[發明專利]一種基于回復電壓的變壓器油紙絕緣老化狀況分析方法

在審

• 申請號: 201611230924.6
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106771755A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 許夢素;莫付江;陳惠;汪培培
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于電力設備絕緣狀態評估技術領域，具體設計一種基于回復電壓法的變壓器油紙絕緣老化狀況基于回復電壓初始斜率的新的分析方法。

背景技術

隨著電力系統的不斷升級改造，電網容量不斷增大，對于提高電力系統的可靠性和穩定性越來越重要。電力變壓器是電力系統中必不可少的電氣設備，負責電網運行中的轉換和傳輸能量，對供電系統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，可以有效維護電力設備的正常運行，避免因絕緣老化使變壓器提前結束他們的使用壽命，同時減少因大型油紙絕緣變壓器的突發故障而引起的電力設備停運而造成的難以估計的國經濟損失和影響部分地區人民的正常生活。及時進行檢修與更新，使電力系統安全運行。

由于變壓器的油紙絕緣受溫度，幾何結構，老化程度及水分含量和其他化學反應的影響會改變電解質的電導和極化過程，導致變壓器的絕緣性能發生改變。因此采用介電響應技術來檢測電力變壓器的油紙絕緣狀態。現階段介電響應法主要分為時域法和頻域法兩種均是無破壞性檢測方法，時域法有回復電壓法(RVM)和極化去極化電流法(PDC)，操作簡單同時攜帶大量豐富信息，操作時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，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，在研究介質損耗方面具有突出優勢。

現在已有的研究大多是利用回復電壓極化譜和主時間常數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電壓的初始斜率基于均一絕緣介質電路模型與變壓器油紙絕緣老化狀況的關系。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于回復電壓法的變壓器油紙絕緣老化狀況分析的新方法，是因為變壓器的老化和受潮會對極化譜和主時間常數產生影響，因此提出使用回復電壓的另一特征量回復電壓初始斜率來診斷變壓器油紙絕緣老化狀況，研究等效電路參數和試驗參數對回復電壓的初始斜率的影響。操作簡便，不會破壞變壓器絕緣。

本發明的技術方案如下：

一種基于基于回復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：對系統的回復電壓特征量進行測量；

S2：建立均一絕緣介質等效電路模型；

S3：對回復電壓的等效電路進行仿真，得出回復電壓曲線；

S4：對回復電壓曲線進行擬合，得出回復電壓初始斜率；

S5：改變試驗參數和等效電路參數，觀察回復電壓初始斜率的變化；

S6：根據以上步驟，判斷變壓器油紙絕緣老化狀況。

所述步驟S2建立均一絕緣介質等效電路的方法：根據線性均一理論，絕緣介質的極化過程與一個時間τ的關系可由單一的德拜等效電路表示。

所述步驟S3基于回復電壓的均一模型計算出回復電壓值，可得回復電壓曲線的方法：根據弛豫支路的電路方程建立方程組可得回復電壓的計算公式如下：

根據KCL和KVL定律建立運算電路方程組

有(1)～(2)兩式消去I(s)，則可得：

式中a＝R_gC_gR_pC_p，b＝R_gC_g+R_pC_p+R_gC_p，由(3)可得

其中p₁,p₂為轉移函數的極點，

將已知的電路參數代入到(3)化簡后可得(4)，對(4)進行拉氏逆變換計算后可得

其中

所述步驟S4基于回復電壓公式推導出回復電壓初始斜率，對于一條極化支路其公式為：

其中為回復電壓初始斜率，C_g為幾何電容，R_p為極化電阻，t_c為充電時間，t_d為放電時間，τ＝R_pC_p為弛豫時間。

所述步驟S4是基于步驟S3，用MATLAB對回復電壓曲線擬合可得平滑的回復電壓的初始斜率。