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专利号: 2018101115161
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-11-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种改进回复电压测量方式的油纸绝缘状态评估方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤1:将干燥的绝缘纸暴露在空气中自然吸潮,然后将其充分浸泡于新变压器绝缘油中,得到不同水分含量的实验样本;

步骤2:变压器油纸绝缘回复电压自动采集系统,通过对静电仪写入程序,控制其中的高压直流电源模块和电表测量模块的自动投切,实现充放电及测量流程的循环控制,以及对变压器油纸绝缘回复电压的自动采集;

步骤3:将样品置于三电极装置并接入系统中,打开回复电压测量系统,在参数设置界面对充电电压、充电时间、放电循环次数、各放电时间进行设置,启动静电仪,将其初始化,开始采集后系统将自动执行充电环节,然后按照逐渐递增的步长进行循环放电、测量的过程,每个测量环节初始时刻回复电压在采样间隔内的增量即为该环节的初始斜率;

步骤4:将获得的持续放电过程中每次放电环节的初始斜率对扩展德拜等效电路中各支路的参数进行辨识;

步骤5:辨识出各支路参数后,通过网络函数对等值电路进行分析,利用线性电路的叠加定理,可计算出多放电过程中各放电环节的回复电压及其初始斜率;将初始斜率计算值与测量值进行对比,调整优化算法的参数,使得持续放电过程中各放电环节的初始斜率计算值与测量值重合度尽可能高,即辨识出的参数尽可能精确;

步骤6:将辨识出参数的等效电路,模拟重复多次充放电的传统回复电压测量方式,编程仿真出回复电压极化谱,观察不同水分含量的样本还原出的回复电压极化谱所呈现的规律,根据极化谱中峰值时间与水分含量的对应关系对油纸绝缘状态进行评估,峰值时间越大,则绝缘纸中水分含量越多,绝缘状态越差。

2.根据权利要求1所述一种改进回复电压测量方式的油纸绝缘状态评估方法,其特征在于:所述步骤4中,参数辨识过程如下:根据电路特性对等效电路进行分析,结合换路定理,利用测得的初始斜率可构建关于等效电路中各支路RC参数以及变压器几何电容Cg的目标函数,通过优化算法求得最优解,将其带入到式中解出绝缘电阻Rg,此时,Urj(t)为第j个放电环节后测得的第二个回复电压值,表示对应采样点的斜率;

其中,i代表各支路,j代表各放电环节,U0为测量前设置的充电电压,tc为充电时间,tdcj为各放电时间,τi表示各支路的时间常数,由对应支路RC参数的乘积表示。

3.根据权利要求1所述一种改进回复电压测量方式的油纸绝缘状态评估方法,其特征在于:所述步骤5中,回复电压及其初始斜率计算如下:第j次放电后,支路i上的电容单独作用时产生的回复电压可化简成如下形式:

其中,ucpij(0-)为开路测量瞬间电容电压值,多项式Nij(s)和Dij(s)通过分析等效电路方程的运算形式得出,系数a0,ij、a1,ij、…、an-1,ij以及b0,ij、b1,ij、…、bn+1,ij与等值电路中的参数有关,是Rpi、Cpi、Cg、Rg组合的结果,利用matlab得到可求出零点z1、z2、…、zn-1和极点p1、p2、…、pn+1;

通过拉氏逆变换可得,第j次放电后,支路i上电容电压单独作用产生的回复电压为:

其中,Kr,ij代表在对Nij(s)/Dij(s)中的分母多项式做因式分解时对应的每项系数,个数与Dij(s)多项式的阶数有关,运用极限法确定Kr,ij的值,公式如下:Dij’(s)为Dij(s)的一阶导,pr,ij为极点;

根据叠加定理,即可得出第j次放电后,n条支路上的电容电压共同作用时,在电路两端产生的回复电压及其初始斜率。

4.一种改进回复电压测量方式的油纸绝缘状态评估方法,其特征在于:

1)、在测量方式方面:通过一个长时间的充电和多个短时间连续的放电过程实现,相比于传统的以充放电时间比2:1重复多个周期的回复电压测量方法,在同样极化时间下实验时间缩短为原来的三分之一以下;

2)、在支路电容电压描述方面:测量方式的改变后,采用累乘衰减指数的形式对每次放电过程后的支路电容电压进行描述,每放一次电即在前一次电容电压的基础上乘一个衰减指数,层层递进;

3)、在参数辨识方面:利用测得的整个持续放电过程中各放电环节的初始斜率,以及第二个采样点的斜率对扩展德拜等效电路的参数进行辨识;

4)、在绝缘评估特征量方面:利用辨识出的等值电路参数计算回复电压极化谱的峰值时间作为评估变压器油纸绝缘状态的特征量,而不是直接通过测量数据获得的极化谱中的主时间常数特征量进行评估。

5.根据权利要求4所述一种改进回复电压测量方式的油纸绝缘状态评估方法,其特征在于:所述1)中:一次长时间充电多次短时间连续放电的过程,在同样极化时间下本就能够将实验时间缩短至传统方法的三分之一,同时,每次测量环节仅需测得前三个回复电压值即可。

6.根据权利要求4所述一种改进回复电压测量方式的油纸绝缘状态评估方法,所述2)中:由于改进后的方法的放电过程是多次连续进行的,因此,采用累乘衰减指数的形式对每次放电过程后各支路电容的电压进行描述:经过第j次放电后支路i上电容电压为:

其中,i代表各支路,j代表各放电环节,U0为测量前设置的充电电压,tc为充电时间,tdcj为各放电时间,τi表示各支路的时间常数,由对应支路RC参数的乘积表示。

7.根据权利要求4所述一种改进回复电压测量方式的油纸绝缘状态评估方法,所述3)中:根据测得的整个持续放电过程中每次放电环节后的初始斜率,求出等效电路中各支路的RC参数及变压器几何电容后,将其带入到式(1)中解出绝缘电阻Rg,此时,Urj(t)为第j个放电环节后测得的第二个回复电压值, 表示对应采样点的斜率。

8.根据权利要求4所述一种改进回复电压测量方式的油纸绝缘状态评估方法,所述4)中:改进后的方法还原的回复电压极化谱中的峰值时间随绝缘纸中水分含量的增加而增大,即通过该方法还原的回复电压极化谱的峰值时间越大,油纸绝缘状态就越差。