一种利用混合极化模型参数的油纸绝缘微水含量评估方法技术

本发明专利技术涉及一种利用混合极化模型参数的油纸绝缘微水含量评估方法。该方法首先基于若干组不同微水含量的油纸绝缘试品FDS测试数据求解混合极化模型参数绝缘电阻Rg，然后分析Rg随微水含量变化的规律并拟合出两者的数学关系式，最后通过实例验证了数学关系式的有效性和可行性，从而提出利用混合极化模型绝缘电阻的油纸绝缘微水含量评估方法。

A Method for Evaluating Water Content of Oil-Paper Insulation Using Mixed Polarization Model Parameters

【技术实现步骤摘要】
一种利用混合极化模型参数的油纸绝缘微水含量评估方法
本专利技术涉及一种利用混合极化模型参数的油纸绝缘微水含量评估方法。
技术介绍
目前油纸绝缘微水含量的评估所基于的等效电路模型都是扩展德拜等效电路模型，已有研究表明随着油纸绝缘介质的劣化，其内部介质极化响应过程变得更复杂，此时扩展德拜模型已无法准确真实反映油纸绝缘系统的介质响应过程，而混合极化等效电路模型克服了上述扩展德拜模型的不足，因此有必要研究提出一种基于混合极化模型评估油纸绝缘微水含量的方法，以提高油纸绝缘微水含量评估的准确性和实用性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用混合极化模型参数的油纸绝缘微水含量评估方法，该方法基于若干组不同微水含量的油纸绝缘试品FDS测试数据求解混合极化模型参数绝缘电阻Rg，然后分析Rg随微水含量变化的规律并拟合出两者的数学关系式，最后通过实例验证了数学关系式的有效性和可行性，从而提出利用混合极化模型绝缘电阻的油纸绝缘微水含量评估方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种利用混合极化模型参数的油纸绝缘微水含量评估方法，包括如下步骤：步骤S1、获取油纸绝缘的频域介电谱测试数据；步骤S2、建立油纸绝缘系统混合极化等效电路模型，并建立求解模型参数的方程；步骤S3、采用基本粒子群算法求解模型各元件参数值；步骤S4、根据步骤S3建立模型各元件参数值与微水含量拟合数学关系式；步骤S5、由步骤S4所得数学关系式评估油纸绝缘的微水含量。在本专利技术一实施例中，所述步骤S1的具体实现方式为：利用DIRANA介电响应分析仪测试油纸绝缘系统，获取其对应的频域介电谱数据：介质损耗因数tanδ、复电容实部C'和虚部C”。在本专利技术一实施例中，所述步骤S2的具体实现方式为：步骤S21、建立由几何等效电路、RC串联极化等效电路和界面极化等效电路组成的油纸绝缘系统混合极化等效电路模型，其中RC串联极化等效电路的支路数n＝4，界面极化等效电路的支路数N＝2；步骤S22、根据步骤S21建立的油纸绝缘系统混合极化等效电路模型，推导模型参数复电容实部C'、复电容虚部C”以及介质损耗因数tanδ在频域下的数学表达式，三者具体表达式为式(1)-式(3)所示：步骤S23、建立求解油纸绝缘系统混合极化等效电路模型参数的多元非线性方程组以及优化求解参数的总体优化目标函数，具体表达式如式(4)和式(5)所示：式(4)、(5)中，C'FDS(w1)～C'FDS(wj)、C”FDS(wj+1)～C”FDS(wk)分别是FDS测量下的频域介电谱曲线上对应角频率wi的复电容实部值和虚部值，tanδFDS(wk+1)～tanδFDS(wm)为同一角频率wi的介质损耗因数值，而C'(w1)～C'(wj)、C”(wj+1)～C”(wk)、tanδ(wk+1)～tanδ(wm)为油纸绝缘系统混合极化等效电路模型中要求的未知参数；tanδFDS(wi)、C'FDS(wi)、C”FDS(wi)为FDS测试的一角频率处的测试值，tanδ(wi)、C'(wi)、C”(wi)为对应同一角频率处由式(1)-式(3)计算所得。在本专利技术一实施例中，所述步骤S3的具体实现方式为：基于步骤S1所获取的油纸绝缘频域介电数据以及步骤S23所建立的多元非线性方程组，基于基本粒子群算法在MATLAB环境下求解油纸绝缘系统混合极化等效电路模型中各元件参数值。在本专利技术一实施例中，所述步骤S4的具体实现方式为：基于步骤S3建立模型各元件参数值中的绝缘电阻参数值与微水含量的数学关系式。在本专利技术一实施例中，所述步骤S5的具体实现方式为：基于步骤S1再获取一组新微水含量的数据并根据步骤S3、S4求出微水含量，从而验证数学公式的有效性与可行性。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术所提出的混合极化模型可真实反映油纸绝缘的界面极化反应，更符合实际变压器油纸绝缘系统的绝缘状态；2、本专利技术基于基本粒子群算法求解混合极化模型参数具有算法简便，且参数拟合度高，所需参数只有一个的特点；3、本专利技术基于混合极化模型提出的绝缘电阻与微水含量的数学公式准确性高，为评估油纸绝缘微水含量提供可靠依据。附图说明图1为油纸绝缘混合极化等效电路模型。图2为微水含量mc(y轴)与绝缘电阻Rg(x轴)拟合曲线。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行具体说明。本专利技术提供了一种利用混合极化模型参数的油纸绝缘微水含量评估方法，包括如下步骤：步骤S1、获取油纸绝缘的频域介电谱测试数据；具体即：利用DIRANA介电响应分析仪测试油纸绝缘系统，获取其对应的频域介电谱数据：介质损耗因数tanδ、复电容实部C'和虚部C”；步骤S2、建立油纸绝缘系统混合极化等效电路模型，并建立求解模型参数的方程；具体如下：步骤S21、建立由几何等效电路、RC串联极化等效电路和界面极化等效电路组成的油纸绝缘系统混合极化等效电路模型，其中RC串联极化等效电路的支路数n＝4，界面极化等效电路的支路数N＝2；所建立模型如图1所示；步骤S22、根据步骤S21建立的油纸绝缘系统混合极化等效电路模型，推导模型参数复电容实部C'、复电容虚部C”以及介质损耗因数tanδ在频域下的数学表达式，三者具体表达式为式(1)-式(3)所示：步骤S23、建立求解油纸绝缘系统混合极化等效电路模型参数的多元非线性方程组以及优化求解参数的总体优化目标函数，具体表达式如式(4)和式(5)所示：式(4)、(5)中，C'FDS(w1)～C'FDS(wj)、C”FDS(wj+1)～C”FDS(wk)分别是FDS测量下的频域介电谱曲线上对应角频率wi(wi＝2πfi，fi为FDS测试时所取的不同频率值)的复电容实部值和虚部值，tanδFDS(wk+1)～tanδFDS(wm)为同一角频率wi的介质损耗因数值，而C'(w1)～C'(wj)、C”(wj+1)～C”(wk)、tanδ(wk+1)～tanδ(wm)为油纸绝缘系统混合极化等效电路模型中要求的未知参数；tanδFDS(wi)、C'FDS(wi)、C”FDS(wi)为FDS测试的一角频率处的测试值，tanδ(wi)、C'(wi)、C”(wi)为对应同一角频率处由式(1)-式(3)计算所得；步骤S3、采用基本粒子群算法求解模型各元件参数值；具体即：基于步骤S1所获取的油纸绝缘频域介电数据以及步骤S23所建立的多元非线性方程组，基于基本粒子群算法在MATLAB环境下求解油纸绝缘系统混合极化等效电路模型中各元件参数值；步骤S4、根据步骤S3建立模型各元件参数值与微水含量拟合数学关系式；具体即：基于步骤S3建立模型各元件参数值中的绝缘电阻参数值与微水含量的数学关系式；步骤S5、由步骤S4所得数学关系式评估油纸绝缘的微水含量；具体即：基于步骤S1再获取一组新微水含量的数据并根据步骤S3、S4求出微水含量，从而验证数学公式的有效性与可行性。为了让一般技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，以下通过具体实例对本专利技术进行详细介绍。实施例1：根据步骤S1，制作三组微水含量为0.244％、1.58％和3.63％的油纸绝缘试品，利用DIRANA介电响应分析仪测试这三组的频域介电数据，如表1-表3所示：表1微水含量0.244％频域介电实测数据表2微水含量1.58％频域介电实测数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用混合极化模型参数的油纸绝缘微水含量评估方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、获取油纸绝缘的频域介电谱测试数据；步骤S2、建立油纸绝缘系统混合极化等效电路模型，并建立求解模型参数的方程；步骤S3、采用基本粒子群算法求解模型各元件参数值；步骤S4、根据步骤S3建立模型各元件参数值与微水含量拟合数学关系式；步骤S5、由步骤S4所得数学关系式评估油纸绝缘的微水含量。

【技术特征摘要】
1.一种利用混合极化模型参数的油纸绝缘微水含量评估方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、获取油纸绝缘的频域介电谱测试数据；步骤S2、建立油纸绝缘系统混合极化等效电路模型，并建立求解模型参数的方程；步骤S3、采用基本粒子群算法求解模型各元件参数值；步骤S4、根据步骤S3建立模型各元件参数值与微水含量拟合数学关系式；步骤S5、由步骤S4所得数学关系式评估油纸绝缘的微水含量。2.根据权利要求1所述的一种利用混合极化模型参数的油纸绝缘微水含量评估方法，其特征在于，所述步骤S1的具体实现方式为：利用DIRANA介电响应分析仪测试油纸绝缘系统，获取其对应的频域介电谱数据：介质损耗因数tanδ、复电容实部C'和虚部C”。3.根据权利要求1所述的一种利用混合极化模型参数的油纸绝缘微水含量评估方法，其特征在于，所述步骤S2的具体实现方式为：步骤S21、建立由几何等效电路、RC串联极化等效电路和界面极化等效电路组成的油纸绝缘系统混合极化等效电路模型，其中RC串联极化等效电路的支路数n＝4，界面极化等效电路的支路数N＝2；步骤S22、根据步骤S21建立的油纸绝缘系统混合极化等效电路模型，推导模型参数复电容实部C'、复电容虚部C”以及介质损耗因数tanδ在频域下的数学表达式，三者具体表达式为式(1)-式(3)所示：步骤S23、建立求解油纸绝缘系统混合极化等效电路模型参数的多元非线性方程组以及优化求解参数的总体优化目标函数，具体表达式如式(4)和式(5)所示：式(4)、(5)中，C...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹阳，林超群，叶荣，何津，何倩玲，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35