本發(fā)明屬于液體電介質(zhì)絕緣性能分析，涉及一種確定影響甘油三酯分子電離能和電子親和能的分析方法。

背景技術：

1、礦物油在變壓器中已有100多年的應用歷史。近年來，礦物油變壓器著火、爆炸等事故頻發(fā)，礦物油一旦泄露會對環(huán)境造成極大的污染。天然酯具有抗老化、環(huán)保、防火性能優(yōu)異、可再生等優(yōu)點，滿足未來電介質(zhì)液體的發(fā)展需求。目前，全球運行的天然酯絕緣油變壓器數(shù)量超過100萬臺，電壓等級從10kv到420kv，容量從6.25mva到300mva。未來，天然酯類變壓器的數(shù)量還將繼續(xù)增加。

2、天然酯的擊穿性能是判斷其作為絕緣液體電介質(zhì)的基礎電氣性能，不少研究者通過實驗方式探究了不同條件下天然酯的擊穿電壓，并與礦物油進行對比，發(fā)現(xiàn)天然酯的工頻擊穿電壓普遍大于礦物油，但其雷電沖擊電壓明顯低于礦物油。油品的雷電沖擊擊穿電壓受水分等雜質(zhì)影響較弱，而與油品本身化學結果對電子的束縛能力有密切關系。在與分子電子性質(zhì)相關的參數(shù)中，電離能(ip)表示了基態(tài)原子失去基態(tài)電子變?yōu)殛栯x子的能力，體現(xiàn)了物質(zhì)的電離穩(wěn)定性；電子親和能(ea)表示了分子的捕獲電子的難易程度。因此，電離能(ip)和電子親和能(ea)對液體絕緣介質(zhì)雷電沖擊性能的有著重要影響。但是，目前關于天然酯電離能和電子親和能的分析較少，導致缺乏一種從化學結構本身出發(fā)實現(xiàn)油品絕緣性能提升的有效方法。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種確定影響甘油三酯分子電離能和電子親和能的分析方法。

2、為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種確定影響甘油三酯分子電離能和電子親和能的分析方法，包括以下步驟：

4、構建表征天然酯沖擊絕緣性能的關鍵分子描述符特征量集合；

5、計算天然酯絕緣油分子的電離能和電子親和能；

6、選擇與電離能和電子親和能密切關聯(lián)的分子描述符；

7、采用分子描述符進行不同類型天然酯分子電離能和電子親和能的比較分析。

8、進一步，所述構建表征天然酯沖擊絕緣性能的關鍵分子描述符特征量集合，具體包括：基于庫普曼定理、前線軌道理論、原子大小對原子核對電子束縛能力影響、靜電勢對分子中原子核和電子對抗影響，選擇影響油品絕緣性能的關鍵分子描述符，構建表征天然酯沖擊絕緣性能的關鍵分子描述符特征量集合。

9、進一步，所述關鍵分子描述符特征量集合包括：分子相對分子質(zhì)量mw、范德華表面svdw、分子體積vvdw、碳氫比c：h，最高占有軌道能級ehomo、最低未被占有軌道能級elumo、能隙egap，正極性靜電勢表面積s+、負極性靜電勢表面積s-、靜電勢平均值vp、正極性靜電勢平均值vp+、負極性靜電勢平均值vp-、靜電勢方差σ、正靜電勢方差σ+、負靜電勢方差σ-、pi指數(shù)pi，分子極性指數(shù)ind-p、極性面面積(s-p)、非極性面面積(s-np)。

10、進一步，所述計算天然酯絕緣油分子的電離能和電子親和能，具體包括：基于密度泛函理論，構建絕緣油分子模型，采用m062x泛函配合6-311g(d,p)基組對所構建絕緣油分子模型進行中性分子、陽離子和陰離子的能量計算，如式(1)、(2)所示；絕緣油分子電離能的值為絕緣油陽離子分子的能量減去絕緣油中性分子的能量，電子親和能值為絕緣油中性分子的能量減去絕緣油陰分子的能量；

11、ip＝em+-em?(1)

12、ea＝em-em-?(2)

13、式中em為絕緣油分子中性時所計算的能量，em+為絕緣油分子電荷為+1時所計算的能量，em-為絕緣油分子電荷為-1時所計算的能量。

14、進一步，所述選擇確定與電離能和電子親和能密切關聯(lián)的分子描述符，包括：通過正態(tài)分布檢驗所有分子描述符，分別對符合正態(tài)分布和不符合正態(tài)分布的分子描述符采用皮爾遜相關系數(shù)法和斯皮爾曼相關系數(shù)法描述其與電離能和電子親和能的相關關系，進而篩選關聯(lián)關系最強的關鍵分子描述符。

15、進一步，所述選擇與電離能和電子親和能密切關聯(lián)的分子描述符，包括以下步驟：

16、步驟1：采用適用于小樣本數(shù)據(jù)shapiro-wilk方法對所有分子描述符進行正態(tài)分布檢驗，計算統(tǒng)計量w來量化樣本數(shù)據(jù)與正態(tài)分布之間的差異，w的取值范圍在0-1之間，接近1表示樣本數(shù)據(jù)與正態(tài)分布擬合好，反之表示擬合差，如式(3)、(4)所示：

17、

18、式中，xi為第i階統(tǒng)計量，即樣本中的第i個最小數(shù)，為樣本的平均值，m是從一個標準的正態(tài)分布隨機變量上采樣的有序獨立同分布的統(tǒng)計量的期望值，v是這些有序統(tǒng)計量的協(xié)方差；

19、對于數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布的分子描述符采用皮爾遜相關系數(shù)描述與因變量的相關關系，如式(5)所示，不符合正態(tài)分布的采用斯皮爾曼相關系數(shù)法，如式(6)所示：

20、

21、式中，γ為皮爾遜相關系數(shù)，ρ為斯皮爾曼相關系數(shù)，為樣本的平均值；

22、步驟2：根據(jù)電離能、電子親和能與分子描述符的相關系數(shù)，選擇s(-)、ehm、egap、vp(-)、σ+、c：h為電離能關鍵分子描述符；選擇elumo為電子親和能關鍵分子描述符。

23、進一步，所述采用分子描述符進行不同類型天然酯分子電離能和電子親和能的比較分析，具體包括：基于不同分子描述符對于電離能和電子親和能的關聯(lián)關系，比較分析不同分子的分子描述符值差異，結合不同油品雷電沖擊擊穿特性進一步比較分析。

24、第二方面，本發(fā)明提供一種確定影響甘油三酯分子電離能和電子親和能的分析裝置，包括：

25、構建模塊：用于構建表征天然酯沖擊絕緣性能的關鍵分子描述符特征量集合；

26、計算模塊：用于計算天然酯絕緣油分子的電離能和電子親和能；

27、確定模塊：用于選擇與電離能和電子親和能密切關聯(lián)的分子描述符；

28、分析模塊：用于采用分子描述符進行不同類型天然酯分子電離能和電子親和能的比較分析。

29、第三方面，本發(fā)明提供一種電子設備，包括存儲器和處理器；

30、所述存儲器，用于存儲計算機程序；

31、所述處理器，用于當執(zhí)行所述計算機程序時，實現(xiàn)如上任一所述的確定影響甘油三酯分子電離能和電子親和能的分析方法。

32、第四方面，本發(fā)明提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，當所述計算機程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如上任一所述的確定影響甘油三酯分子電離能和電子親和能的分析方法。

33、本發(fā)明的有益效果在于：電離能(ip)和電子親和能(ea)對液體絕緣介質(zhì)雷電沖擊性能的有著重要影響，目前關于天然酯電離和親和的微觀研究較少，且沒有考慮分子固有的微觀特性。本發(fā)明提出了一種確定影響甘油三酯分子電離能和電子親和能的分析方法，包括四方面的內(nèi)容：構建表征天然酯沖擊絕緣性能的關鍵分子描述符特征量集合；計算天然酯絕緣油分子的電離能和電子親和能；優(yōu)選確定與電離能和電子親和能密切關聯(lián)的分子描述符；采用分子描述符開展不同類型天然酯分子的電離能和電子親和能的比較分析。本發(fā)明方法實現(xiàn)對天然酯分子的電離能和親和性質(zhì)實現(xiàn)定量描述，從微觀層面上為掌握不同類型天然酯分子的電離能和電子親提供新思路，進而為開發(fā)強沖擊絕緣性能的天然酯產(chǎn)品提供技術指導。

34、本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書來實現(xiàn)和獲得。