一种高压下评估变压器绝缘状态的方法和装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高压激励下评估油浸式电力变压器绝缘状态的方法，属于绝缘材料老化检测技术领域，包括通过单次三角波激励下油纸绝缘介电响应的测试，解谱分析获得多次谐波，做傅里叶分解变换得到不同谐波下的激励与响应信号；根据激励与响应信号的相位差得到在该频率点下各次谐波的损耗因数值，循环上述步骤完成对预设频率范围内所有频率点的测试，对测试所得频域介电响应损耗因数进行老化判定系数提取，通过拟合计算获得老化判定系数γ与油纸绝缘老化程度的量化表征关系，实现了高电压激励下快速检测；并消除了绝缘非线性变化对绝缘状态评估的影响。缘状态评估的影响。缘状态评估的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种高压下评估变压器绝缘状态的方法和装置及存储介质


[0001]本专利技术属于绝缘材料老化检测
，特别是涉及到一种高压下评估变压器绝缘状态的方法和装置及存储介质。

技术介绍

[0002]随着我国经济建设的高速发展，对于电力和能源的需求也越来越高，所以要求电力系统在输送电力时的稳定性与可靠性要高。而电力变压器作为电压等级变换及电能传输过程中的核心，是保证电网安全可靠优质运行最重要的设备之一。
[0003]电力变压器的故障主要是由于其绝缘性能的下降造成的。电力变压器主绝缘系统主要由绝缘油及绝缘纸板组成的油纸绝缘系统构成，其绝缘性能会随运行时间不断增加而呈现指数形式衰减。而且在外界环境条件的影响下，可能会进一步加剧变压器的老化状态，因此定期对变压器的绝缘性能进行检测、及时掌握变压器的老化情况对维护电网的安全运行具有极其重要的意义。
[0004]目前针对油浸式电力变压器绝缘状态诊断方法多以理化状态量检测或传统的电气性能测试方法，其中理化状态量检测主要通过液相色谱或气象色谱测试变压器油的理化性能改变量，间接评估变压器绝缘状态，或者采用传统电气测试方法工频介损测试、局部放电测试对变压器绝缘状态进行定性分析。现阶段更多的采用频域介电响应技术对变压器内绝缘进行宽频介电响应测试，通过曲线的特征参量、积分面积值或基础数据比对实现变压器绝缘状态的量化分析，但根据试验发现在不同幅值激励下变压器绝缘损耗因数存在明显的非线性变化规律，仅通过单一幅值电压扫频激励下由于绝缘非线性变化特性，无法获得准确的绝缘状态的评估，结果误差较大，且由于单次扫频测试的时间超过一小时，如进行多次扫频测试时现场测试时间将严重影响电网检修进度，同时现阶段采用的扫频测试设备最高电压仅能达到两千伏峰值，对于电压等级更高的变压器无法有效表征其绝缘特性，现有技术中无法实现高电压激励和快速检测；并无法消除绝缘非线性变化对绝缘状态评估的影响。
[0005]因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术存在的不足，本专利技术提供一种高压激励下评估油浸式电力变压器绝缘状态的方法和装置及存储介质，用于解决高电压激励下快速检测绝缘状态，并且消除绝缘非线性变化对绝缘状态评估的影响的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高压下评估变压器绝缘状态的方法，包括以下步骤，
[0008]步骤一、通过单次三角波激励下油纸绝缘介电响应的测试，获得介电响应曲线，根据介电响应曲线解谱分析获得油纸绝缘频谱特性的基波、三次谐波、五次谐波、七次谐波；
[0009]步骤二、对激励与响应信号做傅里叶分解变换，得到步骤一所述的基波、三次谐
波、五次谐波、七次谐波下的激励与响应信号；
[0010]步骤三、在预设频率范围内任取一点，根据不同谐波下的激励与响应信号的相位差，计算得到在该频率点下各次谐波的损耗因数值，由于谐波的幅值不同，单次测试即可获得同一测试频率下不同激励幅值的损耗因数值；
[0011]步骤四、在完成该频率点的测试后，通过上位机的控制，自动切换至下一个测试频率点，循环上述步骤，直至完成对预设频率范围内所有频率点的测试，绘制出该频段的频域介电响应损耗因数曲线；
[0012]步骤五、对步骤四所得频域介电响应损耗因数曲线进行老化判定系数提取，老化判定系数γ定义如下
[0013][0014][0015]式中，α为温度系数，T为测试环境温度，单位：摄氏度，T0为25摄氏度，S1为基波下tanδ
‑
f曲线在测试频率范围内的积分，S2为三次谐波下tanδ
‑
f曲线在测试频率范围内的积分，S3为五次谐波下tanδ
‑
f曲线在测试频率范围内的积分，S4为七次谐波下tanδ
‑
f曲线在测试频率范围内的积分，U1为基波电压幅值，单位：伏特；U3为三次谐波电压幅值，单位：伏特；U5为五次谐波电压幅值，单位：伏特；U7为七次谐波电压幅值，单位：伏特；
[0016]步骤六、在试验室环境下对不同老化程度的油纸绝缘模型开展加速老化测试，在明确绝缘老化程度的条件下对老化试样进行三角波激励下的频域介电响应测试，通过拟合计算获得老化判定系数γ与油纸绝缘老化程度DP的量化表征关系；
[0017]步骤七、根据步骤五计算得到的老化判定系数γ的值，通过γ与油纸绝缘老化程度DP的量化表征关系判定变压器油纸绝缘老化程度。
[0018]优选的步骤六所述老化判定系数γ与油纸绝缘老化程度DP的量化表征关系为：
[0019]γ＝912.00502
×
e
(
‑
DP/342.49328)
‑
22.67497 3
[0020]式中，DP为油浸纸板的聚合度。
[0021]优选的步骤一所述三角波激励的获得方式为：通过AD9833波形生成模块与多路级联高压放大模块相连接；所述多路级联高压放大模块与待测试品相连接；所述待测试品分别与I/V转换采样单元和分压器相连接；所述I/V转换采样单元和分压器分别与示波器相连接；所述AD9833波形生成模块和示波器分别与上位机相连接；
[0022]所述上位机通过程序控制AD9833波形生成模块产生三角波激励信号；所述多路级联高压放大模块通过PA82J模块级联构成，多路级联高压放大模块将AD9833波形生成模块产生的三角波激励信号进行电压放大达到测试所需的额定测试电压；所述I/V转换采样单元，采用静电计级运算放大器搭建无相移跨阻放大电路，经高压继电器多路切换改变阻值实现响应微电流信号的采集，同时在I/V转换中，将输入侧采用双次差分比较计算方法，以此消除测试回路中外界耦合的串模与共模信号干扰信号，实现宽频范围内微弱信号的准确采集。
[0023]优选的上位机通过Labview程序设定激励信号的频率带宽和电压幅值，测试频率
范围为0.01～1000Hz，电压输出范围为0～20V。所述多路级联高压放大模块将三角波激励信号放大3000倍后达到额定测试电压。
[0024]优选的步骤二所述激励与响应信号波形采样时基于多次同时采样计算方法，实现在上位机获取准确的高频电压电流的同步波形，提高采样比较的准确度，通过高精度傅里叶分解获得不同幅值大小的各次谐波激励下的激励与响应信号。
[0025]一种高压下评估变压器绝缘状态的装置，包括三角波激励单元、解谱分析单元、数据转换单元、计算单元、控制单元和油纸绝缘模型；所述三角波激励单元用于单次三角波激励下油纸绝缘介电响应的测试，获得介电响应曲线；
[0026]所述解谱分析单元用于根据介电响应曲线解谱分析获得油纸绝缘频谱特性的基波、三次谐波、五次谐波、七次谐波；
[0027]所述数据转换单元用于对激励与响应信号做傅里叶分解变换，得到基波、三次谐波、五次谐波、七次谐波下的激励与响应信号；
[0028]所述计算单元用于在预设频率范围内任取一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压下评估变压器绝缘状态的方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤一、通过单次三角波激励下油纸绝缘介电响应的测试，获得介电响应曲线，根据介电响应曲线解谱分析获得油纸绝缘频谱特性的基波、三次谐波、五次谐波、七次谐波；步骤二、对激励与响应信号做傅里叶分解变换，得到步骤一所述的基波、三次谐波、五次谐波、七次谐波下的激励与响应信号；步骤三、在预设频率范围内任取一点，根据不同谐波下的激励与响应信号的相位差，计算得到在该频率点下各次谐波的损耗因数值；步骤四、在完成该频率点的测试后，通过上位机(1)的控制，自动切换至下一个测试频率点，循环上述步骤，直至完成对预设频率范围内所有频率点的测试，绘制出该频段的频域介电响应损耗因数曲线；步骤五、对步骤四所得频域介电响应损耗因数曲线进行老化判定系数提取；步骤六、在试验室环境下对不同老化程度的油纸绝缘模型开展加速老化测试，在明确绝缘老化程度的条件下对老化试样进行三角波激励下的频域介电响应测试，通过拟合计算获得老化判定系数γ与油纸绝缘老化程度DP的量化表征关系；步骤七、根据步骤五计算得到的老化判定系数γ的值，通过γ与油纸绝缘老化程度DP的量化表征关系判定变压器油纸绝缘老化程度。2.根据权利要求1所述一种高压下评估变压器绝缘状态的方法，其特征在于，步骤五所述老化判定系数γ定义如下述老化判定系数γ定义如下式中，α为温度系数，T为测试环境温度，单位：摄氏度，T0为25摄氏度，S1为基波下tanδ
‑
f曲线在测试频率范围内的积分，S2为三次谐波下tanδ
‑
f曲线在测试频率范围内的积分，S3为五次谐波下tanδ
‑
f曲线在测试频率范围内的积分，S4为七次谐波下tanδ
‑
f曲线在测试频率范围内的积分，U1为基波电压幅值，单位：伏特；U3为三次谐波电压幅值，单位：伏特；U5为五次谐波电压幅值，单位：伏特；U7为七次谐波电压幅值，单位：伏特。3.根据权利要求1所述一种高压下评估变压器绝缘状态的方法，其特征在于，步骤六所述老化判定系数γ与油纸绝缘老化程度DP的量化表征关系为：γ＝912.00502
×
e
(
‑
DP/342.49328)
‑
22.67497 (3)式中，DP为油浸纸板的聚合度。4.根据权利要求1所述一种高压下评估变压器绝缘状态的方法，其特征在于，步骤一所述三角波激励的获得方式为：通过波形生成模块(2)与多路级联高压放大模块(3)相连接；所述多路级联高压放大模块(3)与待测试品(4)相连接；所述待测试品(4)分别与I/V转换采样单元(5)和分压器(6)相连接；所述I/V转换采样单元(5)和分压器(6)分别与示波器(7)相连接；所述波形生成模块(2)和示波器(7)分别与上位机(1)相连接；所述上位机(1)通过程序控制波形生成模块(2)产生三角波激励信号；所述多路级联高压放大模块(3)通过PA82J模块级联构成，多路级联高压放大模块(3)将AD9833波形生成模
块(2)产生的三角波激励信号进行电压放大达到测试所需的额定测试电压；所述I/V转换采样单元(5)采用静电计级运算放大器搭建无相移跨阻放大电路，经高压继电器多路...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲利民，张德文，张健，张朋，李童，王磊，郭跃男，许敏虎，梁建权，秦立军，王超，宫铭辰，周洪毅，
申请(专利权)人：国网黑龙江省电力有限公司国家电网有限公司国网黑龙江省电力有限公司红兴隆供电分公司，
类型：发明
国别省市：