一种油纸绝缘系统电场强度计算方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及直流输电领域，更具体地说，涉及一种油纸绝缘系统电场强度计算方 法和装置。
【背景技术】
[0002] 换流变压器是直流输电系统的重要设备，它的阀侧绕组在正常运行时会承受直流 电压分量，导致在绝缘油和纸板界面会积累空间电荷。在换流变压器极性反转的分析、测试 中，空间电荷对电场分布和介质绝缘的影响是人们一直以来关注的焦点问题。
[0003] 空间电荷在绝缘系统中对电场分布的影响主要依据麦克斯韦-瓦格纳方程 (Maxwell-Wagner)理论。它依赖于两种不同材料的电导率和电介质常数。但是，此原理只 适用于线性材料，并没有考虑到由于空间电荷的存在而引起的油纸绝缘系统的电场畸变， 这使得在对油纸绝缘系统的电场强度计算中，所得的电场强度的计算精度低。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本申请提供一种油纸绝缘系统的电场强度计算方法和装置，通过空间 电荷密度计算油纸绝缘系统的空间电荷的电场强度，进而计算整个油纸绝缘系统的电场强 度，考虑了空间电荷效应的影响，提高了油纸绝缘系统电场强度的计算精度。
[0005] 为了实现上述目的，现提出的方案如下：
[0006] -种油纸绝缘系统电场强度计算方法，包括：
[0007] 将油纸绝缘系统划分为若干等份，获取每一等份的油纸绝缘系统在多个预设时刻 的第一空间电荷密度曲线，所述第一空间电荷密度曲线为空间电荷密度随位置变化的曲 线；
[0008] 根据所述第一空间电荷密度分布曲线，计算每一等份的油纸绝缘系统在所述多个 预设时刻的平均空间电荷密度；
[0009] 根据所述多个预设时间的平均空间电荷密度，构造每一等份的油纸绝缘系统的第 二空间电荷密度曲线，并确定所述第二空间电荷密度对应的关系式，所述第二空间电荷密 度曲线为空间电荷密度随时间变化的曲线；
[0010] 根据每一等份的油纸绝缘系统的第二空间电荷密度曲线对应的关系式，计算每一 等份的油纸绝缘系统的空间电荷的电场强度；
[0011] 利用麦克斯韦公式计算外加电源对每一等份的油纸绝缘系统施加的电场强度；
[0012] 根据所述空间电荷的电场强度和外加电源施加的电场强度，计算每一等份油纸绝 缘系统的电场强度。
[0013] 优选的，所述获取每一等份在多个预设时刻的第一空间电荷密度曲线，包括：
[0014] 基于电声脉冲测试系统，获取每一等份的油纸绝缘系统的在所述多个预设时刻的 实测电荷密度曲线，所述实测电荷密度曲线为空间电荷随位置变化的曲线；
[0015] 利用实测电荷密度减去电极处的电荷密度，构建所述第一空间电荷密度曲线。
[0016] 优选的，所述根据每一等份的油纸绝缘系统的第二空间电荷密度曲线对应的关系 式，计算每一等份的油纸绝缘系统的空间电荷的电场强度，包括：
[0017]利用计算公式玫兮计算每一等份的油纸绝缘系统的空间电 6 荷的电场强度；
[0018] 其中，E(x)为空间电荷的电场强度，P(x)为第二空间电荷密度曲线对应的关系 式，\是该等份的油纸绝缘系统的相对介电常数，e。是真空介电常数，d为该等份油纸绝 缘系统的厚度。
[0019] -种油纸绝缘系统电场强度计算装置，包括：
[0020] 第一空间电荷密度曲线采集单元，用于将油纸绝缘系统划分为若干等分，获取每 一等份的油纸绝缘系统在多个预设时刻的第一空间电荷密度曲线，所述第一空间电荷密度 曲线为空间电荷密度随位置变化的曲线；
[0021] 第一计算单元，用于根据所述第一空间电荷密度分布曲线，计算每一等份的油纸 绝缘系统在所述多个预设时刻的平均空间电荷密度；
[0022] 第二空间电荷曲线构建单元，用于根据所述多个预设时间的平均空间电荷密度， 构造每一等份的油纸绝缘系统的第二空间电荷密度曲线，并确定所述第二空间电荷密度对 应的关系式，所述第二空间电荷密度曲线为空间电荷密度随时间变化的曲线；
[0023] 第二计算单元，用于根据每一等份的油纸绝缘系统的第二空间电荷密度曲线对应 的关系式，计算每一等份的油纸绝缘系统的空间电荷的电场强度；
[0024] 第三计算单元，用于利用麦克斯韦公式计算外加电源对每一等份的油纸绝缘系统 施加的电场强度；
[0025] 第四计算单元，用于根据所述空间电荷的电场强度和外加电源施加的电场强度， 计算每一等份油纸绝缘系统的电场强度。
[0026] 优选的，所述第一空间电荷密度曲线采集单元，包括：
[0027]油纸绝缘系统划分子单元，用于将油纸绝缘系统划分为若干等分；
[0028] 实测电荷密度曲线采集单元，用于基于电声脉冲测试系统，获取每一等份的油纸 绝缘系统的在所述多个预设时刻的实测电荷密度曲线，所述实测电荷密度曲线为空间电荷 随位置变化的曲线；
[0029] 第一空间电荷密度曲线构建子单元，用于利用实测电荷密度减去电极处的电荷密 度，构建所述第一空间电荷密度曲线。
[0030] 经由上述技术方案可知，本申请公开了一种油纸绝缘系统的电场强度计算方法和 装置。该方法将油纸绝缘系统划分为若干等份，获取每一等份在多个预设时刻的电荷密度 随位置变化的分布曲线，从而确定每一等份的油纸绝缘系统在多个预设时间的平均电荷密 度，进而，确定每一等份的油纸绝缘系统的电荷密度随时间变化的分布曲线。由于每一等份 的油纸绝缘系统的厚度极小，可认为在相同时间该等份的油纸绝缘系统的电荷密度处处相 等。因而，可根据电荷密度随时间的变化曲线，计算每一等份的油纸绝缘系统在任意时刻的 电场强度，进而根据外加电源在该等份施加的电场强度，计算该等份的油纸绝缘系统的电 场强度。与现有技术相比，本发明在计算油纸绝缘系统的电场强度时，首先根据空间电荷密 度计算油纸绝缘系统的空间电荷的电场强度，进而计算整个油纸绝缘系统的电场强度，考 虑了空间电荷效应的影响，提高了油纸绝缘系统电场强度的计算精度。
【附图说明】
[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0032] 图1示出了本发明一个实施例公开的一种油纸绝缘系统的电场强度计算方法的 流程示意图；
[0033]图2示出了本发明另一个实施例公开的一种油纸绝缘系统的电场强度计算装置 的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035] 参见图1示出了本发明一个实施例公开的一种油纸绝缘系统的电场强度计算方 法的流程示意图。
[0036] 由图1可知，该方法包括：
[0037] S101 :将油纸绝缘系统划分为若干等份，获取每一等份的油纸绝缘系统在多个预 设时刻的第一空间电荷密度曲线。
[0038] 需要说明的是，所述第一空间电荷密度曲线为空间电荷密度随位置变化的曲线， 该曲线可通过基于电声脉冲测试系统获得。
[0039] 其具体方法如下：
[0040] 利用电声脉冲测试系统获取油纸绝缘系统在多个预设时刻的实测电荷密度曲线。 利用实测电荷密度减去电极处的电荷密度，以消除极板上的电荷的影响，进而构造第一空 间电荷密度曲线。
[0041] S102:根据所述第一空间电荷密度分布曲线，计算每一等份的油纸绝缘系统在所 述多个预设时刻的平均空间电荷密度。
[0042]由于油纸绝缘系统自身的厚度较小，因而对于同一等份内的油纸绝缘系统而言， 该等份的油纸绝缘系统的空间电荷密度处处相等。在本发明中可将该等份的油纸绝缘系统 的平均空间电荷密度作为在预设时刻该等份油纸绝缘系统的空间电荷密度。
[0043] S103:根据所述多个预设时间的平均空间电荷密度，构造每一等份的油纸绝缘系 统的第二空间电荷密度曲线，并确定所述第二空间电荷密度对应的关系式。
[0044] 对于每等份的油纸绝缘系统而言，建立坐标系，以时间为横坐标，空间电荷密度为 纵坐标，根据多个预设时间的平均空间电荷密度，确定多个坐标点，对多个坐标点进行拟 合，得到每等份油纸绝缘系统的空间电荷密度随时间的变化曲线，即第二空间电荷密度曲 线，并确定相应的关系式。
[0045] S104:根据每一等份的油纸绝缘系统的第二空间电荷密度曲线对应的关系式，计 算每一等份的油纸绝缘系统的空间电荷的电场强度。
[0046] 具体实现方式如下：
[0047] 利用计算公式
f算每一等份的油纸绝缘系统的空间电 荷的电场强度。
[0048] 其中，E(x)为该等份的油纸绝缘系统的空间电荷的电场强度，P (X)为第二空间 电荷密度曲线对应的关系式，\是该等份的油纸绝缘系统的相对介电常数，e。是真空介 电常数，d为该等份油纸绝缘系统的厚度。
[0049] S105