CN107271861A - 变压器套管绝缘性指标测试的方法及系统 - Google Patents

变压器套管绝缘性指标测试的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及变压器套管绝缘性指标测试的方法及系统。所述方法包括：通过预设的计算界面获取待评估变压器套管的参数信息以及测试环境信息；根据所述参数信息和测试环境信息更新预设的宏命令文件；检测所述计算界面中的预设计算按钮的触发指令，根据所述触发指令启动预设的计算主程序，所述计算主程序启动后调用所述宏命令文件，以对宏命令文件中定义的套管分析模型求解，得到待评估变压器套管的绝线性指标结果。本发明提高了变压器套管绝缘性能的分析效率和准确度。

Description

变压器套管绝缘性指标测试的方法及系统
技术领域
本发明涉及设备检测技术领域，特别是涉及变压器套管绝缘性指标测试的方法及系统。
背景技术
变压器套管是变压器箱外的主要绝缘系统，变压器绕组的引出线必须穿过绝缘套管，使引出线之间及引出线与变压器外壳之间绝缘，同时起固定引出线的作用。因电压等级不同，绝缘套管有纯瓷套管、充油套管和电容套管等形式。
变压器套管是变压器载流元件之一，在变压器运行中，长期通过负载电流，当变压器外部发生短路时通过短路电流。因此，对变压器套管有以下要求：
(1)须具有规定的绝缘性能；
(2)须具有良好的热稳定性，并能承受短路时的瞬间过热。
然而在对实际工程中套管出现的故障问题分析时，通常会出现对套管分析重复建模的情况，且需要熟练软件计算的工程师来完成，导致变压器套管的分析难度大、工作效率低。
发明内容
基于此，本发明提供变压器套管绝缘性指标测试的方法及系统，能够克服现有变压器套管分析难度大、效率低的问题。
本发明一方面提供变压器套管绝缘性指标测试的方法，包括：
通过预设的计算界面获取待评估变压器套管的参数信息以及测试环境信息；
根据所述参数信息和测试环境信息更新预设的宏命令文件，所述宏命令文件中预先定义了用于计算变压器套管的预设绝缘性指标的套管分析模型；
检测所述计算界面中的预设计算按钮的触发指令，根据所述触发指令启动预设的计算主程序，所述计算主程序启动后调用所述宏命令文件，以对宏命令文件中定义的套管分析模型求解，得到待评估变压器套管的绝线性指标结果。
一种变压器套管绝缘性指标测试的系统，包括：
参数获取单元，用于通过预设的计算界面获取待评估变压器套管的参数信息以及测试环境信息；
模型更新单元，用于根据所述参数信息和测试环境信息更新预设的宏命令文件，所述宏命令文件中预先定义了用于计算变压器套管的预设绝缘性指标的套管分析模型；
求解单元，用于检测所述计算界面中的预设计算按钮的触发指令，根据所述触发指令启动预设的计算主程序，所述计算主程序启动后调用所述宏命令文件，以对宏命令文件中定义的套管分析模型求解，得到待评估变压器套管的绝线性指标结果。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一所述方法的步骤。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一所述方法的步骤。
上述技术方案，通过预设的计算界面获取待评估变压器套管的参数信息以及测试环境信息；根据所述参数信息和测试环境信息更新预设的宏命令文件；根据触发指令启动预设的计算主程序，所述计算主程序启动后调用所述宏命令文件，以对宏命令文件中定义的套管分析模型求解，得到待评估变压器套管的绝线性指标结果。用户只需输入不同变压器套管的参数信息和测试环境信息，便能自动对套管的三维模型调整，并自动运行求解，极大地降低了不同变压器套管的三维模型建模工作量，提高了变压器套管绝缘性能的分析效率和准确度。
附图说明
图1为一实施例的变压器套管绝缘性指标测试的方法的示意性流程图；
图2为一实施例的系统输出界面的示意图；
图3为一实施例的计算界面的示意图；
图4为一实施例的结果展示界面的示意图；
图5为一实施例的变压器套管绝缘性指标测试的系统的示意性结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明中的步骤虽然用标号进行了排列，但并不用于限定步骤的先后次序，除非明确说明了步骤的次序或者某步骤的执行需要其他步骤作为基础，否则步骤的相对次序是可以调整的。
图1为一实施例的变压器套管绝缘性指标测试的方法的示意性流程图；如图1所示，本实施例中的变压器套管绝缘性指标测试的方法包括步骤：
S11，通过预设的计算界面获取待评估变压器套管的参数信息以及测试环境信息。
因电压等级不同，变压器套管有纯瓷套管、充油套管和电容套管等形式。纯瓷套管多用于10kV及以下变压器，它是在瓷套管中穿一根导电铜杆，瓷套内为空气绝缘。充油套管多用在35kV级变压器，它是在瓷套管充油，在瓷套管内穿一根导电铜杆，铜杆外包绝缘纸。电容式套管由主绝缘电容芯子，外绝缘上下瓷件，连接套筒，油枕，弹簧装配，底座，均压球，测量端子，接线端子，橡皮垫圈，绝缘油等组成。
可选地，为了准确评估变压器套管绝缘性，获取的套管参数包括套管的结构参数和电气信息。
S12，根据所述参数信息和测试环境信息更新预设的宏命令文件，所述宏命令文件中预先定义了用于计算变压器套管的预设绝缘性指标的套管分析模型。
计算机科学里的宏是一种批量批处理的称谓。一般说来，宏是一种规则或模式，或称语法替换。解释器或编译器在遇到宏时会自动进行这一模式替换。宏机制的原理在于首先记录下用户想要宏完成什么，然后打开宏文件并理解宏文件命令结构如何工作，也可以修改命令以调整宏。
所述根据所述参数信息和测试环境信息更新预设的宏命令文件，具体可为：根据所述参数信息和测试环境信息调整所述套管分析模型。
S13，检测所述计算界面中的预设计算按钮的触发指令，根据所述触发指令启动预设的计算主程序，所述计算主程序启动后调用所述宏命令文件，并对宏命令文件中定义的套管分析模型求解，得到待评估变压器套管的绝线性指标结果。
通过上述实施例的变压器套管绝缘性指标测试的方法，用户只需输入不同变压器套管的参数信息和测试环境信息，便能自动对套管的三维模型调整，并自动运行求解，极大地降低了不同变压器套管的三维模型建模工作量，提高了变压器套管绝缘性能的分析效率和准确度。
在一可选实施例中，通过预设的计算界面获取待评估变压器套管的参数信息以及测试环境信息的实现方式可包括：首先进入预设的计算界面，所述计算界面中设置有用于参数输入的可操作项目；通过所述可操作项目获取实时输入的待评估变压器套管的参数信息以及测试环境信息。
优选地，所述可操作项目包括文本输入框、下拉选框或者操作按钮等。
优选地，由于变压器套管的类型不同，影响其绝缘性能的参数也可能不同，因此可根据变压器套管的类型，分别设置不同的计算界面，将不同的计算界面信息存储在特定的工作目录下。用户可通过一一预设初始界面进入与待评估变压器套管类型对应的计算界面。例如，所述初始界面的示意图参考图2所示，用户通过输入/选择求解器类型和/或工作目录，便能进入到相应的计算界面。图3所示为一电容式套管的计算界面。
在一可选实施例中，所述变压器套管的结构参数包括：瓷套结构参数、电容芯子结构参数；瓷套结构参数主要有：引线半径、瓷件半径、导杆半径、绝缘油半径、油枕半径等；瓷件高度、油中CT高度、油枕高度、绝缘伞数和绝缘伞间距等；所述电容芯子结构参数例如电极屏高度、位置、屏数和受潮层数等。所述变压器套管的电气参数包括：变压器套管相关的材料参数，例如绝缘介质节点常数。通过计算界面的文本输入框或者操作按钮输入/导入相关的参数信息。
在一可选实施例中，对宏命令文件中定义的套管分析模型求解，得到待评估变压器套管的绝线性指标结果，包括：对宏命令文件中定义的套管分析模型求解，得到待评估变压器套管整体模型的最大电场强度、电容芯子的最大电场强度、电容芯子各屏电压以及电容芯子轴向路径电场强度。可以理解的，根据实际的套管绝缘性评估需求，也可以是其他的评估指标。
在一可选实施例中，在得到待评估变压器套管的绝线性指标结果之后，还包括步骤：对所述绝线性指标结果进行输出展示。可选地，在对宏命令文件中定义的套管分析模型求解，得到待评估变压器套管的绝线性指标结果之后，自动进入预设的结果展示界面，所述结果展示界面用于展示绝线性指标结果。
可选地，对所述绝线性指标结果进行输出展示，包括：检测结果展示界面中的展示效果按钮的触发指令，根据所述触发指令调用预设的曲线展示模型或者云图展示模型，根据所述曲线展示模型或者云图展示模型将所述绝线性指标结果以曲线或者云图形式输出展示。
可选地，对计算得到的场强和电压结果，用户可过图4所示的输出展示界面对计算结果进行输出展示。例如，用户点击“电容芯子各屏电压曲线图”按钮，则根据电容芯子各屏电压生成对应的电压曲线，并在按钮下方的显示区域内绘制所述电压曲线进行展示。同样的，若用户还点击了“2D电压云图”按钮，则根据电容芯子各屏电压生成对应的2D电压云图，并在“2D电压云图”按钮下方的显示区域内绘制所述2D电压云图进行展示。
在一可选实施例中，用于计算预设的变压器套管绝缘性指标测试指标的计算主程序为Ansys计算软件。ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析(FEA)软件，它能与多数计算机辅助设计软件接口，实现数据的共享和交换。本实施例中，通过ANSYS软件与初始界面设计、计算界面设计以及结果展示界面设计等软件接口实现数据的共享和交换。
为了更好的理解本发明上述实施例的变压器套管绝缘性指标测试的方法，下面对变压器套管绝缘性指标测试的方法实施方法的系统搭建过程进行示例性说明，包括以下过程：
(1)初始界面设计
初始界面如图2所示，其设计内容主要包括求解器的指定、工作路径的设置和进入计算界面。初始界面的设计内容包括：通过文本框和按钮配合，实现求解器路径设置；通过文本框和按钮配合，实现工作目录设置；点击“变压器套管电场计算”标签，进入计算界面。
(2)计算界面设计
计算界面见图2。计算界面的设计内容包括四类：
通过文本框，实现表格数据输入。表格参数主要包括瓷套结构参数、电容芯子屏数和受潮层数、绝缘介质节点常数和加载电压等。其中瓷套结构参数主要有：引线半径、瓷件半径、导杆半径、绝缘油半径、油枕半径等；瓷件高度、油中CT高度、油枕高度、绝缘伞数和绝缘伞间距等；
通过按钮和文本框，实现数据文件的导入。主要导入电极屏高度、位置和下台阶等三个txt文件；
通过按钮，实现电压荷载的施加，作为待评估变压器套管当前的测试环境信息。
通过按钮，实现Ansys计算软件的调用；例如点击图3中的“计算”按钮进行有限元计算。
(3)结果展示界面设计
结果展示界面见图4所示。结果展示界面的设计内容主要包括主要物理量(如电场、电压)的曲线和云图展示，包括：
通过有限元计算提取整体模型的最大电场强度和电容芯子的最大电场强度，分别在结果展示界面上以数值的形式展示出来；通过文本框展示电容芯子各屏电压曲线图；通过文本框展示电容芯子轴向路径电场强度曲线图；通过文本框展示2D电压云图；通过文本框展示3D电压云图；通过文本框展示2D电场强度云图；通过文本框展示3D电场强度云图。
(4)绘制图纸
利用PPT等软件绘制以上各个界面布局的设计图纸，作为后续界面设计的参照。
(5)界面设计
依据设计图纸，利用Visual studio中designer工具进行上述各界面的设计。
(6)编制Ansys的有限元APDL计算程序和宏命令文件
根据变压器套管和电容芯子结构编制有限元APDL计算主程序，包括电气和结构参数定义、模型建立、网格剖分、计算和后处理等。其中电气和结构参数的定义写成宏命令文件，通过APDL计算主程序调用运行。
(7)进行数据传递
从计算界面输入待评估变压器套管的参数信息以及测试环境信息，根据接收到的参数信息在系统底层实现宏命令文件的修改，形成上层界面到底层文件的数据传递流程。
(8)结果数据的曲线和图片展示
通过以上有限元APDL主程序文件的运行并调用宏命令文件开展有限元计算，便于将计算结果通过曲线或图片的形式在结果展示界面进行展示，展示方式包括电压分布曲线、电场强度分布曲线、电压2D云图和3D云图等。
上述变压器套管绝缘性指标测试的方法的优点包括：1)可操作性强，用户只需要对变压器的电气和结构参数进行配置便可完成模型建立和计算；2)效率高，不需要对各个变压器套管分别进行重新建模，减少了建模工作量和不必要的错误出现；3)易于修改与编辑：当测试环境、变压器套管的外观结构参数和电容芯子的结构参数发生变化时，只需在相关界面修改相关参数便可自动生成新的套管分析模型并开展相关计算。
由此，实现了将变压器套管模型参数化，绝缘性指标计算分析仅依赖于用户基于界面所输入的描述套管几何结构的参数和相关电气参数。输入不同结构参数和电气参数，套管分析模型自动调整，并自动运行求解，极大地降低了变压器套管绝缘性指标测试的工作量，提高了套管绝缘性能的分析效率和准确度。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。
基于与上述实施例中的变压器套管绝缘性指标测试的方法相同的思想，本发明还提供变压器套管绝缘性指标测试的系统，该系统可用于执行上述变压器套管绝缘性指标测试的方法。为了便于说明，变压器套管绝缘性指标测试的系统实施例的结构示意图中，仅仅示出了与本发明实施例相关的部分，本领域技术人员可以理解，图示结构并不构成对系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
图5为本发明一实施例的变压器套管绝缘性指标测试的系统的示意性结构图，如图5所示，本实施例的变压器套管绝缘性指标测试的系统包括：
参数获取单元510，用于通过预设的计算界面获取待评估变压器套管的参数信息以及测试环境信息；
模型更新单元520，用于根据所述参数信息和测试环境信息更新预设的宏命令文件，所述宏命令文件中预先定义了用于计算变压器套管的预设绝缘性指标的套管分析模型；以及，
求解单元530，用于检测所述计算界面中的预设计算按钮的触发指令，根据所述触发指令启动预设的计算主程序，所述计算主程序启动后调用所述宏命令文件，并对宏命令文件中定义的套管分析模型求解，得到待评估变压器套管的绝线性指标结果。
在一可选实施例中，所述参数获取单元510，具体用于进入预设的计算界面，所述计算界面中设置有用于参数输入的可操作项目；通过所述可操作项目获取实时输入的待评估变压器套管的参数信息以及测试环境信息。
在一可选实施例中，所述求解单元530，具体用于对宏命令文件中定义的套管分析模型求解，得到待评估变压器套管整体模型的最大电场强度、电容芯子的最大电场强度、电容芯子各屏电压以及电容芯子轴向路径电场强度。
在一可选实施例中，所述的变压器套管绝缘性指标测试的系统还包括，结果展示单元，用于对所述绝线性指标结果进行输出展示。可选地，所述求解单元530，还用于在检测所述计算界面中的预设计算按钮的触发指令，根据所述触发指令启动预设的计算主程序之后，进入预设的结果展示界面，所述结果展示界面用于展示绝线性指标结果；
可选地，所述结果展示单元，用于检测结果展示界面中的展示效果按钮的触发指令，根据所述触发指令调用预设的曲线展示模型或者云图展示模型，根据所述曲线展示模型或者云图展示模型将所述绝线性指标结果以曲线或者云图形式输出展示。
需要说明的是，上述示例的变压器套管绝缘性指标测试的系统的实施方式中，各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明前述方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本发明前述方法实施例相同，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
此外，上述示例的变压器套管绝缘性指标测试的系统的实施方式中，各程序单元的逻辑划分仅是举例说明，实际应用中可以根据需要，例如出于相应硬件的配置要求或者软件的实现的便利考虑，将上述功能分配由不同的程序单元完成，即将所述变压器套管绝缘性指标测试的系统的内部结构划分成不同的程序单元，以完成以上描述的全部或者部分功能。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，作为独立的产品销售或使用。所述程序在执行时，可执行如上述各方法的实施例的全部或部分步骤。此外，所述存储介质还可设置与一种计算机设备中，所述计算机设备中还包括处理器，所述处理器执行所述存储介质中的程序时，能够实现上述各方法的实施例的全部或部分步骤。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。可以理解，其中所使用的术语“第一”、“第二”等在本文中用于区分对象，但这些对象不受这些术语限制。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，不能理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种变压器套管绝缘性指标测试的方法，其特征在于，包括：
通过预设的计算界面获取待评估变压器套管的参数信息以及测试环境信息；
根据所述参数信息和测试环境信息更新预设的宏命令文件，所述宏命令文件中预先定义了用于计算变压器套管的预设绝缘性指标的套管分析模型；
检测所述计算界面中的预设计算按钮的触发指令，根据所述触发指令启动预设的计算主程序，所述计算主程序启动后调用所述宏命令文件，并对宏命令文件中定义的套管分析模型求解，得到待评估变压器套管的绝线性指标结果。
2.根据权利要求1所述的变压器套管绝缘性指标测试的方法，其特征在于，所述通过预设的计算界面获取待评估变压器套管的参数信息以及测试环境信息，包括：
进入预设的计算界面，所述计算界面中设置有用于参数输入的可操作项目；通过所述可操作项目获取实时输入的待评估变压器套管的参数信息以及测试环境信息。
3.根据权利要求1所述的变压器套管绝缘性指标测试的方法，其特征在于，对宏命令文件中定义的套管分析模型求解，得到待评估变压器套管的绝线性指标结果，包括：
对宏命令文件中定义的套管分析模型求解，得到待评估变压器套管整体模型的最大电场强度、电容芯子的最大电场强度、电容芯子各屏电压以及电容芯子轴向路径电场强度；
和/或，
在得到待评估变压器套管的绝线性指标结果之后，还包括：
对所述绝线性指标结果进行输出展示。
4.根据权利要求3所述的变压器套管绝缘性指标测试的方法，其特征在于，检测所述计算界面中的预设计算按钮的触发指令，根据所述触发指令启动预设的计算主程序之后，还包括:进入预设的结果展示界面，所述结果展示界面用于展示绝线性指标结果；
对所述绝线性指标结果进行输出展示，包括：
检测所述结果展示界面中的展示效果按钮的触发指令，根据展示效果按钮的触发指令调用预设的展示模型，根据所述展示模型将所述绝线性指标结果以曲线或者图片的形式输出展示。
5.根据权利要求1至4任一所述的变压器套管绝缘性指标测试的方法，其特征在于，
所述计算主程序为Ansys计算软件；和/或，
所述待评估变压器套管的参数信息包括结构参数和电气参数；所述测试环境信息包括变压器套管的加载电压。
6.一种变压器套管绝缘性指标测试的系统，其特征在于，包括：
参数获取单元，用于通过预设的计算界面获取待评估变压器套管的参数信息以及测试环境信息；
模型更新单元，用于根据所述参数信息和测试环境信息更新预设的宏命令文件，所述宏命令文件中预先定义了用于计算变压器套管的预设绝缘性指标的套管分析模型；以及，
求解单元，用于检测所述计算界面中的预设计算按钮的触发指令，根据所述触发指令启动预设的计算主程序，所述计算主程序启动后调用所述宏命令文件，并对宏命令文件中定义的套管分析模型求解，得到待评估变压器套管的绝线性指标结果。
7.根据权利要求6所述的变压器套管绝缘性指标测试的系统，其特征在于，
所述参数获取单元，用于进入预设的计算界面，所述计算界面中设置有用于参数输入的可操作项目；通过所述可操作项目获取实时输入的待评估变压器套管的参数信息以及测试环境信息。
8.根据权利要求6或7所述的变压器套管绝缘性指标测试的系统，其特征在于，所述求解单元，用于对宏命令文件中定义的套管分析模型求解，得到待评估变压器套管整体模型的最大电场强度、电容芯子的最大电场强度、电容芯子各屏电压以及电容芯子轴向路径电场强度；
和/或，
所述的变压器套管绝缘性指标测试的系统还包括，结果展示单元，用于对所述绝线性指标结果进行输出展示。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一所述方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至5任一所述方法的步骤。
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