【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于平波电抗器的绝缘故障概率，具体而言，涉及一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法。
技术介绍
1、随着国民经济的快速增长，我国对电力的需求也在与日俱增。但能源资源分布不均衡使得远距离大容量输电已成趋势。由于远距离输电时，交流输电会受到同步运行稳定性的限制等局限性，因此不需考虑系统同步稳定问题的直流输电得到重视，其中的高压直流输电技术已经在我国电力发展上有着重要的作用。换流站是高压直流输电系统最为重要的组成部分，负责将交流电变换为直流电或者将直流电变换为交流电，并达到电力系统对于安全稳定及电能质量的要求。而作为换流站主要设备的平波电抗器通常配置在送端整流器输出侧和受端逆变器的输入侧，串联在直流回路中，用于限制故障电流上升率、平抑直流电流纹波、降低换流器发生换向失败的概率，使传输的电流接近于理想的直流电流。目前，由于干式空心电抗器具有结构简单、重量轻、噪音低、不渗油、维护简单等优点，因此一般多采用干式空心电抗器作为平波电抗器并大面积应用于±500kv及以上系统。
2、但是，随着平波电抗器在电网中广泛应用、投切频繁，在运行中也出现了一系列问题，给电力系统带来新的不安全因素。平波电抗器的运行故障主要是由于线圈受潮、局部放电电弧、局部过热、绝缘烧损等导致线圈匝间绝缘击穿引起，其主要表现为外表面树枝放电、局部击穿、匝间短路和烧损等。其中，绝缘故障为主要的故障之一，其主要表现之一为绝缘层的异常发热，如果不进行处理，由于散热不畅，甚至会在较短时间内出现电抗器烧毁等故障，严重影响直流工程的正常运行。现有技术中，缺乏对平波电抗
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法，能够解决现有技术中缺乏对平波电抗器的匝间绝缘的薄弱位置绝缘的耐用度评估的方法，影响运维人员对平波电抗器的运行稳定性评估的技术问题。
2、本专利技术是这样实现的：
3、本专利技术提供一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法，其中，包括以下步骤：
4、s10、根据平波电抗器在高次谐波作用下的电位分布规律，找到平波电抗器匝间绝缘的薄弱位置；
5、s20、构建平波电抗器电磁场模型，用于计算电磁场影响下的所述薄弱位置的故障概率；
6、s30、构建平波电抗器温度场模型，用于计算温度场影响下的所述薄弱位置的故障概率；
7、s40、构建平波电抗器应力场模型，用于计算应力场影响下的所述薄弱位置的故障概率；
8、s50、构建平波电抗器电磁场-温度场-应力场耦合模型，用于计算所述薄弱位置故障概率，并采用模拟实验确定耦合模型参数；
9、s60、搭建平波电抗器绝缘故障诊断实验，对所述电磁场-温度场-应力场耦合模型进行优化；
10、s70、利用优化后的电磁场-温度场-应力场耦合模型，计算平波电抗器所述薄弱位置的绝缘故障概率，并根据绝缘故障概率计算耐用度。
11、在上述技术方案的基础上，本专利技术的一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法还可以做如下改进:
12、其中，所述根据平波电抗器在高次谐波作用下的电位分布规律，找到平波电抗器匝间绝缘的薄弱位置的步骤，具体包括：
13、首先，采用有限元法搭建平波电抗器的分布参数模型，模型考虑电抗器中各层绕组的电阻、匝间电容、自感与互感；
14、然后，根据基尔霍夫电流定律，建立电压和支路电流计算模型；
15、采用矩阵运算求解模型，得到电抗器上各节点的电压值；
16、最后，计算同一绕组内不同匝的电压差，判断匝间绝缘电压是否超过许用值，确定电抗器匝间绝缘的薄弱位置。
17、进一步的，所述构建平波电抗器电磁场模型的步骤，具体是：
18、首先，基于有限元法建立考虑高次谐波作用的电抗器三维仿真模型，设置电磁场边界条件，根据实测参数确定模型中材料电参数；
19、然后，对模型进行网格划分与收敛性分析；计算电流分布，并根据电流密度分布推算发热量与损耗；
20、最后，提取s10步骤确定的匝间绝缘薄弱位置的电磁热损耗，并作为等效热源加载到后续建立的温度场模型中。
21、进一步的，所述构建平波电抗器温度场模型的步骤，具体是：
22、首先，基于有限体积法建立电抗器三维温度场模型，加载s20计算得到的匝间绝缘薄弱位置热源；
23、然后，选择合适的网格与时间步长，并进行收敛性检验；基于能量守恒原理建立控制方程；
24、最后，迭代求解不同工作条件下薄弱位置的温度场分布，并评估匝间绝缘材料的热老化故障概率。
25、进一步的，所述构建平波电抗器应力场模型的步骤，具体是：
26、首先，基于有限元法采用热结构多物理场耦合建立电抗器温度场-结构场模型，加载s30得到的温度场结果；
27、设置结构边界条件，材料热弹性参数以及接触条件；
28、然后，进行网格划分与收敛性检验；基于热应力理论建立控制方程；
29、最后，计算不同工况下匝间绝缘薄弱位置的热应力和位移场，并评估机械故障概率。
30、进一步的，所述构建平波电抗器电磁场-温度场-应力场耦合模型，用于计算所述薄弱位置故障概率，并采用模拟实验确定耦合模型参数的步骤，具体是：
31、先，采用电磁热结构多物理场耦合建立电抗器模型，设置各场参量和耦合关系；
32、然后，加载不同工况，进行网格划分与收敛性检验；
33、基于能量守恒原理建立多物理场控制方程组；
34、最后，迭代计算不同工况下匝间绝缘薄弱位置的各场分布，评估故障概率，仿真计算与实验验证确定模型参数。
35、进一步的，所述搭建平波电抗器绝缘故障诊断实验，对所述电磁场-温度场-应力场耦合模型进行优化，对所述电磁场-温度场-应力场耦合模型进行优化的步骤，具体是：
36、首先，设计安装光纤测温设备与气体采样传感器，采集平波电抗器的工作环境的温湿度以及气体浓度信号的测量；
37、然后，通过特征提取与机器学习算法，分析测量数据与模型输出结果，判断电抗器是否存在绝缘故障；
38、最后，比较不同工况下实测参数与仿真结果，对多物理场耦合模型进行修正与优化，以提高模型预测精度。
39、进一步的，所述利用优化后的电磁场-温度场-应力场耦合模型，计算平波电抗器所述薄弱位置的绝缘故障概率，并根据绝缘故障概率计算耐用度的步骤，具体是：
40、首先，基于优化后的多物理场耦合模型，加载不同工况，计算匝间绝缘薄弱位置的各场分布；
41、然后，评估匝间绝缘在设计使用年限内出现故障的概率；
42、最后，参考故障概率标准确定匝间绝缘故障影响下电抗器的可靠性指标，计算电抗器的耐用度。
43、进一步的，所述耐用度直接采用下列本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法，其特征在于，所述根据平波电抗器在高次谐波作用下的电位分布规律，找到平波电抗器匝间绝缘的薄弱位置的步骤，具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法，其特征在于，所述构建平波电抗器电磁场模型的步骤，具体是：
4.根据权利要求3所述的一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法，其特征在于，所述构建平波电抗器温度场模型的步骤，具体是：
5.根据权利要求4所述的一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法，其特征在于，所述构建平波电抗器应力场模型的步骤，具体是：
6.根据权利要求5所述的一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法，其特征在于，所述构建平波电抗器电磁场-温度场-应力场耦合模型，用于计算所述薄弱位置故障概率，并采用模拟实验确定耦合模型参数的步骤，具体是：
7.根据权利要求6所述的一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法，其特征在于，所述搭建平波电抗器绝缘故障诊断实验，对所
8.根据权利要求7所述的一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法，其特征在于，所述利用优化后的电磁场-温度场-应力场耦合模型，计算平波电抗器所述薄弱位置的绝缘故障概率，并根据绝缘故障概率计算耐用度的步骤，具体是：
9.根据权利要求6所述的一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法，其特征在于，所述耐用度直接采用下列公式表述：耐用度＝1-所述薄弱位置的绝缘故障概率。
...【技术特征摘要】
1.一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法，其特征在于，所述根据平波电抗器在高次谐波作用下的电位分布规律，找到平波电抗器匝间绝缘的薄弱位置的步骤，具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法，其特征在于，所述构建平波电抗器电磁场模型的步骤，具体是：
4.根据权利要求3所述的一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法，其特征在于，所述构建平波电抗器温度场模型的步骤，具体是：
5.根据权利要求4所述的一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法，其特征在于，所述构建平波电抗器应力场模型的步骤，具体是：
6.根据权利要求5所述的一种平波电抗器的绝缘故障概率评估方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：周秀，白金，杨鑫，田天，相中华，潘亮亮，朱林，王博，罗艳，倪辉，陈磊，孙尚鹏，李秀广，何宁辉，赵欣洋，刘博，柴毅，
申请(专利权)人：国网宁夏电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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