一种电气设备绝缘极化去极化电流的获取方法技术

本发明专利技术公开了一种电气设备绝缘极化去极化电流的获取方法，包括：交流电压施加在电气设备绝缘，测量流过电气设备绝缘稳态时的电流；根据交流电压和电流计算电气设备绝缘的复电容；直流电压施加在电气设备绝缘，测量流过电气设备绝缘稳态时的电流幅值；根据直流电压和电流幅值计算电气设备绝缘的直流电阻；根据电气设备绝缘的复电容和直流电阻，获取极化去极化电流。本发明专利技术通过测量绝缘的复电容和直流电阻，由于复电容和直流电阻的是绝缘稳态下的介质响应特性，受直流和交流干扰的影响较小，因此，抗干扰能力强；本发明专利技术在基于绝缘的复电容和直流电阻推导极化去极化电流的过程中，去除了体电容的充放电电流，因此不受体电容的充放电电流影响。

【技术实现步骤摘要】
一种电气设备绝缘极化去极化电流的获取方法
本专利技术属于电气设备绝缘介电响应诊断领域，更具体地，涉及一种电气设备绝缘极化去极化电流的获取方法。
技术介绍
电气设备绝缘时域的介电响应诊断方法，一般为极化去极化电流(PolarizationandDepolarizationCurrent，PDC)法，作为一种无损的诊断方法，被广泛的利用在各种电气设备绝缘状态的诊断中，如电力变压器，交联聚乙烯电缆，高压套管等。基于PDC的绝缘诊断方法是根据的电气设备绝缘的极化去极化电流，提取出能够反映绝缘状态的参数，结合已有研究的判据，对绝缘状态进行评估。因此，获得准确的极化去极化电流，对于提高基于PDC的绝缘诊断方法的有效性和准确性有很大的意义。目前主要采用直接测量的方法去获得电气设备绝缘的极化去极化电流。根据极化去极化电流的定义，首先在绝缘两端加上一个电压为Uc的阶跃激励，这样测量得到流过绝缘的电流就是极化电流，持续一段时间，直到绝缘极化基本完成之后，移除绝缘两端的激励并使绝缘短路，测量得到的就是去极化电流。利用这种方法测量得到的极化去极化电流主要有两方面的问题。首先，由于电源的功率和能够流经电流测量模块的电流大小是有限的，所以绝缘体电容的充电和放电过程不能瞬时完成，这样会有一部分绝缘体电容充电和放电电流叠加到极化和去极化电流上，使得测量得到的极化和去极化电流偏大。其次，由于设备的绝缘电阻为TΩ数量级，而激励电压一般为1kV到5kV，所以在测量末期，极化和去极化电流大小仅为百pA到nA之间，如此小的电流很容易受到外界干扰的影响。在一些外界干扰较大的场合，如变电站之类，很有可能外界干扰远大于本身要测量的极化去极化电流，完全无法从测量得到的电流中提取能够反映绝缘状况的有效信息。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于解决现有技术中获得电气设备绝缘的极化去极化电流的方法易受到体电容充放电电流和外界干扰的技术问题。为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种电气设备绝缘极化去极化电流的获取方法，该方法包括以下步骤：S1.交流电压施加在电气设备绝缘，测量流过电气设备绝缘稳态时的电流S2.根据交流电压和电流计算电气设备绝缘的复电容C*(ω)；S3.直流电压U2施加在电气设备绝缘，测量流过电气设备绝缘稳态时的电流幅值I2；S4.根据直流电压U2和电流幅值I2，计算电气设备绝缘的直流电阻R0；S5.根据电气设备绝缘的复电容C*(ω)和直流电阻R0，获取极化去极化电流i(t)。具体地，所述复电容C*(ω)可按照下式计算得到：其中，ω为角频率，C′(ω)是绝缘的复电容C*(ω)的实部，C″(ω)是复电容C*(ω)的虚部。具体地，所述直流电阻R0可按照下式计算得到：具体地，所述极化去极化电流i(t)可按照下式计算得到：其中，C′(ω)是绝缘的复电容C*(ω)的实部，C″(ω)是复电容C*(ω)的虚部，C∞是绝缘的高频电容，0＜t＜T/2时，i(t)为极化电流，T/2≤t＜T时，i(t)为去极化电流，f1为测量频率范围的下限，f2为测量频率的上限，Uc为阶跃激励电压幅值，ω0为下限频率f1对应的角频率，T为计算极化去极化电流的总时间，k0＝f2/f1且k0为奇数，ω0＝2πf1，T＝1/f1，ω＝kω0。具体地，绝缘的高频电容C∞可用频率为f2＝1kHz时绝缘复电容的实部替代。具体地，电气设备绝缘极化去极化电流的获取过程中，去除了体电容的充放电电流。第二方面，本专利技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的电气设备绝缘极化去极化电流的获取方法。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：1.本专利技术通过测量绝缘的复电容和直流电阻，根据理论推导计算得到绝缘的极化去极化电流。由于复电容和直流电阻的是绝缘稳态下的介质响应特性，受到直流和交流干扰的影响较小，因此，本专利技术抗干扰能力强；2.本专利技术在基于绝缘的复电容和直流电阻推导极化去极化电流的过程中，去除了体电容的充放电电流，因此，极化去极化电流的获取不受体电容的充放电电流影响。总言之，本专利技术提供的获取方法适用于在外界干扰较大的情况和电气设备绝缘体电容较大的情况，对提高基于PDC的绝缘诊断方法的有效性和准确性有很大的意义。附图说明图1为本专利技术实施例提供的变压器主绝缘的复电容和直流电阻的测量电路示意图；图2为本专利技术实施例提供的变压器主绝缘的复电容示意图，图2(a)为的复电容实部，图2(b)为复电容的虚部；图3为本专利技术实施例提供的变压器的主绝缘的极化去极化电流曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，交流电源1、直流电源2分别与第一继电器3和第二继电器4串联，将两个电源支路并联后，一端经保护电阻6连接到变压器8的高压端10，另一端经电流表5连接到变压器8的外壳9，变压器8的外壳9同时接地，在变压器8高压端10的套管12安装防泄漏环7，并连接到电源支路与电流表5的连接的一端，变压器8的低压端11悬浮。交流电源1能够产生不同频率f的正弦电压当继电器3闭合、继电器4断开后，交流电压施加在变压器8的主绝缘，即高压端10与外壳9之间，变压器的低压端11悬空，用电流表5测量流过变压器主绝缘稳态时的电流的幅值和相位。变压器主绝缘不同频率的复电容C*(ω)可以按照下式计算得到：其中，ω为交流电源电压频率f对应的角频率，ω＝2πf。直流电源2能够产生稳定的直流高压U2，当继电器4闭合、继电器3断开后，直流高压加在变压器8高压端10外壳9之间，用电流表5测量流过变压器主绝缘稳态时的电流幅值I2。变压器主绝缘的直流电阻R0可以按照下式计算得到：为了防止继电器闭合时，瞬时冲击电流过大损坏仪器设备，设置保护电阻6，保护电阻的取值范围为500Ω-3kΩ。在测量的过程中，沿面泄漏电流会从变压器的高压端10经变压器高压端的的套管12流入变压器的外壳9，叠加在测量的电流上。因此，在套管12上安装防泄漏环7，使得沿面泄漏电流经过防泄漏环直接流回电源，而不经过电流表。极化去极化电流i(t)可以按照下式计算得到：其中，C′(ω)是绝缘的复电容C*(ω)的实部，C″(ω)是复电容C*(ω)的虚部，C∞是绝缘的高频电容；0＜t＜T/2时，i(t)为极化电流，T/2≤t＜T时，i(t)为去极化电流。f1为测量频率范围的下限频率，f2为测量频率的上限频率；Uc为阶跃激励电压幅值；R0为电气设备绝缘的直流电阻；ω0为下限频率f1对应的角频率，T为计算得到的极化去极化电流的总时间；k0＝f2/f1，k0为奇数，ω0＝2πf1，T＝1/f1,ω＝kω0。在实施例中，Uc＝1000V，k0＝f2/f1＝300001，ω0＝6.28rad/s，T＝3000s，C∞为绝缘的高频电容，可以近似用频率为f2＝1kHz时绝缘复电容的实部替代，即为0.26nF，测量得到变压器直流电阻为0.25TΩ。测量得到变压器主绝缘的复电容如图2所示，横坐标f表示测量频率，图2(a)的纵坐标C′表示变压器复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电气设备绝缘极化去极化电流的获取方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1.交流电压

【技术特征摘要】
1.一种电气设备绝缘极化去极化电流的获取方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1.交流电压施加在电气设备绝缘，测量流过电气设备绝缘稳态时的电流S2.根据交流电压和电流计算电气设备绝缘的复电容C*(ω)；S3.直流电压U2施加在电气设备绝缘，测量流过电气设备绝缘稳态时的电流幅值I2；S4.根据直流电压U2和电流幅值I2，计算电气设备绝缘的直流电阻R0；S5.根据电气设备绝缘的复电容C*(ω)和直流电阻R0，获取极化去极化电流i(t)。2.如权利要求1所述的电气设备绝缘极化去极化电流的获取方法，其特征在于，所述复电容C*(ω)可按照下式计算得到：其中，ω为角频率，C′(ω)是绝缘的复电容C*(ω)的实部，C″(ω)是复电容C*(ω)的虚部。3.如权利要求1所述的电气设备绝缘极化去极化电流的获取方法，其特征在于，所述直流电阻R0可按照下式计算得到：4.如权利要求1所述的电气设备绝缘极化去极化电流的获取方法，其特征在于，所述极化去极化电流i(...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晴川，林福昌，李化，涂静芸，陶霰韬，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42