变压器局部放电特高频电磁波信号传播特性仿真方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种变压器局部放电特高频电磁波信号传播特性仿真方法及系统。
【背景技术】
[0002]变压器是电网中的关键设备，其安全运行关系着整个电网的安全运行。在制造过程中，变压器内部会出现由于绝缘浸渍不良导致的微小气隙缺陷；在运行过程中也会出现水分、杂质等侵入绝缘的情况，此时会引发变压器绝缘中产生局部放电信号，长期的局部放电会导致绝缘击穿，从而影响电网的运行。因此，有必要研究局部放电所产生的电磁波信号在变压器中的传播特性，并将研究结果与工程实际相结合，使成果实现工程化。
[0003]变压器绝缘中发生局部放电时会产生纳秒级别的脉冲电流并辐射出电磁波信号，电磁波信号的频率可达到上吉赫兹，特高频局部放电检测是利用特高频传感器接收此高频电磁波信号实现局部放电的检测。特高频检测方法具有良好的抗干扰性能和较高的灵敏度。由于变压器中具有铁芯、绕组、主绝缘等部件，结构复杂，会导致电磁波信号的折、反射，致使电磁波信号在其中的传播特性复杂，因此，有必要研究局部放电特高频电磁波信号在变压器中的传播特性，如衰减规律、频谱分布规律等，并将研究成果与工程实际相结合，使成果实现工程化，如对现场检测中合理选择检测位置提供指导。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种变压器局部放电特高频电磁波信号传播特性仿真方法，能够实现通过仿真的方式研究变压器中的局部放电特高频电磁波信号传播特性；
[0005]本发明的目的之二是提供一种实现上述方法的系统。
[0006]—种变压器局部放电特高频电磁波信号传播特性仿真方法，其特别之处在于，包括如下步骤:
[0007](1)对预先构建的变压器模型进行自适应网格划分；
[0008](2)对仿真中的局部放电信号源进行设置；
[0009](3)在变压器不同位置设置一个以上的数据采集点；
[0010](4)经预设时间仿真后得到各数据采集点的采集结果，根据各数据采集点的采集结果分析得出变压器中局部放电信号的特高频传播特性。
[0011]在步骤(1)之前还包括如下步骤:根据变压器的尺寸及其材料的电气参数构建变压器模型，具体如下:分别根据变压器各部件的尺寸搭建各部件模型；根据各部件材料的电气参数对各部件模型的材料电气参数进行设置。
[0012]进一步的，其中各部件模型包括绕组模型、铁芯模型、主绝缘模型和变压器箱体模型。
[0013]步骤(2)中对仿真中的局部放电信号源进行设置包括设置脉冲的类型、宽度、幅值及仿真中的局部放电源位置。
[0014]步骤(3)中设置一个以上的数据采集点具体是在两两垂直的三个方向上分别设置一个以上的数据采集点。
[0015]步骤(4)中根据各数据采集点的采集结果得到变压器特高频传播特性具体包括如下步骤:根据仿真结果获取不同信号源条件下同一数据采集点的峰峰值变化规律和/或获取同一信号源条件下不同数据采集点的峰峰值变化规律；或者，根据各数据采集点的采集结果得到变压器特高频传播特性具体包括如下步骤:根据仿真结果获取不同信号源条件下同一数据采集点的频谱变化规律和/或获取同一信号源条件下不同数据采集点的频谱变化规律；最后，根据变压器局部放电的特高频传播特性分析出现场检测时特高频传感器的放置。
[0016]—种变压器局部放电特高频电磁波信号传播特性仿真系统，其特别之处在于:包括仿真初始设置模块，用于对预先构建的变压器模型进行自适应网格划分、对仿真中的局部放电信号源进行设置、设置一个以上的数据采集点；还包括仿真分析模块，用于经预设时间仿真后得到各数据采集点的采集结果，根据各数据采集点的采集结果分析得出变压器中局部放电信号的特高频传播特性。
[0017]其中还包括变压器模型构建模块，用于根据变压器的尺寸及材料的电气参数构建变压器模型，具体包括:分别根据变压器各部件的尺寸搭建各部件模型，根据各部件材料的电气参数对各部件模型的材料电气参数进行设置；其中各部件模型包括绕组模型、铁芯模型、主绝缘模型、变压器箱体模型。
[0018]其中仿真初始设置模块对仿真中的局部放电信号源进行设置，具体包括设置脉冲的类型、宽度、幅值及仿真中的局部放电源位置；其中仿真初始设置模块设置一个以上的数据采集点，具体包括在两两垂直的三个方向上分别设置一个以上的数据采集点；其中仿真分析模块包括场强峰峰值分析单元，用于获取不同信号源条件下同一数据采集点的峰峰值变化规律、获取同一信号源条件下不同数据采集点的峰峰值变化规律；其中仿真分析模块还包括频谱分析单元，用于获取不同信号源条件下同一数据采集点的频谱变化规律、获取同一信号源条件下不同数据采集点的频谱变化规律。
[0019]其中还包括应用分析模块，用于根据变压器中局部放电信号的特高频传播特性分析出在现场进行局部放电检测时特高频传感器的放置位置。
[0020]经过试用证明，采用本发明的方法和系统后，可以有效、准确地实现通过仿真的方式研究变压器中的局部放电特高频电磁波信号传播特性。可以用于研究局部放电特高频电磁波信号在变压器中的传播特性，如衰减规律、频谱分布规律等，可以将研究成果与工程实际相结合，使成果实现工程化，如对现场检测中合理选择检测位置提供指导等。
【附图说明】
[0021]图1为本发明变压器局部放电特高频电磁波信号传播特性仿真方法的实施流程示意图；
[0022]图2为本发明变压器局部放电特高频电磁波信号传播特性仿真系统的实施例1的结构框图；
[0023]图3为本发明变压器局部放电特高频电磁波信号传播特性仿真系统的实施例2的结构框图；
[0024]图4为图3中的仿真分析模块结构框图；
[0025]图5为本发明变压器局部放电特高频电磁波信号仿真系统的另一实施例的结构框图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例及附图对本发明进行详细的阐述，但本发明的实施方式并不限于此。
[0027]实施例1:
[0028]参见图1所示，为本发明变压器局部放电特高频电磁波信号传播特性仿真方法的实施例流程示意图，如图1所示，该实施例中的变压器局部放电特高频电磁波信号传播特性仿真方法包括如下步骤:
[0029]步骤S101:对预先构建的变压器模型进行自适应网格划分，进入步骤S102，由于考察的是特高频电磁波信号传播特性，需要对变压器模型进行自适应(网格)划分，以满足精度和广度的要求，如变压器模型很多部件结构较细，不允许使用较大的网格划分，但是变压器模型整体又十分巨大，都使用较细的网格划分会导致计算量很大，因此，引入自适应网格划分的方式，对变压器模型实体部分进行细化，而对内部大空间使用较大尺寸的网格划分，可以实现仿真结果精度和仿真可实施性的完美结合，这部分一般都可以通过现有技术，如常用的三角形剖分来实现，不予加以赘述；
[0030]步骤S102:对仿真中的局部放电信号源进行设置，进入步骤S103，其中，设置局部放电信号源一般是根据实际中变压器中可能发生局部放电的位置，及实际的局部放电信号源的类型对对仿真中的局部放电信号源进行设置；
[0031]步骤S103:设置一个以上的数据采集点，进入步骤S104，其中，设置一个以上的数据采集点一般需要选取合理的数据采集点，以便得到明显的准确的仿真结果，也方便特高频电磁波信号传播特性的得出；
[0032]步骤S104:经预设时间仿真后得到各数据采集点的采集结果，根据各数据采集点的采集结果分析得出变压器局部放电特高频电磁波信号传播特性，采集结果中一般包括各数据采集点得到的场强波形图等，可以根据场强波形图读取各个方向的场强峰峰值，再根据各个数据采集点的场强峰峰值得出变压器局部放电特高频电磁波信号传播特性，如在步骤S103沿着同一方向分别设置了若干个数据采集点，每个数据采集点距离局部放电信号源的远近不同，通过对比这些观测点的场强峰峰值，就可以得到步骤S102设置的局部局部放电信号源辐射的电磁波信号沿着数据采集点设置方向的衰减情况，根据这一衰减情况，就可以很好的指导实际检测。
[0033]上述步