本發(fā)明屬于電力設(shè)備絕緣狀態(tài)評估
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體設(shè)計(jì)一種基于回復(fù)電壓法的變壓器油紙絕緣老化狀況基于回復(fù)電壓初始斜率的新的分析方法。
背景技術(shù)：
：隨著電力系統(tǒng)的不斷升級改造，電網(wǎng)容量不斷增大，對于提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性越來越重要。電力變壓器是電力系統(tǒng)中必不可少的電氣設(shè)備，負(fù)責(zé)電網(wǎng)運(yùn)行中的轉(zhuǎn)換和傳輸能量，對供電系統(tǒng)的安全和可靠性起著重要作用。對變壓器油紙絕緣老化狀況的研究，可以有效維護(hù)電力設(shè)備的正常運(yùn)行，避免因絕緣老化使變壓器提前結(jié)束他們的使用壽命，同時(shí)減少因大型油紙絕緣變壓器的突發(fā)故障而引起的電力設(shè)備停運(yùn)而造成的難以估計(jì)的國經(jīng)濟(jì)損失和影響部分地區(qū)人民的正常生活。及時(shí)進(jìn)行檢修與更新，使電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。由于變壓器的油紙絕緣受溫度，幾何結(jié)構(gòu)，老化程度及水分含量和其他化學(xué)反應(yīng)的影響會改變電解質(zhì)的電導(dǎo)和極化過程，導(dǎo)致變壓器的絕緣性能發(fā)生改變。因此采用介電響應(yīng)技術(shù)來檢測電力變壓器的油紙絕緣狀態(tài)?，F(xiàn)階段介電響應(yīng)法主要分為時(shí)域法和頻域法兩種均是無破壞性檢測方法，時(shí)域法有回復(fù)電壓法(RVM)和極化去極化電流法(PDC)，操作簡單同時(shí)攜帶大量豐富信息，操作時(shí)不需對變壓器吊芯取樣減少了空氣中濕度和溫度對變壓器線圈，絕緣油的影響，而且抗干擾能力強(qiáng)，減少絕緣材料的破壞。頻域法有頻域介電譜法(FDS)在高頻下能夠較好的過濾噪聲減少感染，在研究介質(zhì)損耗方面具有突出優(yōu)勢。現(xiàn)在已有的研究大多是利用回復(fù)電壓極化譜和主時(shí)間常數(shù)去診斷變壓器油紙絕緣狀況，易受變壓器老化和受潮的影響，因此需要使用另一重要特征量回復(fù)電壓的初始斜率基于均一絕緣介質(zhì)電路模型與變壓器油紙絕緣老化狀況的關(guān)系。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種基于回復(fù)電壓法的變壓器油紙絕緣老化狀況分析的新方法，是因?yàn)樽儔浩鞯睦匣褪艹睍O化譜和主時(shí)間常數(shù)產(chǎn)生影響，因此提出使用回復(fù)電壓的另一特征量回復(fù)電壓初始斜率來診斷變壓器油紙絕緣老化狀況，研究等效電路參數(shù)和試驗(yàn)參數(shù)對回復(fù)電壓的初始斜率的影響。操作簡便，不會破壞變壓器絕緣。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種基于基于回復(fù)電壓法的變壓器油紙絕緣老化狀況分析方法，包括以下步驟：S1：對系統(tǒng)的回復(fù)電壓特征量進(jìn)行測量；S2：建立均一絕緣介質(zhì)等效電路模型；S3：對回復(fù)電壓的等效電路進(jìn)行仿真，得出回復(fù)電壓曲線；S4：對回復(fù)電壓曲線進(jìn)行擬合，得出回復(fù)電壓初始斜率；S5：改變試驗(yàn)參數(shù)和等效電路參數(shù)，觀察回復(fù)電壓初始斜率的變化；S6：根據(jù)以上步驟，判斷變壓器油紙絕緣老化狀況。所述步驟S2建立均一絕緣介質(zhì)等效電路的方法：根據(jù)線性均一理論，絕緣介質(zhì)的極化過程與一個(gè)時(shí)間τ的關(guān)系可由單一的德拜等效電路表示。所述步驟S3基于回復(fù)電壓的均一模型計(jì)算出回復(fù)電壓值，可得回復(fù)電壓曲線的方法：根據(jù)弛豫支路的電路方程建立方程組可得回復(fù)電壓的計(jì)算公式如下：根據(jù)KCL和KVL定律建立運(yùn)算電路方程組有(1)～(2)兩式消去I(s)，則可得：式中a＝RgCgRpCp，b＝RgCg+RpCp+RgCp，由(3)可得其中p1,p2為轉(zhuǎn)移函數(shù)的極點(diǎn)，將已知的電路參數(shù)代入到(3)化簡后可得(4)，對(4)進(jìn)行拉氏逆變換計(jì)算后可得其中所述步驟S4基于回復(fù)電壓公式推導(dǎo)出回復(fù)電壓初始斜率，對于一條極化支路其公式為：其中為回復(fù)電壓初始斜率，Cg為幾何電容，Rp為極化電阻，tc為充電時(shí)間，td為放電時(shí)間，τ＝RpCp為弛豫時(shí)間。所述步驟S4是基于步驟S3，用MATLAB對回復(fù)電壓曲線擬合可得平滑的回復(fù)電壓的初始斜率。所述步驟S5是基于步驟S4的回復(fù)電壓的初始斜率公式可知試驗(yàn)參數(shù)和等效電路參數(shù)對回復(fù)電壓初始斜率有影響，改變試驗(yàn)參數(shù)充電電壓U0和充放電時(shí)間比k及等效電路參數(shù)幾何電阻Rg、幾何電容Cg、極化電阻Rp和極化電容Cp，觀察回復(fù)電壓初始斜率的變化。所述步驟S6根據(jù)回復(fù)電壓初始斜率的變化可知絕緣狀況的改變，回復(fù)電壓的初始斜率隨著試驗(yàn)參數(shù)的改變而改變。本發(fā)明的有益效果：首次提出在均一絕緣介質(zhì)等效模型的基礎(chǔ)上研究試驗(yàn)參數(shù)和等效電路參數(shù)對回復(fù)電壓初始斜率的影響，并通過回復(fù)電壓初始斜率的變化規(guī)律診斷變壓器的油紙絕緣老化狀況?；貜?fù)電壓的初始斜率是絕緣老化的重要參數(shù)，本發(fā)明的診斷方法較為容易、簡單。本發(fā)明可以廣泛在各種變壓器油紙絕緣老化診斷中應(yīng)用。附圖說明圖1為本發(fā)明提出的基于回復(fù)電壓法的變壓器油紙絕緣老化狀況分析的新方法的流程圖。圖2為本發(fā)明提出的均一絕緣介質(zhì)電路模型。圖3為本發(fā)明由回復(fù)電壓曲線擬合得到的回復(fù)電壓初始斜率曲線。圖4為本發(fā)明改變充電電壓U0后得到的回復(fù)電壓初始斜率曲線。圖5為本發(fā)明改變充放電時(shí)間比k后得到的回復(fù)電壓初始斜率曲線。圖6為本發(fā)明保持時(shí)間常數(shù)不變改變(Rp,Cp)后得到的回復(fù)電壓初始斜率曲線。圖7(a)為本發(fā)明單獨(dú)改變幾何電阻Rg時(shí)得到的回復(fù)電壓初始斜率曲線。圖7(b)為本發(fā)明單獨(dú)改變幾何電容Cg時(shí)得到的回復(fù)電壓初始斜率曲線。圖8(a)為本發(fā)明單獨(dú)改變極化電阻Rp時(shí)得到的回復(fù)電壓初始斜率曲線。圖8(b)為本發(fā)明單獨(dú)改變極化電容Cp時(shí)得到的回復(fù)電壓初始斜率曲線。圖9為本發(fā)明提出的檢修前后的變壓器的回復(fù)電壓初始斜率曲線。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施示例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施示例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明,而不能理解為對本發(fā)明的限制。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明：如圖1所示，本發(fā)明提出一種基于回復(fù)電壓法的變壓器油紙絕緣老化狀況分析方法，包括以下步驟：S1：對系統(tǒng)的回復(fù)電壓特征量進(jìn)行測量；利用測量儀器RVM5461對一臺SFSZ210-18000/220在不同充電時(shí)間和放電時(shí)間下，該設(shè)備可自動測量回復(fù)電壓值、到達(dá)峰值時(shí)間等特征量，并可得到回復(fù)電壓極化譜。S2：建立均一絕緣介質(zhì)等效模型；根據(jù)線性均一理論，絕緣介質(zhì)的極化過程與一個(gè)時(shí)間τ的關(guān)系由單一的德拜等效電路表示。由于電介質(zhì)極化時(shí)不會均一，單一的電容模型不能夠真實(shí)的反映電介質(zhì)的極化，故用電容和電阻串聯(lián)來等效材料的極化。其模型如圖2所示。S3：對回復(fù)電壓的等效電路進(jìn)行仿真，得出回復(fù)電壓曲線?；诨貜?fù)電壓的均一模型計(jì)算出回復(fù)電壓值，得到回復(fù)電壓曲線。根據(jù)弛豫支路的電路方程建立方程組可得回復(fù)電壓的計(jì)算公式如下：根據(jù)KCL和KVL定律可建立運(yùn)算電路方程組其中，U(s)是回復(fù)電壓值，是極化電容兩端的電壓，Rp是極化電阻，Cp是極化電容，Rg是幾何電阻，Cg是幾何電容。有(1)～(2)兩式消去I(s)，則可得：式中a＝RgCgRpCp，b＝RgCg+RpCp+RgCp。將已知的電路參數(shù)代入到(3)化簡后可得(4)，其中p1,p2為轉(zhuǎn)移函數(shù)的極點(diǎn)，對(4)進(jìn)行拉氏逆變換計(jì)算后可得回復(fù)電壓表達(dá)式為：其中S4：對回復(fù)電壓曲線進(jìn)行擬合，得出回復(fù)電壓初始斜率曲線；基于回復(fù)電壓公式推導(dǎo)出回復(fù)電壓初始斜率，對于一條極化支路其公式為：其中為回復(fù)電壓初始斜率，Cg為幾何電容，Rp為極化電阻，tc為充電時(shí)間，td為放電時(shí)間，τ＝RpCp為弛豫時(shí)間。用MATLAB對上述公式進(jìn)行仿真擬合可得回復(fù)電壓初始斜率，如圖3所示。S5：改變試驗(yàn)參數(shù)和等效電路參數(shù)，觀察回復(fù)電壓初始斜率的變化。在保持等效電路參數(shù)不變時(shí)，改變試驗(yàn)參數(shù)U0為1KV、2KV、3KV時(shí)觀察對回復(fù)電壓初始斜率的影響，得到如圖4所示的結(jié)果；改變充放電時(shí)間比k為2、4、8時(shí)對回復(fù)電壓初始斜率的影響，如圖5所示。在保持試驗(yàn)參數(shù)不變時(shí)，首先保持時(shí)間常數(shù)不變，改變(Rp,Cp)觀察回復(fù)電壓初始斜率的變化，如圖6所示；然后再觀察單獨(dú)改變等效電路的幾何支路和極化支路對回復(fù)電壓初始斜率的影響，如圖7～8所示。使用此方法對變壓器SFSZ210-18000/220進(jìn)行MATLAB仿真分析，可得回復(fù)電壓初始斜率的變化，變壓器的均一絕緣介質(zhì)等效電路如下：表1等效電路參數(shù)值參數(shù)Rg/GΩCg/nFRp/GΩCp/nF數(shù)值9.5547149.89620.11458190.6023S6：根據(jù)以上步驟，通過回復(fù)電壓的初始斜率的變化判斷變壓器油紙絕緣老化狀況；通過改變變壓器油紙絕緣的試驗(yàn)參數(shù)充電電壓U0和充放電時(shí)間比k，及均一絕緣介質(zhì)電路模型的參數(shù)值，研究得出這些參數(shù)與回復(fù)電壓初始斜率的關(guān)系。仿真結(jié)果表明充電電壓和幾何支路參數(shù)只影響回復(fù)電壓的初始斜率的大小?；貜?fù)電壓的初始斜率隨著極化電阻的減小和極化電容的增大而增大。充放電時(shí)間比k＝2時(shí)，更有利于主時(shí)間常數(shù)的確定。通過對比檢修前后的回復(fù)電壓初始斜率，發(fā)現(xiàn)回復(fù)電壓初始斜率能夠用來判斷變壓器油紙絕緣狀態(tài)，dU/dt越小，變壓器絕緣老化狀態(tài)越好，對比檢修前后的回復(fù)電壓初始斜率，如圖9所示。綜上，本發(fā)明基于回復(fù)電壓法的變壓器油紙絕緣老化狀況分析的新方法是基于回復(fù)電壓的極化譜的基礎(chǔ)上，通過擬合回復(fù)電壓曲線得到回復(fù)電壓初始斜率，改變等效電路參數(shù)對回復(fù)電壓初始斜率的變化。通過回復(fù)電壓初始斜率的變化可以判斷變壓器油紙絕緣的老化，解決了通過變壓器的極化譜易受老化和受潮的影響。本發(fā)明是無損的非破壞性檢測,可以對長久運(yùn)行的油浸式變壓器的油紙絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行絕緣狀況的評估，判斷變壓器油紙絕緣的老化狀況。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”或“示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中,對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型,本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。當(dāng)前第1頁1 2 3