法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2019-07-12
授权
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2019-02-12
实质审查的生效 IPC(主分类):G01R31/12 申请日:20180824
实质审查的生效
2019-01-11
公开
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技术领域
本发明属于变压器绝缘状态评估领域，具体涉及一种变压器绕组绝缘老化状态评估研究的实验方法。
背景技术
变压器是电力系统中的重要电气设备，在电力系统中承担着能量转换、电力传输的任务，变压器的绝缘状态直接影响电力系统的正常运行。热老化是变压器内绝缘性能劣化的主要形式，变压器绕组高温会加快油纸绝缘材料的劣化，导致绝缘性能降低，从而缩短其使用寿命。变压绕组热点温度一般要远高于绝缘油温度，而且由于绝缘油流动散热，温度在绕组高度上呈现梯度分布，且同一高度上绕组绝缘从内到外，以及与绝缘油之间均存在温度差，绝缘纸长期处于温度梯度中，因此绝缘纸的老化为不均匀老化。但是实际生产中对变压器绝缘进行测试时，只能反映变压器绕组整体的绝缘老化状态，无法反映出绕组绝缘的不均匀老化程度。为了有效表征变压器绕组绝缘不均匀老化程度，需对各种不均匀老化状态的变压器绕组进行频域介电谱测试，因此急需一种变压器绕组绝缘老化状态评估研究的实验方法。
发明内容
为了能够有效地判断变压器绕组绝缘不均匀老化程度，本发明提供一种变压器绕组绝缘老化状态评估研究的实验方法，包括以下步骤：
第一步：搭建实验平台
搭建变压器绕组绝缘老化研究实验平台，主要由第一高压绕组(1a)、第二高压绕组(1b)、第三高压绕组(1c)、第一绝缘纸(2a)、第二绝缘纸(2b)、第三绝缘纸(2c)、第一低压绕组(3a)、第二低压绕组(3b)、第三低压绕组(3c)、第一加热器(4a)、第二加热器(4b)、第三加热器(4c)、第一高压绕组接线端子(5a)、第二高压绕组接线端子(5b)、第三高压绕组接线端子(5c)、第一低压绕组接线端子(6a)、第二低压绕组接线端子(6b)、第三低压绕组接线端子(6c)、频域介电谱测试仪(7)、温度控制系统(8)、终端机(11)和绝缘油箱(9)组成，绝缘油箱(9)内装有绝缘油(10)，绝缘油(10)液面高度高过第一加热器(4a)、第二加热器(4b)和第三加热器(4c)顶部，第一高压绕组(1a)、第一绝缘纸(2a)、第一低压绕组(3a)组成依次为从外到内的同心圆，第一加热器(4a)置于第一低压绕组(3a)内部上方约1/3处，第二高压绕组(1b)、第二绝缘纸(2b)、第二低压绕组(3b)组成依次为从外到内的同心圆，第二加热器(4b)置于第二低压绕组(3b)内部上方约1/3处，第三高压绕组(1c)、第三绝缘纸(2c)、第三低压绕组(3c)组成依次为从外到内的同心圆，第三加热器(4c)置于第三低压绕组(3c)内部上方约1/3处，第一高压绕组(1a)、第二高压绕组(1b)、第三高压绕组(1c)下端线连在一起，第一高压绕组(1a)上端线接第一高压绕组接线端子(5a)，第二高压绕组(1b)上端线接第二高压绕组接线端子(5b)，第三高压绕组(1c)上端线接第三高压绕组接线端子(5c)，第一低压绕组(3a)下端线接第三低压绕组(3c)上端，第三低压绕组(3c)下端线接第二低压绕组(3b)上端，第二低压绕组(3b)下端线接第一低压绕组(3a)上端，第一低压绕组(3a)上端线接第一低压绕组接线端子(6a)，第二低压绕组(3b)上端线接第二低压绕组接线端子(6b)，第三低压绕组(3c)上端线接第三低压绕组接线端子(6c)，第一高压绕组接线端子(5a)、第二高压绕组接线端子(5b)、第三高压绕组接线端子(5c)连在一起，接至频域介电谱测试仪(7)的高压端，第一低压绕组接线端子(6a)、第二低压绕组接线端子(6b)、第三低压绕组接线端子(6c)连在一起，接至频域介电谱测试仪(7)的低压端，频域介电谱测试仪(7)连至终端机(11)，第一加热器(4a)、第二加热器(4b)和第三加热器(4c)分别连至温度控制系统(8)，温度控制系统(8)连至终端机(11)，终端机(11)将指令发送给温度控制系统(8)，温度控制系统(8)分别控制第一加热器(4a)、第二加热器(4b)和第三加热器(4c)，从而实现模拟变压器绕组绝缘不均匀老化的功能；
第二步：不均匀老化绕组绝缘频域介电谱测试
t0时刻进行频域介电谱测试，开启频域介电谱测试仪(7)测试0.01Hz至1000Hz的参考频域介电谱曲线Y0，测试频率点为f，f依次为0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，50Hz，100Hz，200Hz，500Hz，1000Hz，终端机(11)发送指令给温度控制系统(8)对第一加热器(4a)、第二加热器(4b)和第三加热器(4c)进行控制，分别给第一加热器(4a)、第二加热器(4b)、第三加热器(4c)设定温度T1、T2、T3，进行加热，模拟变压器绕组绝缘不均匀老化，加热到t1时刻进行频域介电谱测试，开启频域介电谱测试仪(7)测试0.01Hz至1000Hz的频域介电谱曲线Y1，测试频率点f依次为0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，50Hz，100Hz，200Hz，500Hz，1000Hz，加热到t2时刻，进行频域介电谱测试，开启频域介电谱测试仪(7)测试0.01Hz至1000Hz的频域介电谱曲线Y2，测试频率点f依次为0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，50Hz，100Hz，200Hz，500Hz，1000Hz，加热到t3时刻，进行频域介电谱测试，开启频域介电谱测试仪(7)测试0.01Hz至1000Hz的频域介电谱曲线Y3，测试频率点f依次为0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，50Hz，100Hz，200Hz，500Hz，1000Hz，加热到t4时刻，进行频域介电谱测试，开启频域介电谱测试仪(7)测试0.01Hz至1000Hz的频域介电谱曲线Y4，测试频率点f依次为0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，50Hz，100Hz，200Hz，500Hz，1000Hz；
第三步：计算变压器绕组绝缘不均匀老化程度
根据参考频域介电谱曲线Y0和不均匀老化后的频域介电谱曲线Yθ，获取特征点集合p0和pθ，
p0＝(x0,i,y0,i)>
pθ＝(xθ,i,yθ,i),θ＝1,2,3,4>
式中，x0,i、xθ,i是频域介电谱测试第i个频率点，y0,i、yθ,i是频域介电谱曲线上第i个频率点的值，i＝1，2，…，16；
由特征点集合p0和pθ，计算斜率值集合k0和kθ：
式中，i＝1，2，…，15；
通过牛顿插值法对参考频域介电谱曲线Y0和不均匀老化后频域介电谱曲线Yθ进行拟合，得到参考频域介电谱曲线的数学模型F0和不均匀老化后的频域介电谱曲线的数学模型Fθ，计算极化因子σ：
将得到的斜率值集合k0和kθ，由傅里叶变换得到特征模型P0和Pθ，分别取前10个点，计算变压器绕组绝缘老化的距离参数ρ：
式中，μθ为特征模型Pθ前10个点的均值，μ0为特征模型P0前10个点的均值，sθ为特征模型Pθ前10个点的标准差，s0为特征模型P0前10个点的标准差；
计算变压器绕组绝缘不均匀老化程度参数β：
式中，ki为频域介电谱测试曲线获得的斜率值，n为斜率值集合k中的斜率值的个数。
本发明的优点在于：
本发明提供了一种变压器绕组绝缘老化状态评估研究的实验方法，搭建实验平台，通过设定不同的加热温度模拟绕组绝缘不均匀老化，获得参考绕组频域介电谱曲线和不均匀老化后的绕组频域介电谱曲线，由频域介电谱曲线获得特征点集合及斜率值，对频域介电谱曲线插值拟合并计算极化因子和距离参数，提出变压器绕组绝缘不均匀老化程度参数。通过本发明提供变压器绕组绝缘老化评估方法，能有效地判断变压器绕组绝缘的不均匀老化程度。
附图说明
图1一种变压器绕组绝缘老化状态研究实验平台示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明：
图1所示为实现变压器绕组绝缘老化状态评估研究的实验平台示意图，由图1可以看出一种变压器绕组绝缘老化状态评估研究的实验方法包括如下步骤：
第一步：搭建实验平台
搭建变压器绕组绝缘老化研究实验平台，主要由第一高压绕组(1a)、第二高压绕组(1b)、第三高压绕组(1c)、第一绝缘纸(2a)、第二绝缘纸(2b)、第三绝缘纸(2c)、第一低压绕组(3a)、第二低压绕组(3b)、第三低压绕组(3c)、第一加热器(4a)、第二加热器(4b)、第三加热器(4c)、第一高压绕组接线端子(5a)、第二高压绕组接线端子(5b)、第三高压绕组接线端子(5c)、第一低压绕组接线端子(6a)、第二低压绕组接线端子(6b)、第三低压绕组接线端子(6c)、频域介电谱测试仪(7)、温度控制系统(8)、终端机(11)和绝缘油箱(9)组成，绝缘油箱(9)内装有绝缘油(10)，绝缘油(10)液面高度高过第一加热器(4a)、第二加热器(4b)和第三加热器(4c)顶部，第一高压绕组(1a)、第一绝缘纸(2a)、第一低压绕组(3a)组成依次为从外到内的同心圆，第一加热器(4a)置于第一低压绕组(3a)内部上方约1/3处，第二高压绕组(1b)、第二绝缘纸(2b)、第二低压绕组(3b)组成依次为从外到内的同心圆，第二加热器(4b)置于第二低压绕组(3b)内部上方约1/3处，第三高压绕组(1c)、第三绝缘纸(2c)、第三低压绕组(3c)组成依次为从外到内的同心圆，第三加热器(4c)置于第三低压绕组(3c)内部上方约1/3处，第一高压绕组(1a)、第二高压绕组(1b)、第三高压绕组(1c)下端线连在一起，第一高压绕组(1a)上端线接第一高压绕组接线端子(5a)，第二高压绕组(1b)上端线接第二高压绕组接线端子(5b)，第三高压绕组(1c)上端线接第三高压绕组接线端子(5c)，第一低压绕组(3a)下端线接第三低压绕组(3c)上端，第三低压绕组(3c)下端线接第二低压绕组(3b)上端，第二低压绕组(3b)下端线接第一低压绕组(3a)上端，第一低压绕组(3a)上端线接第一低压绕组接线端子(6a)，第二低压绕组(3b)上端线接第二低压绕组接线端子(6b)，第三低压绕组(3c)上端线接第三低压绕组接线端子(6c)，第一高压绕组接线端子(5a)、第二高压绕组接线端子(5b)、第三高压绕组接线端子(5c)连在一起，接至频域介电谱测试仪(7)的高压端，第一低压绕组接线端子(6a)、第二低压绕组接线端子(6b)、第三低压绕组接线端子(6c)连在一起，接至频域介电谱测试仪(7)的低压端，频域介电谱测试仪(7)连至终端机(11)，第一加热器(4a)、第二加热器(4b)和第三加热器(4c)分别连至温度控制系统(8)，温度控制系统(8)连至终端机(11)，终端机(11)将指令发送给温度控制系统(8)，温度控制系统(8)分别控制第一加热器(4a)、第二加热器(4b)和第三加热器(4c)，从而实现模拟变压器绕组绝缘不均匀老化的功能；
第二步：不均匀老化绕组绝缘频域介电谱测试
t0时刻进行频域介电谱测试，开启频域介电谱测试仪(7)测试0.01Hz至1000Hz的参考频域介电谱曲线Y0，测试频率点为f，f依次为0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，50Hz，100Hz，200Hz，500Hz，1000Hz，终端机(11)发送指令给温度控制系统(8)对第一加热器(4a)、第二加热器(4b)和第三加热器(4c)进行控制，分别给第一加热器(4a)、第二加热器(4b)、第三加热器(4c)设定温度T1、T2、T3，进行加热，模拟变压器绕组绝缘不均匀老化，加热到t1时刻进行频域介电谱测试，开启频域介电谱测试仪(7)测试0.01Hz至1000Hz的频域介电谱曲线Y1，测试频率点f依次为0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，50Hz，100Hz，200Hz，500Hz，1000Hz，加热到t2时刻，进行频域介电谱测试，开启频域介电谱测试仪(7)测试0.01Hz至1000Hz的频域介电谱曲线Y2，测试频率点f依次为0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，50Hz，100Hz，200Hz，500Hz，1000Hz，加热到t3时刻，进行频域介电谱测试，开启频域介电谱测试仪(7)测试0.01Hz至1000Hz的频域介电谱曲线Y3，测试频率点f依次为0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，50Hz，100Hz，200Hz，500Hz，1000Hz，加热到t4时刻，进行频域介电谱测试，开启频域介电谱测试仪(7)测试0.01Hz至1000Hz的频域介电谱曲线Y4，测试频率点f依次为0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，50Hz，100Hz，200Hz，500Hz，1000Hz；
第三步：计算变压器绕组绝缘不均匀老化程度
根据参考频域介电谱曲线Y0和不均匀老化后的频域介电谱曲线Yθ，获取特征点集合p0和pθ，
p0＝(x0,i,y0,i)>
pθ＝(xθ,i,yθ,i),θ＝1,2,3,4>
式中，x0,i、xθ,i是频域介电谱测试第i个频率点，y0,i、yθ,i是频域介电谱曲线上第i个频率点的值，i＝1，2，…，16；
由特征点集合p0和pθ，计算斜率值集合k0和kθ：
式中，i＝1，2，…，15；
通过牛顿插值法对参考频域介电谱曲线Y0和不均匀老化后频域介电谱曲线Yθ进行拟合，得到参考频域介电谱曲线的数学模型F0和不均匀老化后的频域介电谱曲线的数学模型Fθ，计算极化因子σ：
将得到的斜率值集合k0和kθ，由傅里叶变换得到特征模型P0和Pθ，分别取前10个点，计算变压器绕组绝缘老化的距离参数ρ：
式中，μθ为特征模型Pθ前10个点的均值，μ0为特征模型P0前10个点的均值，sθ为特征模型Pθ前10个点的标准差，s0为特征模型P0前10个点的标准差；
计算变压器绕组绝缘不均匀老化程度参数β：
式中，ki为频域介电谱测试曲线获得的斜率值，n为斜率值集合k中的斜率值的个数。
机译： 一种评估Floc的絮凝状态的方法和一种评估Floc的絮凝状态的设备
机译： 血管化实验室设备，表征，研究，量化，诊断，妊娠，测试，模拟，建模，建模或移植动物或人类正常或疾病状态的方法，以及治疗人类或动物的方法
机译： 血管化实验室设备，表征，研究，量化，诊断，妊娠，测试，模拟，建模，建模或移植动物或人类正常或疾病状态的方法，以及治疗人类或动物的方法
