[发明专利]一种基于回复电压的变压器油纸绝缘老化状况分析方法

说明书

技术领域

本发明属于电力设备绝缘状态评估技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明的技术方案如下：

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＝R_gC_gR_pC_p，b＝R_gC_g+R_pC_p+R_gC_p，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，C_g为几何电容，R_p为极化电阻，t_c为充电时间，t_d为放电时间，τ＝R_pC_p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。