[發明專利]一種改進回復電壓測量方式的油紙絕緣狀態評估方法

有效

• 申請號: 201810111516.1
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108387824B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 張濤;鐘婷婷;張斌;李林多;肖霞
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/14
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

1.一種改進回復電壓測量方式的油紙絕緣狀態評估方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：將干燥的絕緣紙暴露在空氣中自然吸潮，然后將其充分浸泡于新變壓器絕緣油中，得到不同水分含量的實驗樣本；

步驟2：變壓器油紙絕緣回復電壓自動采集系統，通過對靜電儀寫入程序，控制其中的高壓直流電源模塊和電表測量模塊的自動投切，實現充放電及測量流程的循環控制，以及對變壓器油紙絕緣回復電壓的自動采集；

步驟3：將樣本置于三電極裝置并接入回復電壓自動采集系統中，打開回復電壓自動采集系統，在參數設置界面對充電電壓、充電時間、放電循環次數、各放電時間進行設置，啟動靜電儀，將其初始化，開始采集后，回復電壓自動采集系統將自動執行充電環節，然后按照逐漸遞增的步長，進行循環放電測量，每個測量環節，初始時刻回復電壓在采樣間隔內的增量即為該環節的初始斜率；

步驟4：將獲得的循環放電測量過程中，每次放電環節的初始斜率對擴展德拜等效電路中各支路的參數進行辨識；

步驟5：辨識出各支路參數后，通過網絡函數對等效電路進行分析，利用線性電路的疊加定理，可計算出循環放電測量過程中，各放電環節的回復電壓及其初始斜率；將初始斜率計算值與測量值進行對比，調整優化算法的參數，使得持續放電過程中各放電環節的初始斜率計算值與測量值重合度盡可能高，即辨識出的參數盡可能精確；

步驟6：將辨識出參數的等效電路，模擬重復多次充放電的傳統回復電壓測量方式，編程仿真出回復電壓極化譜，觀察不同水分含量的樣本還原出的回復電壓極化譜所呈現的規律，根據極化譜中峰值時間與水分含量的對應關系對油紙絕緣狀態進行評估，峰值時間越大，則絕緣紙中水分含量越多，絕緣狀態越差。

2.根據權利要求1所述一種改進回復電壓測量方式的油紙絕緣狀態評估方法，其特征在于：所述步驟4中，參數辨識過程如下：

根據電路特性對等效電路進行分析，結合換路定理，利用測得的初始斜率可構建關于等效電路中各支路RC參數以及變壓器幾何電容C_g的目標函數，通過優化算法求得最優解，將其帶入到式

中解出絕緣電阻R_g，此時，U_rj(t)為第j個放電環節后測得的第二個回復電壓值，表示對應采樣點的斜率；

其中,i代表各支路，j代表各放電環節，U₀為測量前設置的充電電壓，t_c為充電時間，t_dck為各放電時間，τ_i表示各支路的時間常數，由對應支路RC參數的乘積表示。

3.根據權利要求2所述一種改進回復電壓測量方式的油紙絕緣狀態評估方法，其特征在于：所述步驟5中，回復電壓及其初始斜率計算如下：

第j次放電后，支路i上的電容單獨作用時產生的回復電壓能夠化簡成如下形式：

其中，u_cpij(0_-)為開路測量瞬間電容電壓值，多項式N_ij(s)和D_ij(s)通過分析等效電路方程的運算形式得出，系數a_0,ij、a_1,ij、…、a_n-1,ij以及b_0,ij、b_1,ij、…、b_n+1,ij與等效電路中的參數有關，是等效電路各支路參數R_pi、C_pi、和參數C_g、R_g組合的結果，利用matlab能夠求出零點z₁、z₂、…、z_n-1和極點p₁、p₂、…、p_n+1；

通過拉氏逆變換可得，第j次放電后，支路i上電容電壓單獨作用產生的回復電壓為:

其中，K_r,ij代表在對N_ij(s)/D_ij(s)中的分母多項式做因式分解時對應的每項系數，個數與D_ij(s)多項式的階數有關，運用極限法確定K_r,ij的值，公式如下：

D_ij’(s)為D_ij(s)的一階導，p_r,ij為極點；

根據疊加定理，即可得出第j次放電后，n條支路上的電容電壓共同作用時，在電路兩端產生的回復電壓及其初始斜率。