油纸电容式套管升高座的特高频辐射特性仿真方法与系统技术方案

本发明专利技术提供一种油纸电容式套管升高座的特高频辐射特性的仿真方法，其包括：构建油纸电容式套管升高座三维模型；基于有限时域差分法对所述三维模型进行网格初始化和自适用子网格划分；设置仿真激励源；设置若干数据观测点；获取预设时间内仿真电磁波时域传播过程中得到的所述数据观测点处的采集数据；根据所述采集数据分析得出所述油纸电容式套管升高座的特高频辐射特性。通过仿真方法可以良好的拟合工程实际，相比现场试验更加安全、且有更好的经济性和可实施性。本发明专利技术还提供一种实现上述方法的仿真系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利涉及仿真
，尤其涉及一种油纸电容式套管升高座的特高频辐射特性仿真方法。
技术介绍
套管是变压器中的一个主要部件，变压器绕组的引线是依靠套管引出箱外的，套管起到绕组引线对油箱的绝缘、固定和将电流输送到箱外的作用，它需适应外界各类环境条件，并要有一定的机械强度。通常套管分纯瓷套管、充油套管、充气套管、电容式套管等不同形式。为了使IlOkv及以上的套管的辐向和轴向场强都均匀，其绝缘结构一般采用电容型，即在导电杆上包上许多绝缘层，其间根据场强分布特点夹有许多铝箔，以组成一串同心圆柱形电容器。通常，油纸电容式套管安装在变压器的出线升高座上，升高座的金属外壁阻挡了内部电磁波的传播，而油纸电容式套管本体中的同轴油道通常会是电磁波向外传播的理想通道，因此，研究油纸电容式套管升高座内部放电信号对于油纸电容式套管的影响对于油纸电容式套管的在线检测非常重要。而升高座内部放电信号的特高频辐射特性通过现场试验方式进行检测，不仅受环境影响不容易实施，而且容易因为不规范操作或者疏忽大意导致事故，如何测试升高座内部放电信号的特高频辐射特性成为油纸电容式套管巡检和检测难题。
技术实现思路
基于此，本专利技术在于提供一种更安全、更具可实施性的实现油纸电容式套管升高座内特高频辐射特性的检测方法和系统，通过建立油纸电容式套管升高座内放电的仿真试验，研究升高座内部放电后电磁波信号的传播途径和辐射特征图谱，以指导油纸电容式套管在线检测。根据本专利技术一个方面，一种油纸电容式套管升高座的特高频辐射特性的仿真方法，其包括:构建油纸电容式套管升高座三维模型；基于有限时域差分法对所述三维模型进行网格初始化和自适用子网格划分；设置仿真激励源；设置若干数据观测点；获取预设时间内仿真电磁波时域传播过程中得到的所述数据观测点处的采集数据；根据所述采集数据分析得出所述油纸电容式套管升高座的特高频辐射特性。—种油纸电容式套管升高座的特高频辐射特性的仿真系统，包括:模型构建模块，构建油纸电容式套管升高座三维模型；仿真初始化设置模块，包括网格划分单元、仿真激励源设置单元及数据观测点设置单元，所述网格初始化划分单元用于基于有限时域差分法对所述三维模型进行网格初始化和自适用子网格划分，所述仿真激励源设置单元设置仿真激励源，所述数据观测点设置单元用于于升高座内部设置若干数据观测点；数据采集模块，用于记录预设时间内仿真电磁波时域传播过程中的所述数据观测点处的采集数据；数据分析模块，用于根据所述采集数据分析得出所述油纸电容式套管升高座的特高频辐射特性。本专利技术采用仿真的方式分析油纸电容式套管升高座特高频辐射特性，从而可获知升高座内不同局部位置放电信号的特高频辐射特性，可用于指导现场油纸电容式套管的在线检测装置的安装和使用，通过仿真结果可以良好的拟合工程实际，相比现场试验更加安全、且有更好的经济性和可实施性，解决油纸电容式套管升高座内放电的巡检和检测难题。【附图说明】图1为本专利技术一实施例所提供的油纸电容式套管升高座的特高频辐射特性的仿真方法的流程图。图2为本专利技术一实施例所提供的油纸电容式套管升高座的特高频辐射特性的仿真系统的结构示意框图。图3为图2所示仿真系统中仿真初始化设置模块的结构示意框图。图4为图2所示仿真系统中数据分析模块的结构示意框图。附图标记说明10模型构建模块20仿真初始化设置模块21网格划分单元22仿真激励源设置单元23数据观测点设置单元30数据采集模块40数据分析模块41坡印廷矢量分析单元42电磁波信号频谱特性分析单元【具体实施方式】为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【具体实施方式】，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。请参阅图1，为本专利技术一实施例所提供的油纸电容式套管升高座的特高频辐射特性仿真方法，其包括如下步骤:构建油纸电容式套管升高座三维模型；本申请中所指的油纸电容式套管升高座包括油纸电容式套管本体及升高座。根据油纸电容式套管本体及升高座的实际尺寸和其材料的电气参数构建油纸电容式套管升高座模型，其中，材料的电气参数包括电导率和相对介电常数。构建三维模型的仿真软件可选择Pro/E (Pro/Engineer)软件，该Pro/E软件是美国参数技术公司(PTC)旗下的CAD/CAM/CAE —体化的三维软件，可以在XFDTD软件中进行各部件的材料电气参数的设置，XFDTD软件是基于时域有限差分(FDTD)方法的全波三维电磁场仿真软件。具体构建油纸电容式套管升高座三维模型的过程中，优选采用从里到外的顺序根据油纸电容式套管各部件的尺寸依次搭建部件模型，各部件模型包括套管中导杆、电容芯子、末屏、末屏防护罩、安装法兰、套管内部油介质、上瓷套和下瓷套、顶部油枕和将军帽、均压球、升高座、套管电流互感器及套管电压互感器。搭建好各部件模型后，根据材料手册的相关电气参数对各部件分别进行电气参数设置。由于不同部件的材料电气参数不同，对仿真模型的材料电气参数进行设置后，能够便于仿真系统根据电气参数不同区别各部件模型。基于有限时域差分法对所述油纸电容式套管升高座的三维模型进行网格初始化和自适用子网格划分；由于油纸电容式套管本体的结构紧凑且实际尺寸较大，网格初始化和自适应子网格划分能够保证每个结构都被完整地剖分，可以减少不必要的精细化网络，保证计算速度、计算精度和数值稳定性。同时，由于套管本体是轴对称结构，所有的部件都呈圆柱状结构，采用传统的FDTD仿真方法中的自适应网格划分方式其正方体或长方体网格会使得仿真内存变得很大，引入自适应子网格划分方式，可以将部分结构的正方体或长方体网格再划分为两个正六面体，从而可以更好的逼近圆柱等曲面结构，能够更好地模拟油纸电容式套管的圆柱状结构的电磁波特性。在仿真过程中对构建模型进行自适应子网格划分的具体实现手段可以通过现有技术实现，在此不再赘述。设置仿真激励源，设置的激励源要能够模拟实际中油纸电容式套管的升高座内可能发生布局放电的位置及局部放电的类型，以模拟升高座内局部放电的电流过程。仿真激励源设置于所述三维模型中的升高座内，其中激励源的形式主要是能够满足辐射所需的电磁波即可，如可以使用理想电流源并联电阻的形式，电流源即为局部放电的电流，电阻两端即为辐射端口。可以理解地，仿真激励源的设置不限于此，由于考虑的是升高座内部放电信号在油纸电容式套管中的传播路径和电磁场辐射特性，因此，设置仿真激励源可以结合工频电压下油中布局放电信号时域特性，模拟不同位置、不同放电强度的不同辐值、不同脉宽的多种形式的电磁波仿真激励源。设置若干数据观测点，获取预设时间内仿真电磁波时域传播过程中得到的所述数据观测点处的采集数据。其中，数据观测点的选取合理，便能够得到较为准确的仿真结果，数据观测点的选取以能够记录电场、磁场的时域变化为原则。本实施例中，数据观测点的数量为多个，并分别设置于油纸电容式套管法兰内部油道、安装法兰的周围和纸电容式套管的周围，并呈几何形式分布在等直径的圆上。由于油纸电容式套管呈圆柱状同轴结构，尤其是安装法兰内侧油道呈同轴圆柱波导结构，会对升高座内部的电磁波传播产生影响，因此通过于油纸电容式套管法兰内部油道、靠近安装法兰的周围和靠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油纸电容式套管升高座的特高频辐射特性的仿真方法，其包括：构建油纸电容式套管升高座三维模型；基于有限时域差分法对所述三维模型进行网格初始化和自适用子网格划分；设置仿真激励源；设置若干数据观测点；获取预设时间内仿真电磁波时域传播过程中得到的所述数据观测点处的采集数据；根据所述采集数据分析得出所述油纸电容式套管升高座的特高频辐射特性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊俊，李光茂，杜钢，詹花茂，王剑韬，吴晓桂，邓杞绍，钟顺好，刘建成，老洪干，李晓，
申请(专利权)人：广州供电局有限公司，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：广东;44