[发明专利]一种油纸绝缘时频联合介电响应快速转换方法

说明书

本发明提供一种油纸绝缘时频联合介电响应快速转换方法，构建油纸绝缘设备的扩展德拜模型；根据扩展德拜模型获取初始支路参数，所述初始支路参数包括初始极化电流、初始去极化电流、初始支路电阻以及初始支路电容；通过测试获得实际极化电流以及实际去极化电流；采用模拟退火算法和粒子群算法模型相结合的方式进行处理，并获得扩展德拜模型的最优支路参数；根据最优支路参数获得介损值；通过对扩展德拜模型的等效电路模型的支路参数进行迭代寻优，最终根据最佳支路参数计算得到介损值，能够有效地避免搜索过程陷入局部极小解，相比于哈蒙近似法以及傅里叶变换法，极大程度地提高了时频联合频域介电谱的转换精度。

技术领域

本发明涉及油纸绝缘设备状态诊断领域，特别涉及一种油纸绝缘时频联合介电响应快速转换方法。

背景技术

油纸绝缘套管作为电力变压器最重要的连接设备之一，受到广泛关注。油浸纸电容型套管的主绝缘为油纸绝缘，由绝缘纸和绝缘油浸渍复合而成，绝缘油可以填充纸中疏松的气隙，而绝缘纸可有效阻止油中贯通性小桥的形成，因此两者表现出很好的相容性和互补性，使得油纸绝缘结构具有足够的机械、电气绝缘强度和优良的导热能力。

现阶段套管绝缘状态的诊断评估方法较为匮乏，常规的检测手段包括工频介损与电容量测试、油中溶解气体、油中微水含量分析等，或对绝缘状态变化的灵敏度不足，或在试验中易对套管造成二次损害，为其运行的安全性埋下隐患。

近几十年来介电响应的方法逐渐被引入到电力设备电气绝缘材料的状态评估中，包括回复电压法(Return Voltage Method，RVM)、极化去极化电流法(Polarization andDeolarization Current，PDC)与频域介电谱法(Frequency Domain Spectroscopy，FDS)。然而，FDS测试的频率范围通常为1mHz～5kHz，由于低频测试周期较长，完整的FDS测试流程通常耗费数个小时，较长的测试时间严重制约了现场检修的“时间窗口”安排，不利于频域介电响应法的现场应用。

目前缩短FDS测试时间的方法是时-频等效转换法，即利用绝缘在直流激励下的时域响应电流(即PDC测试结果)，经过数学计算推导交流激励下不同频率的介电响应频谱。常用的方法有哈蒙近似法以及傅里叶变换法，然而两种方法的转换精度都较低，无法满足实验要求。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种油纸绝缘时频联合介电响应快速转换方法，结合模拟退火算法与优化粒子群算法，可以快速准确地由时域介电谱信息获得频域介电谱信息。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种油纸绝缘时频联合介电响应快速转换方法，包括以下步骤：

步骤S1、构建油纸绝缘设备的扩展德拜模型；

步骤S2、根据扩展德拜模型获取初始支路参数，所述初始支路参数包括初始极化电流、初始去极化电流、初始支路电阻以及初始支路电容；

步骤S3、通过测试获得实际极化电流以及实际去极化电流；

步骤S4、采用基于模拟退火的粒子群算法模型进行处理，并获得扩展德拜模型的最优支路参数；

步骤S5、根据最优支路参数获得介损值。

优选的，所述步骤S1的扩展德拜模型由绝缘电阻R₀、几何电容C₀、对应极化支路的电阻R_i与电容C_i组成的等效电路模型，其中几何电容与绝缘电阻并联，n条所述极化支路与绝缘电阻并联，R_i与C_i表示第i条极化支路上串联连接的电阻和电容。

优选的，所述步骤S2的具体步骤为：对等效电路模型施加幅值为U₀的阶跃电压，流过介质内部的初始极化电流和去极化电流分别表示为：