时域子谱线响应因子特征值定量评估油纸绝缘老化的方法与流程

本发明涉及一种时域子谱线响应因子特征值定量评估油纸绝缘老化的方法。

背景技术：

目前，通常借助扩展德拜等效电路分析评估变压器油纸绝缘状态，现已取得了一定研究成果，但是仍然还存在一些问题：1)虽然在油纸绝缘老化判断方面提出一些评估方法，但是多数方法仅停留在定性评估层面，还缺少有效的定量评估方法；2)多数研究者也提出应用弛豫响应特征量评估油纸绝缘变压器老化状况的方法，但它只能诊断出油纸绝缘变压器总体绝缘状况，无法具体诊断到是绝缘油或绝缘纸两者中哪一种发生老化。据此，本发明提出一种定量判断绝缘油或绝缘纸绝缘老化状况的新方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种时域子谱线响应因子特征值定量评估油纸绝缘老化的方法，为工程应用评估油纸绝缘老化提供一种准确而可靠的评估手段。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种时域子谱线响应因子特征值定量评估油纸绝缘老化的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤s1:根据回复电压时域微分谱线及其参数运算等，得到第一条子谱线；

步骤s2:从当前回复电压时域微分谱线扣除第一条子谱线得到剩余曲线,并计算有关参数等，即求得第二条子谱线；

步骤s3:重复步骤s1和s2，求得到第3、4、5、…、i、…、n+1条子谱线，当第i次求得的剩余曲线最大峰值的绝对值小于设定的阈值时，则终止解谱；

步骤s4:计算绝缘油的平均弛豫因子和绝缘纸的平均弛豫因子；

步骤s5:根据平均弛豫因子和绝缘纸的平均弛豫因子判断出变压器油纸绝缘系统老化状况。

进一步的，所述步骤s1具体为：

从回复电压时域微分谱线l0＝tdur/dt末端开始，随机取三个微小点t1、t2、t3(t1<t2<t3)，建立如下方程组(1)：

由方程(1)求解出未知参数：cj、τj、βj，并代入

l(t,1/τj,cj)＝cjβj(t/τj)^βje^-(t/τj)βj，可得到第1条子谱线l1。

进一步的，所述步骤s2:

步骤s21:从当前回复电圧时域微分谱线l0扣除子谱线l1(t,1/τj,cj)，得到剩余曲线l1(*)；

步骤s22:在l1(*)末端任取三个微小点t4、t5、t6(t4<t5<t6),建立如(2)所示方程组

求解出cj+1、τj+1、βj+1，并代入l(t,1/τj,cj)，求出第2条子谱线l2。

进一步的，执行步骤s3,所述阈值设定为回复电压微分谱线最大峰值绝对值的5％。

进一步的，所述步骤s4具体为：

根据式(3)和式(4)分别计算绝缘油的平均弛豫因子β油值和绝缘纸的平均弛豫因子β纸值；

式(3)中s是子谱的时间常数τi满足0＜τi≤1的所有子谱线数总和；式(4)中l是子谱的时间常数τi在满足τi≥100的所有子谱数线数总和。

进一步的，所述根据β油、β纸值即可判断出变压器油纸绝缘系统老化状况具体为：

1)当β油∈[0.66,0.85]，β纸∈[0.561,0.792]，可判断出油纸绝缘系统油和纸的绝缘状态均为良好的；

2)当β油∈[0.85,0.99]，β纸∈[0.561,0.792]，可判断出油纸绝缘系统油的绝缘性能发生劣化，纸绝的缘状态良好；

3)当β油∈[0.66,0.85]，β纸∈[0.792,1]，可判断出油纸绝缘系统油的绝缘性能良好，绝缘纸已发生老化；

4)当β油∈[0.85,0.99]，β纸∈[0.792,1]，可判断出油纸绝缘系统的油和纸绝缘状态均为老化严重。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明提出的应用时域介电谱子谱线弛豫因子平均值定量评估油纸绝缘系统老化状况的方法，通过引入带弛豫因子的介质响应函数分析回复电压时域微分谱线、分别提取新的特征量，提出绝缘油和绝缘纸的绝缘状态定量评估方法。能有效地实现对单台变压器的油纸绝缘系统状况诊断，为工程应用提供一种可靠而有力的评估手段。

附图说明

图1是本发明一实施例变压器d1回复压测试曲线；

图2是本发明一实施例变压器d2回复压测试曲线；

图3是本发明一实施例变压器d3回复压测试曲线；

图4是本发明一实施例变压器d1解谱分析结果；

图5是本发明一实施例变压器d2解谱分析结果；

图6是本发明一实施例变压器d3解谱分析结果；

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

本发明提供一种时域子谱线响应因子特征值定量评估油纸绝缘老化的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤s1:根据回复电压时域微分谱线及其参数运算，得到第一条子谱线；

步骤s2:从当前回复电压时域微分谱线扣除第一条子谱线得到剩余曲线,并计算有关参数等，即求得第二条子谱线；

步骤s3:重复步骤s1和s2，求得到第3、4、5、…、i、…、n+1条子谱线，当第i次求得的剩余曲线最大峰值的绝对值小于设定的阈值时，则终止解谱；

步骤s4:计算绝缘油的平均弛豫因子和绝缘纸的平均弛豫因子；

步骤s5:根据平均弛豫因子和绝缘纸的平均弛豫因子判断出变压器油纸绝缘系统老化状况。

本发明一实施例中，所述步骤s1具体为：

从回复电压时域微分谱线l0＝tdur/dt末端开始，随机取三个微小点t1、t2、t3(t1<t2<t3)，建立如下方程组(1)：

由方程(1)求解出未知参数：cj、τj、βj，并代入

l(t,1/τj,cj)＝cjβj(t/τj)^βje^-(t/τj)βj，可得到第1条子谱线l1。

本发明一实施例中，所述步骤s2:

步骤s21:从当前回复电圧时域微分谱线l0扣除子谱线l1(t,1/τj,cj)，得到剩余曲线l1(*)；

步骤s22:在l1(*)末端任取三个微小点t4、t5、t6(t4<t5<t6),建立如(2)所示方程组

求解出cj+1、τj+1、βj+1，并代入l(t,1/τj,cj)，求出第2条子谱线l2。

本发明一实施例中，所述阈值设定为回复电圧微分谱线最大峰值的绝对值的5％。

本发明一实施例中，所述步骤s4具体为：

根据式(3)和式(4)分别计算绝缘油的平均弛豫因子β油值和绝缘纸的平均弛豫因子β纸值；

式(3)中s是子谱的时间常数τi满足0＜τi≤1的所有子谱线数总和；式(4)中l是子谱的时间常数τi在满足τi≥100的所有子谱数线数总和。

本发明一实施例中，所述根据β油、β纸值即可判断出变压器油纸绝缘系统老化状况具体为：

1)当β油∈[0.66,0.85]，β纸∈[0.561,0.792]，可判断出油纸绝缘系统油和纸的绝缘状态均为良好的；

2)当β油∈[0.85,0.99]，β纸∈[0.561,0.792]，可判断出油纸绝缘系统油的绝缘性能发生劣化，纸绝的缘状态良好；

3)当β油∈[0.66,0.85]，β纸∈[0.792,1]，可判断出油纸绝缘系统油的绝缘性能良好，绝缘纸已发生老化；

4)当β油∈[0.85,0.99]，β纸∈[0.792,1]，可判断出油纸绝缘系统的油和纸绝缘状态均为老化严重。

实施例1：

现有3台油纸绝缘变压器(d1，d2，d3)，已知变压器油纸绝缘基本情况见表1所示。利用rvm5461回复电压测试仪分别进行回复电压测试，获取d1，d2，d3变压器的回复电压极化谱曲线如图1-3所示。基于回复电压极化谱曲线，应用本发明方法对3台变压器的油纸绝缘状态进行评估。具有实施步骤如下：

表1变压器基本信息

根据步骤s1至步骤s3.对3台变压器测试的回复电压极化谱曲线进行微分解谱，其结果如图4-图6所示。

根据步骤s4.由解谱结果，分别算出3台变压器的绝缘油平均弛豫因子β油和绝缘纸平均弛豫因子β纸。计算结果见表2所示

表23台变压器弛豫因子计算结果

根据步骤5.根据绝缘油平均弛豫因子β油和绝缘纸平均弛豫因子β纸计算值，按照数值所在区间，即可诊断变压器油纸绝缘的老化状况。具体分析如下：

1)变压器d1的β油值为0.750∈[0.66,0.85]，则其绝缘油性能是良好；也β纸值为0.793>0.792，所以其绝缘纸也有老化。评估结果与实际绝缘状态是相吻合的。

2)变压器d2的β油值为0.872∈[0.85,0.99]，则其绝缘油性能有劣化；也β纸值为0.657<0.792，所以其绝缘纸状况良好。评估结果与实际绝缘状态也是相吻合的。

3)变压器d3的β油值为0.848∈[0.66,0.85]，则其绝缘油绝缘油性能良好；也β纸值为0.791<0.792，则其评估结果纸绝缘良好。它与实际情况也是相吻合的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。