方波电压下评估变压器绝缘状态的方法、装置及存储介质与流程

本发明属于变压器绝缘状态评估，特别是涉及到方波电压下评估变压器绝缘状态的方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、油浸式电力变压器作为电网中的重要组成部分，其安全稳定运行可以保证电网的可靠输电，目前我国在运的油浸式电力变压器由于服役条件不同，负荷情况不同，运行维护不同至使变压器的绝缘状态不同，因此需要电网的运维部门在春检、秋检期间对其绝缘状态进行检测，并评估其是否需要更换或滤油处理。目前对于变压器的绝缘状态检测可分为有损检测和无损检测，其中有损检测对于变压器绝缘的损伤是不可逆的，因此在运维部门进行检测时更趋向无损检测，无损检测主要为电气法测试，电气法测试包括传统的电气绝缘测试技术、绝缘电阻测试技术、工频介损测试技术、局部放电测试技术以及新型的时频域介电响应检测技术，相比于传统的电气绝缘测试技术，新型的时频域介电响应检测技术由于其携带的信息量更多，可定量评估变压器主绝缘状态而被广泛应用。

2、时频域介电响应技术中的时域介电响应技术由于其测试原理简单、检测装置成本低、并可提高测试激励电压幅值以减少外部现场中耦合信号的干扰而被国内外检测运维单位所关注。对于时域介电响应测试基本原理与传统的绝缘电阻、极化指数、吸收比测试方式相同，仅在测试周期内完全记录介质中响应电流的变化过程，但在试验研究中发现，对于油纸绝缘材料，在不同幅值激励下响应电流曲线在归算至相同电压等级后无法完全重合，曲线幅值存在较大差异，即表现为极化过程中的非线性现象。因此现有的评估方法中无法消除不同激励幅值下绝缘响应电流表现的非线性变化现象，在实际现场测试时不同激励幅值下的测试结果可能不同，这将影响依据实验室测试结果评估现场变压器绝缘状态的准确性。

3、因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种方波电压下评估变压器绝缘状态的方法、装置及存储介质，用于解决依据实验室测试结果无法准确评估现场变压器绝缘状态的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种方波电压下评估变压器绝缘状态的方法，包括以下步骤，

3、步骤一、采用方波激励电压对主绝缘缩比模型进行介电响应测试，获得方波激励电压施加周期下主绝缘缩比模型的响应电流衰减曲线及稳态电流值；

4、步骤二、根据主绝缘缩比模型的结构参数，结合步骤一获得的响应电流衰减曲线及稳态电流值，构建主绝缘缩比模型的视在电导率及稳态直流电导率的计算公式；

5、步骤三、对主绝缘缩比模型进行电-热联合老化试验，获得不同老化周期下主绝缘缩比模型内油浸纸板的不同老化程度dp；针对具有不同老化程度的油浸纸板的主绝缘缩比模型，利用步骤二的计算公式分别计算在第一幅值激励电压和第二幅值激励电压下主绝缘缩比模型的视在电导率及稳态直流电导率；

6、步骤四、建立主绝缘的视在电导率与主绝缘内绝缘纸板的视在电导率以及主绝缘内变压器油的视在电导率之间的理论计算模型，获得主绝缘缩比模型内油浸纸板的视在电导率及稳态直流电导率；

7、步骤五、通过主绝缘缩比模型内油浸纸板的视在电导率与稳态直流电导率的差值，计算获得主绝缘缩比模型内油浸纸板的松弛极化电导率曲线；

8、步骤六、根据第一幅值激励电压和第二幅值激励电压下主绝缘缩比模型的视在电导率及稳态直流电导率、主绝缘缩比模型内油浸纸板的松弛极化电导率曲线，确定第一幅值激励电压和第二幅值激励电压下主绝缘缩比模型内油浸纸板的松弛极化电导率曲线的积分差值；根据油浸纸板的松弛极化电导率曲线的积分差值，确定老化判定系数γ；

9、步骤七、根据不同老化周期下主绝缘缩比模型内油浸纸板的不同老化程度dp及老化判定系数γ，通过拟合计算获得老化判定系数γ与主绝缘缩比模型内油浸纸板的老化程度dp的量化表征关系；

10、步骤八、确定当前变压器内油浸纸板的当前老化判定系数γ，利用老化判定系数γ与主绝缘缩比模型内油浸纸板的老化程度dp的量化表征关系、当前老化判定系数γ，确定当前变压器内油浸纸板的实际老化程度。

11、优选的步骤二及步骤三中主绝缘缩比模型的视在电导率的计算方式为：

12、

13、式中，t为测试环境温度；rr为主绝缘的视在电导率；u为方波激励电压；i为测试获得的稳态电流值；h为变压器中主绝缘的高度；r2为变压器中主绝缘的外径；r1为变压器中主绝缘的内径。

14、优选的步骤四所述主绝缘的视在电导率与主绝缘内绝缘纸板的视在电导率以及主绝缘内变压器油的视在电导率之间的理论计算模型为：

15、

16、

17、式中，t为测试环境温度；x为变压器中主绝缘内隔板厚度占主绝缘厚度的比例；y为主绝缘内撑条宽度占主绝缘平均周长的比例；rsr为主绝缘的视在电导率；rsp为主绝缘内绝缘纸板的视在电导率；rso为主绝缘内变压器油的视在电导率。

18、优选的步骤六中老化判定系数γ的提取方法如下：

19、

20、式中，t为激励电压施加时间；i为测试获得的电流；u1为第一幅值激励电压；rspu1为第一幅值激励电压时绝缘纸板的视在电导率；u2为第二幅值激励电压；rspu2为第二幅值激励电压时绝缘纸板的视在电导率；u1＞u2；rdp为绝缘纸板的稳态直流电导率。

21、一种方波电压下评估变压器绝缘状态的装置，包括方波信号激励单元、测试单元、数据分析单元、计算单元和主绝缘缩比模型；所述方波信号激励单元用于获取第一幅值激励电压和第二幅值激励电压对应的方波信号，利用获得的方波信号对主绝缘缩比模型进行介电响应测试；

22、所述测试单元用于在主绝缘缩比模型进行介电响应测试中获得激励施加周期下主绝缘缩比模型的响应电流衰减曲线及稳态电流值；

23、所述数据分析单元用于构建主绝缘的视在电导率与主绝缘内绝缘纸板的视在电导率以及主绝缘内变压器油的视在电导率之间的理论计算模型；通过两种激励幅值下主绝缘缩比模型内油浸纸板的松弛极化电导率曲线的积分差值进行老化判定系数γ的提取；通过γ与dp的量化表征关系判定实际变压器油纸绝缘老化程度；

24、所述计算单元用于根据主绝缘缩比模型的结构参数，结合响应电流衰减曲线及稳态电流值，计算获得主绝缘缩比模型的视在电导率衰减曲线及稳态直流电导率；计算获得主绝缘缩比模型内油浸纸板的视在电导率衰减曲线及其稳态直流电导率；计算获得主绝缘缩比模型内油浸纸板的松弛极化电导率曲线；拟合计算获得老化判定系数γ与主绝缘缩比模型内油浸纸板的老化程度dp的量化表征关系；

25、所述主绝缘缩比模型用于在试验室环境下进行电-热联合老化试验，获得不同老化周期下主绝缘缩比模型内油浸纸板的老化程度dp；针对不同老化程度的主绝缘缩比模型，在不同激励幅值的方波电压下，分别获得主绝缘缩比模型的视在电导率衰减曲线及稳态直流电导率；通过拟合计算获得老化判定系数γ与主绝缘缩比模型内油浸纸板的老化程度dp的量化表征关系。

26、优选的所述方波信号激励单元通过高压直流源与高压继电器的控制，获得不同幅值的方波信号。

27、一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读指令；所述计算机可读指令执行时包括如上任一所述步骤。

28、通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：

29、1、获得主绝缘缩比模型内油浸纸板的松弛极化电导率曲线，以反映材料本身特性中的松弛极化电导率做为评估标准，消除了传统依据极化电流作为评估依据时变压器体积结构带来的影响；

30、2、根据油浸纸板的松弛极化电导率曲线的积分差值，确定老化判定系数γ，依据实验室获得的老化判定系数γ与主绝缘缩比模型内油浸纸板的老化程度dp的量化表征关系准确评估现场变压器绝缘状态；消除了现场测试时激励幅值不同使得变压器主绝缘介电响应特性出现的非线性变化对评估结果带来的影响；

31、3、绝缘老化的判定系数γ中为差分计算方式，因此环境温度对两种电压下测试结果的影响相同，因此现场测试温度的变化对绝缘老化的判定系数γ的影响极小，可消除环境温度的影响。