行多组工况仿真以获得多组三维温度场仿真分析的 结果； 步骤S2， 根据建立的三维几何仿真模型以及温度场三维仿真结果， 通过特征点提取和 特征点上温度信息数据关联， 将温度场三维仿真结果提取为温度场一维数据组， 即建立三 维温度场与温度场一维数据组的降阶对应关系； 步骤S3， 改变不同的输入条件通过步骤S1仿真， 并根据步骤S2提取得到对应的输入一 维数据组和温度场一 维数据组构建训练样本库， 构建训练模型并利用训练样本库的样本利 用机器学习软件进行 学习， 生成降阶模型。 2.如权利要求1所述的一种GIS设备温度场降阶快速仿真的方法， 其特征在于， 于步骤 S3后， 还包括如下步骤： 步骤S4， 选取一组在输入范围内的数据， 通过降阶模型获得输出数据组， 并将输出结果 根据提取的特征点对应赋值到步骤S1建立的三维几何仿真模型上， 根据温度分布的连续 性， 在所述 三维几何仿真模型 上反演出三维温度场分布； 步骤S5， 选取一组在输入范围内的数据， 对比其根据步骤S4得到的反演的三维温度场 分布以及根据步骤S1得到的有限元仿真的三维温度场分布， 获得两者温度场分布的误差， 根据误差确定是否 重新训练得到新的降阶模型。 3.如权利要求2所述的一种GIS设备温度场降阶快速仿真的方法， 其特征在于， 步骤S1 进一步包括： 步骤S100， 根据 考察对象GIS设备的物理结构， 建立GIS 设备进行有限元/有限体积法温 度场仿真的仿真模型； 步骤S101， 确定所述仿真模型的输入、 输出， 在有限元仿真软件中运行多组工况对所述 仿真模型利用有限元/有限体积法进行温度场仿真， 输出GIS设备的内部温度场分布。 4.如权利要求3所述的一种GIS设备温度场降阶快速仿真的方法， 其特征在于， 步骤S2 进一步包括： 步骤S200， 根据步骤S1建立的三维几何仿真模型， 根据实际模型的复杂程度拆分模型； 步骤S201， 根据模型的几何特征， 以内部导体中心线为轴， 构 建柱坐标系， 在内部导体、 外壳、 绝缘子表 面和气室模块内均取特征点， 点由(l,r, θ )确定， 其中l为柱 坐标下的轴向位 置， r为基准平面上的投影到坐标原点的距离， θ 为投影点的方位角； 步骤S202， 根据特征点的位置和步骤S1中的三维仿真分析结果， 以特征点作为中间联 系量， 将三维仿真分析结果提取为一维数据 组， 建立三维仿真分析结果的三维温度场与一 维数数剧组的降阶对应关系； 步骤S203， 将仿真模型的输入转化为一维数据组I＝(u、 i、 e， T)， 其中u为GIS三相电压 有效值， i为GIS三相电流有效值， e为外界环境温度， T＝(t1……tk4)为GIS外壳温度传感器 的测量值。 5.如权利要求4所述的一种GIS设备温度场降阶快速仿真的方法， 其特征在于， 步骤S3 进一步包括： 步骤S300， 改变不同的输入条件进行仿真， 通过步骤S1获得相应的温度场分布计算结权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114239346 A 2果， 并根据步骤S2 提取得到对应的输入一维数据组I和温度场一维数据组M， 该一组(I， M)则 构成一组训练库数据； 步骤S301， 利用训练样本库， 通过机器学习软件， 对训练样本库的训练样本进行多次运 行学习， 建立输入一维数据 组I和温度场一维数据 组M的对应关系， 将三维仿真降阶为可以 用于系统仿真的一维模型， 获得温度场仿真的降阶模型。 6.如权利要求5所述的一种GIS设备温度场降阶快速仿真的方法， 其特征在于： 于步骤 S4中， 选取一组在输入 范围内的数据， 通过所述降阶模型获得输出数据组， 将输出结果根据 提取的特征点对应赋值到步骤S1中建立的三维模型上， 根据温度分布的连续性， 利用线型 插值的方式， 在模型 上反演出三维温度场分布。 7.如权利要求5所述的一种GIS设备温度场降阶快速仿真的方法， 其特征在于： 所述输 出结果包含每个特征点坐标信息和相应温度信息 。 8.如权利要求5所述的一种GIS设备温度场降阶快速仿真的方法， 其特征在于： 于步骤 S5中， 选取一组在输入 范围内的数据， 根据步骤S4得到 反演的三 维温度场分布， 根据步骤S1 得到有限元仿真的三维温度场分布， 然后对比两者的仿真结果， 获得两者温度场分布的误 差； 对比误差 分布的最大值和平均值与设定的误差范围， 若误差超过设定的范围， 将该组数 据重复步骤S2提取数据， 并将其增加到步骤S3中的训练数据组， 重新进行训练获得新的降 阶模型， 再次进行验证， 直至验证误差在范围内。 9.一种GIS设备温度场降阶快速 仿真的装置， 包括： 模型构建仿真单元， 用于根据考察对象的物理结构， 建立考察对象的三维几何仿真模 型， 并利用有限元仿真软件对所建立的三维仿 真模型进行多组工况仿 真以获得多组三维温 度场仿真 分析的结果； 降阶处理单元， 用于根据建立的三维几何仿真模型以及温度场三维仿真结果， 通过特 征点提取和特征点上温度信息数据关联， 将温度场三维仿真结果提取为温度场一维数据 组， 即建立三维温度场与温度场一维数据组M的降阶对应关系； 降阶模型生成单元， 用于改变不同的输入条件通过模型构建仿真单元仿真， 并根据降 阶处理单元提取得到对应的输入一维数据组和温度场一 维数据组构建训练样本库， 构建训 练模型并利用训练样本库的样本利用机器学习软件进行 学习， 生成降阶模型。 10.如权利要求9所述的一种GIS设备温度场降阶快速仿真的装置， 其特征在于， 所述装 置还包括： 反演单元， 用于选取一组在输入范围内的数据， 通过降阶模型获得输出数据组， 并将输 出结果根据提取的特征点对应赋值到模型构建仿真单元建立的三 维几何仿 真模型上， 根据 温度分布的连续 性， 在所述 三维几何仿真模型 上反演出三维温度场分布； 精度验证单元， 用于选取一组在输入范围内的数据， 对比其根据反演单元得到的反演 的三维温度场分布以及根据模型构建仿 真单元得到的有限元仿 真的三维温度场分布， 获得 两者温度场分布的误差， 根据误差确定是否 重新训练得到新的降阶模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114239346 A 3