一种基于回复电压的变压器油纸绝缘老化状况分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于回复电压的变压器油纸绝缘老化状况分析方法，包括步骤：1对系统的回复电压特征量进行测量；2建立均一绝缘介质电路等效模型；3对回复电压的等效电路进行仿真得到回复电压曲线；4对回复电压曲线进行拟合得到回复电压的初始斜率；5通过改变变压器油纸绝缘的试验参数和等效电路参数观察回复电压初始斜率的变化；6根据以上步骤，判断变压器油纸绝缘老化状况。本发明专利技术使用另一重要特征量回复电压的初始斜率基于均一绝缘介质电路模型，去诊断变压器老化状况。同等条件下，回复电压的初始斜率越小，变压器的绝缘状况越好，为变压器绝缘状况的评估提供了新的思路和方法。

Analysis method of transformer oil paper insulation aging based on recovery voltage

The invention discloses a transformer oil recovery voltage based on insulation aging status analysis method comprises the steps of: recovery voltage characteristics of the system were measured in 1; 2 to establish uniform dielectric equivalent circuit model; 3 of the return voltage equivalent circuit simulation to complex voltage curve; 4 of the return voltage curve fitting initial the slope of the return voltage was 5; by changing the transformer insulation test parameters of equivalent circuit parameters and observe the change of the return voltage of the initial slope; according to the above 6 steps, determine the aging condition of transformer oil paper insulation. The present invention uses another essential characteristic characteristic, the initial slope of the recovery voltage, to diagnose the aging condition of the transformer based on a uniform insulated dielectric circuit model. Under the same conditions, the smaller the initial slope of the return voltage is, the better the insulation condition of the transformer, which provides a new idea and method for the evaluation of the transformer insulation condition.

【技术实现步骤摘要】
一种基于回复电压的变压器油纸绝缘老化状况分析方法
本专利技术属于电力设备绝缘状态评估
，具体设计一种基于回复电压法的变压器油纸绝缘老化状况基于回复电压初始斜率的新的分析方法。
技术介绍
随着电力系统的不断升级改造，电网容量不断增大，对于提高电力系统的可靠性和稳定性越来越重要。电力变压器是电力系统中必不可少的电气设备，负责电网运行中的转换和传输能量，对供电系统的安全和可靠性起着重要作用。对变压器油纸绝缘老化状况的研究，可以有效维护电力设备的正常运行，避免因绝缘老化使变压器提前结束他们的使用寿命，同时减少因大型油纸绝缘变压器的突发故障而引起的电力设备停运而造成的难以估计的国经济损失和影响部分地区人民的正常生活。及时进行检修与更新，使电力系统安全运行。由于变压器的油纸绝缘受温度，几何结构，老化程度及水分含量和其他化学反应的影响会改变电解质的电导和极化过程，导致变压器的绝缘性能发生改变。因此采用介电响应技术来检测电力变压器的油纸绝缘状态。现阶段介电响应法主要分为时域法和频域法两种均是无破坏性检测方法，时域法有回复电压法(RVM)和极化去极化电流法(PDC)，操作简单同时携带大量丰富信息，操作时不需对变压器吊芯取样减少了空气中湿度和温度对变压器线圈，绝缘油的影响，而且抗干扰能力强，减少绝缘材料的破坏。频域法有频域介电谱法(FDS)在高频下能够较好的过滤噪声减少感染，在研究介质损耗方面具有突出优势。现在已有的研究大多是利用回复电压极化谱和主时间常数去诊断变压器油纸绝缘状况，易受变压器老化和受潮的影响，因此需要使用另一重要特征量回复电压的初始斜率基于均一绝缘介质电路模型与变压器油纸绝缘老化状况的关系。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于回复电压法的变压器油纸绝缘老化状况分析的新方法，是因为变压器的老化和受潮会对极化谱和主时间常数产生影响，因此提出使用回复电压的另一特征量回复电压初始斜率来诊断变压器油纸绝缘老化状况，研究等效电路参数和试验参数对回复电压的初始斜率的影响。操作简便，不会破坏变压器绝缘。本专利技术的技术方案如下：一种基于基于回复电压法的变压器油纸绝缘老化状况分析方法，包括以下步骤：S1：对系统的回复电压特征量进行测量；S2：建立均一绝缘介质等效电路模型；S3：对回复电压的等效电路进行仿真，得出回复电压曲线；S4：对回复电压曲线进行拟合，得出回复电压初始斜率；S5：改变试验参数和等效电路参数，观察回复电压初始斜率的变化；S6：根据以上步骤，判断变压器油纸绝缘老化状况。所述步骤S2建立均一绝缘介质等效电路的方法：根据线性均一理论，绝缘介质的极化过程与一个时间τ的关系可由单一的德拜等效电路表示。所述步骤S3基于回复电压的均一模型计算出回复电压值，可得回复电压曲线的方法：根据弛豫支路的电路方程建立方程组可得回复电压的计算公式如下：根据KCL和KVL定律建立运算电路方程组有(1)～(2)两式消去I(s)，则可得：式中a＝RgCgRpCp，b＝RgCg+RpCp+RgCp，由(3)可得其中p1,p2为转移函数的极点，将已知的电路参数代入到(3)化简后可得(4)，对(4)进行拉氏逆变换计算后可得其中所述步骤S4基于回复电压公式推导出回复电压初始斜率，对于一条极化支路其公式为：其中为回复电压初始斜率，Cg为几何电容，Rp为极化电阻，tc为充电时间，td为放电时间，τ＝RpCp为弛豫时间。所述步骤S4是基于步骤S3，用MATLAB对回复电压曲线拟合可得平滑的回复电压的初始斜率。所述步骤S5是基于步骤S4的回复电压的初始斜率公式可知试验参数和等效电路参数对回复电压初始斜率有影响，改变试验参数充电电压U0和充放电时间比k及等效电路参数几何电阻Rg、几何电容Cg、极化电阻Rp和极化电容Cp，观察回复电压初始斜率的变化。所述步骤S6根据回复电压初始斜率的变化可知绝缘状况的改变，回复电压的初始斜率随着试验参数的改变而改变。本专利技术的有益效果：首次提出在均一绝缘介质等效模型的基础上研究试验参数和等效电路参数对回复电压初始斜率的影响，并通过回复电压初始斜率的变化规律诊断变压器的油纸绝缘老化状况。回复电压的初始斜率是绝缘老化的重要参数，本专利技术的诊断方法较为容易、简单。本专利技术可以广泛在各种变压器油纸绝缘老化诊断中应用。附图说明图1为本专利技术提出的基于回复电压法的变压器油纸绝缘老化状况分析的新方法的流程图。图2为本专利技术提出的均一绝缘介质电路模型。图3为本专利技术由回复电压曲线拟合得到的回复电压初始斜率曲线。图4为本专利技术改变充电电压U0后得到的回复电压初始斜率曲线。图5为本专利技术改变充放电时间比k后得到的回复电压初始斜率曲线。图6为本专利技术保持时间常数不变改变(Rp,Cp)后得到的回复电压初始斜率曲线。图7(a)为本专利技术单独改变几何电阻Rg时得到的回复电压初始斜率曲线。图7(b)为本专利技术单独改变几何电容Cg时得到的回复电压初始斜率曲线。图8(a)为本专利技术单独改变极化电阻Rp时得到的回复电压初始斜率曲线。图8(b)为本专利技术单独改变极化电容Cp时得到的回复电压初始斜率曲线。图9为本专利技术提出的检修前后的变压器的回复电压初始斜率曲线。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。下面详细描述本专利技术的实施示例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施示例是示例性的，仅用于解释本专利技术,而不能理解为对本专利技术的限制。下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明：如图1所示，本专利技术提出一种基于回复电压法的变压器油纸绝缘老化状况分析方法，包括以下步骤：S1：对系统的回复电压特征量进行测量；利用测量仪器RVM5461对一台SFSZ210-18000/220在不同充电时间和放电时间下，该设备可自动测量回复电压值、到达峰值时间等特征量，并可得到回复电压极化谱。S2：建立均一绝缘介质等效模型；根据线性均一理论，绝缘介质的极化过程与一个时间τ的关系由单一的德拜等效电路表示。由于电介质极化时不会均一，单一的电容模型不能够真实的反映电介质的极化，故用电容和电阻串联来等效材料的极化。其模型如图2所示。S3：对回复电压的等效电路进行仿真，得出回复电压曲线。基于回复电压的均一模型计算出回复电压值，得到回复电压曲线。根据弛豫支路的电路方程建立方程组可得回复电压的计算公式如下：根据KCL和KVL定律可建立运算电路方程组其中，U(s)是回复电压值，是极化电容两端的电压，Rp是极化电阻，Cp是极化电容，Rg是几何电阻，Cg是几何电容。有(1)～(2)两式消去I(s)，则可得：式中a＝RgCgRpCp，b＝RgCg+RpCp+RgCp。将已知的电路参数代入到(3)化简后可得(4)，其中p1,p2为转移函数的极点，对(4)进行拉氏逆变换计算后可得回复电压表达式为：其中S4：对回复电压曲线进行拟合，得出回复电压初始斜率曲线；基于回复电压公式推导出回复电压初始斜率，对于一条极化支路其公式为：其中为回复电压初始斜率，Cg为几何电容，Rp为极化电阻，tc为充电时间，td为放电时间，τ＝RpCp为弛豫时间。用MATLAB对上述公式进行仿真拟合可得回复电压初始斜率，如图3所示。S5：改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于回复电压的变压器油纸绝缘老化状况分析方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：对系统的回复电压特征量进行测量；S2：建立均一绝缘介质等效电路模型；S3：对回复电压的等效电路进行仿真，得出回复电压曲线；S4：对回复电压曲线进行拟合，得出回复电压初始斜率；S5：改变试验参数和等效电路参数，观察回复电压初始斜率的变化；S6：根据以上步骤，判断变压器油纸绝缘老化状况。

【技术特征摘要】
1.一种基于回复电压的变压器油纸绝缘老化状况分析方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：对系统的回复电压特征量进行测量；S2：建立均一绝缘介质等效电路模型；S3：对回复电压的等效电路进行仿真，得出回复电压曲线；S4：对回复电压曲线进行拟合，得出回复电压初始斜率；S5：改变试验参数和等效电路参数，观察回复电压初始斜率的变化；S6：根据以上步骤，判断变压器油纸绝缘老化状况。2.根据权利要求1所述的一种基于回复电压的变压器油纸绝缘老化状况分析方法，其特征在于，所述步骤S1的实现方法：利用测量仪器对变压器在不同充电时间和放电时间下，测量回复电压值、到达峰值时间，并得到回复电压极化谱。3.根据权利要求1所述的一种基于回复电压的变压器油纸绝缘老化状况分析方法，其特征在于，所述步骤S2的实现方法：根据线性均一理论，绝缘介质的极化过程与一个时间τ的关系由单一的德拜等效电路表示，并采用电容和电阻串联来等效材料的极化。4.根据权利要求1所述的一种基于回复电压的变压器油纸绝缘老化状况分析方法，其特征在于，所述步骤S3的实现方法：基于回复电压的均一模型计算出回复电压值，得到回复电压曲线；根据弛豫支路的电路方程建立方程组可得回复电压的计算公式如下：根据KCL和KVL定律可建立运算电路方程组由上面两式消去I(s)，得到回复电压和极化电容电压之比的表达式：式中a＝RgCgRpCp，b＝RgCg+RpCp+RgCp；将已知的电路参数代入到回复电压和极化...

【专利技术属性】
技术研发人员：许梦素，莫付江，陈惠，汪培培，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32