CN112363027A - 一种支撑电容绝缘状态确定方法、系统、可读介质及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种支撑电容绝缘状态确定方法、系统、可读介质及设备，获取被测支撑电容的局部放电测试结果，得到不同级电压下的放电量—相位谱图；计算各级电压下的放电量—相位谱图的峭度，进而计算对应的峭度系数；根据各级电压下的放电量—相位谱图的峭度系数，计算绝缘状态评估参量，将所述参量值与预先设置不同工况的阈值相比较，根据比较结果确定被测支撑电容绝缘状态所在工况；本发明能够实现对支撑电容绝缘状态进行确定，为判断支撑电容在实际工况条件下长期运行后是否继续运行提供一定的参考。

Description

一种支撑电容绝缘状态确定方法、系统、可读介质及设备

技术领域

本发明属于电容绝缘性能测评技术领域，具体涉及一种支撑电容绝缘状态确定方法、系统、可读介质及设备。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

电容器作为牵引变流器的支撑电容，其主要功能是稳定中间直流电压，提供瞬时能量交换，实现无功功率与电源和负荷的交换。支撑电容器是车辆(例如动车组)牵引变流器中不可或缺的重要部件，但由于环境和制造工艺等因素，电容器内部将会形成缺陷，容易造成局部放电，随着运行里程的上升，长期的局部放电使电容器的绝缘劣化逐步扩大，最终发生故障，威胁车辆安全运行。

因此，需要准确判断支撑电容在实际工况条件下长期运行后(特别是服役时接近设计寿命时)，是应该继续保持运行以使效益最大化还是退出运行以免发生事故造成严重损失。

但据发明人了解，目前有关牵引变流器支撑电容绝缘状态的评估方法仍比较匮乏，且检测效果较差，而主要的研究也没有关注到该问题，给牵引变流器的安全可靠运行造成了极大的困扰。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种支撑电容绝缘状态确定方法、系统、可读介质及设备，本发明能够实现对支撑电容绝缘状态进行确定，为判断支撑电容在实际工况条件下长期运行后是否继续运行提供一定的参考。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种支撑电容绝缘状态确定方法，包括以下步骤：

获取被测支撑电容的局部放电测试结果，得到不同级电压下的放电量—相位谱图；

计算各级电压下的放电量—相位谱图的峭度，进而计算对应的峭度系数；

根据各级电压下的放电量—相位谱图的峭度系数，计算绝缘状态评估参量；

将所述参量值与预先设置的阈值相比较，根据比较结果确定被测支撑电容绝缘状态。

作为可选择的实施方式，所述被测支撑电容的局部放电测试，利用阶梯升压法对被测支撑电容进行加压。

作为可选择的实施方式，所述局部放电测试中，以设定梯度逐级升压至额定运行电压，每一级电压保持设定时间，且每一级电压下采集多次放电量—相位谱图。

作为可选择的实施方式，计算各级电压下的放电量—相位谱图的峭度的具体过程包括：

w表示第w级电压，q_wji表示在第w级电压下的第j次采集放电量—相位谱图的第i个相窗内的平均放电量，μ_wj表示第w级电压下的第j次采集放电量—相位谱图的放电量的平均值，f(q_wji)表示在第w级电压下的第j次采集放电量—相位谱图的第i个相窗的平均放电量出现的概率，δ表示放电量序列标准差。

作为可选择的实施方式，计算对应的峭度系数的具体过程包括：

Ku_wj是第w级电压下第j次采集放电量—相位谱图的峭度，a为每一级电压下的采集放电总次数；Ku_w为第w级电压下的放电量—相位谱图的平均峭度，Ku_(w，max)、Ku_(w，min)分别为这w级电压下的放电量—相位谱图的最大平均峭度与最小平均峭度。

作为可选择的实施方式，计算绝缘状态评估参量α的具体过程包括：

Zw为第w级电压下放电量—相位谱图的峭度系数，n为放电等级总数。

作为可选择的实施方式，所述支撑电容绝缘状态不同，对应的工况不同，包括支撑电容绝缘状态良好、支撑电容绝缘性能出现下降和支撑电容绝缘性能严重下降，三个不同工况之间通过两个阈值进行分区。

当参量值小于第一阈值时，表明支撑电容绝缘状态为第一工况状态；

当参量值大于等于第一阈值，小于第二阈值时，表明支撑电容绝缘状态为第二工况状态；

当参量值大于等于第二阈值时，表明支撑电容绝缘状态为第三工况状态。

一种支撑电容绝缘状态确定系统，包括：

用于获取被测支撑电容的局部放电测试结果，得到不同级电压下的放电量—相位谱图的模块；

用于计算各级电压下的放电量—相位谱图的峭度，计算对应的峭度系数的模块；

用于根据各级电压下的放电量—相位谱图的峭度系数，计算绝缘状态评估参量的模块；

用于将所述参量值与预先设置的阈值相比较，根据比较结果确定被测支撑电容绝缘状态的模块。

作为可选择的实施方式，还包括局部放电测试系统，所述局部放电测试系统包括局部放电测试仪和连接件，所述局部放电测试仪通过连接件与被测支撑电容连接。

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种支撑电容绝缘状态确定方法中的步骤。

一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种支撑电容绝缘状态确定方法中的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明可高效、准确、安全、方便地对动车组牵引变流器支撑电容的绝缘状态进行评估，避免因支撑电容的绝缘严重劣化而导致的绝缘击穿，实现其可靠运行。

本发明能够判断支撑电容的绝缘状态，为现场人员进一步探究电容服役性能提供依据，对保障动车组的可靠运行、提高设备资产利用率有着重要意义。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式：

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术中所述的，对动车组支撑电容的绝缘状态进行准确诊断评估对于保障动车组的可靠运行、提高设备资产利用率有着重要意义，急需能够有效评估动车组牵引变流器支撑电容绝缘状态的方案。

实施例一：

提供一种支撑电容绝缘状态确定方法，包括以下步骤：

获取被测支撑电容的局部放电测试结果，得到不同级电压下的放电量—相位谱图；

计算各级电压下的放电量—相位谱图的峭度，进而计算对应的峭度系数；

根据各级电压下的放电量—相位谱图的峭度系数，计算绝缘状态评估参量，将所述参量值与预先设置不同工况的阈值相比较，根据比较结果确定被测支撑电容绝缘状态所在工况。

被测支撑电容的局部放电测试，利用阶梯升压法对被测支撑电容进行加压。局部放电测试中，以设定梯度逐级升压至额定运行电压，每一级电压保持设定时间，且每一级电压下采集多次放电量—相位谱图。

计算各级电压下的放电量—相位谱图的峭度的具体过程包括：

w表示第w级电压，q_wji表示在第w级电压下的第j次采集放电量—相位谱图的第i个相窗内的平均放电量，μ_wj表示第w级电压下的第j次采集放电量—相位谱图的放电量的平均值，f(q_wji)表示在第w级电压下的第j次采集放电量—相位谱图的第i个相窗的平均放电量出现的概率，δ表示放电量序列标准差。

计算对应的峭度系数的具体过程包括：

Ku_wj是第w级电压下第j次采集放电量—相位谱图的峭度，a为每一级电压下的采集放电总次数；Ku_w为第w级电压下的放电量—相位谱图的平均峭度，Ku_(w，max)、Ku_(w，min)分别为这w级电压下的放电量—相位谱图的最大平均峭度与最小平均峭度。

计算绝缘状态评估参量α的具体过程包括：

Zw为第w级电压下放电量—相位谱图的峭度系数，n为放电等级总数。

不同工况包括支撑电容绝缘状态属于不同阶段的至少三个工况，三个不同工况之间通过两个阈值进行分区。

当参量值小于第一阈值时，表明支撑电容绝缘状态良好；

当参量值大于等于第一阈值，小于第二阈值时，表明支撑电容绝缘性能出现下降；

当参量值大于等于第二阈值时，表明支撑电容绝缘性能严重下降。

实施例二：

提供一种支撑电容绝缘状态确定系统，包括：

用于获取被测支撑电容的局部放电测试结果，得到不同级电压下的放电量—相位谱图的模块；

用于计算各级电压下的放电量—相位谱图的峭度，计算对应的峭度系数的模块；

用于根据各级电压下的放电量—相位谱图的峭度系数，计算绝缘状态评估参量的模块；

用于将所述参量值与预先设置不同工况的阈值相比较，根据比较结果确定被测支撑电容绝缘状态所在工况的模块。

当然，在部分实施例中，还包括局部放电测试系统，所述局部放电测试系统包括局部放电测试仪和连接件，所述局部放电测试仪通过连接件与被测支撑电容连接。

实施例三：

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行实施例一中的一种支撑电容绝缘状态确定方法中的步骤。

实施例四：

一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行实施例一中的一种支撑电容绝缘状态确定方法中的步骤。

实施例五：

在本实施例中，以动车组牵引变流器支撑电容绝缘状态评估作为应用实例进行说明，但不代表，本发明提供的方法仅能用于该应用场景。

如图1所示，有助于动车组检修部门进行检修时对牵引变流器支撑电容的绝缘状态进行快速评估的方法，包括以下步骤：

步骤1：进行电极与壳体之间的局部放电测试：

将牵引变流器的支撑电容与局部放电测量仪连接后，使用阶梯升压法对待测电容进行加压，在本实施例中，以0.5kV的梯度逐级升压至额定运行电压3kV，共有6级电压，每级电压保持30min，并在每级电压下采集a次放电量—相位谱图，a取为20；

当然，在其他实施例中，可以根据情况改变上述参数，如将升压梯度、额定运行电压、每级电压保持测量时间和放电采集次数中的一个或多个进行适应性调整，在此不再赘述。

步骤2：计算各级电压下的放电量—相位谱图的峭度Ku_wj：

其中，w表示第w级电压，w＝1，2，…，6；a表示每级电压下采集放电量—相位谱图的次数，a取为20；q_wji表示在第w级电压下的第j次采集放电量—相位谱图的第i个相窗内的平均放电量，j＝1，2，...，20；μ_wj表示第w级电压下的第j次采集放电量—相位谱图的放电量的平均值，f(q_wji)表示在第w级电压下的第j次采集放电量—相位谱图的第i个相窗的平均放电量出现的概率，δ表示放电量序列标准差；

步骤3：计算各级电压下的放电量—相位谱图的峭度系数Z_w：

其中，Ku_w为第w级电压下的放电量—相位谱图的平均峭度，w＝1，2，…，6；Ku_(w，max)、Ku_(w，min)分别为这6级电压下的放电量—相位谱图的最大平均峭度与最小平均峭度；

步骤4：计算绝缘状态评估参量α：

步骤5：使用绝缘状态评估参量α评估支撑电容的绝缘状态。

设定绝缘性能良好的新品支撑电容的绝缘评估参量为α₀，

当α＜1.7α₀时，支撑电容绝缘状态良好；

当1.7α₀≤α＜2.5α₀时，支撑电容绝缘性能出现轻微降低；

当α≥2.5α₀时，支撑电容绝缘性能严重下降；

其中，在本实施例中，α₀取值为0.785。

当然，在其他实施例中，可以根据情况改变上述参数，如将绝缘状态工况的个数进行增加或删减，例如，在部分实施例中，可以将工况设定为两个，一个为支撑电容绝缘性能差，需要更换支撑电容，另一个为支撑电容绝缘性能较好，不用更换等。

当然，在其他实施例中，可以根据情况改变阈值的系数值，也可以改变绝缘性能良好的新品支撑电容的绝缘评估参量的取值，在此不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (12)

1.一种支撑电容绝缘状态确定方法，其特征是：包括以下步骤：

获取被测支撑电容的局部放电测试结果，得到不同级电压下的放电量—相位谱图；

计算各级电压下的放电量—相位谱图的峭度，进而计算对应的峭度系数；

根据各级电压下的放电量—相位谱图的峭度系数，计算绝缘状态评估参量；

将所述参量值与预先设置的阈值相比较，根据比较结果确定被测支撑电容绝缘状态。

2.如权利要求1所述的一种支撑电容绝缘状态确定方法，其特征是：所述被测支撑电容的局部放电测试，利用阶梯升压法对被测支撑电容进行加压。

3.如权利要求1或2所述的一种支撑电容绝缘状态确定方法，其特征是：所述局部放电测试中，以设定梯度逐级升压至额定运行电压，每一级电压保持设定时间，且每一级电压下采集多次放电量—相位谱图。

4.如权利要求1所述的一种支撑电容绝缘状态确定方法，其特征是：计算各级电压下的放电量—相位谱图的峭度的具体过程包括：

w表示第w级电压，q_wji表示在第w级电压下的第j次采集放电量—相位谱图的第i个相窗内的平均放电量，μ_wj表示第w级电压下的第j次采集放电量—相位谱图的放电量的平均值，f(q_wji)表示在第w级电压下的第j次采集放电量—相位谱图的第i个相窗的平均放电量出现的概率，δ表示放电量序列标准差。

5.如权利要求1所述的一种支撑电容绝缘状态确定方法，其特征是：计算对应的峭度系数的具体过程包括：

Ku_wj是第w级电压下第j次采集放电量—相位谱图的峭度，a为每一级电压下的采集放电总次数；Ku_w为第w级电压下的放电量—相位谱图的平均峭度，Ku_(w，max)、Ku_(w，min)分别为这w级电压下的放电量—相位谱图的最大平均峭度与最小平均峭度。

6.如权利要求1所述的一种支撑电容绝缘状态确定方法，其特征是：计算绝缘状态评估参量α的具体过程包括：

Zw为第w级电压下放电量—相位谱图的峭度系数，n为放电等级总数。

7.如权利要求1所述的一种支撑电容绝缘状态确定方法，其特征是：所述支撑电容绝缘状态，分为多个所属工况区域，不同所属工况区域之间通过不同的阈值进行分区。

8.如权利要求1或7所述的一种支撑电容绝缘状态确定方法，其特征是：当参量值小于第一阈值时，表明支撑电容绝缘状态为第一工况状态；

当参量值大于等于第一阈值，小于第二阈值时，表明支撑电容绝缘状态为第二工况状态；

当参量值大于等于第二阈值时，表明支撑电容绝缘状态为第三工况状态。

9.一种支撑电容绝缘状态确定系统，其特征是：包括：

用于获取被测支撑电容的局部放电测试结果，得到不同级电压下的放电量—相位谱图的模块；

用于计算各级电压下的放电量—相位谱图的峭度，计算对应的峭度系数的模块；

用于根据各级电压下的放电量—相位谱图的峭度系数，计算绝缘状态评估参量的模块；

用于将所述参量值与预先设置的阈值相比较，根据比较结果确定被测支撑电容绝缘状态的模块。

10.如权利要求9所述的一种支撑电容绝缘状态确定系统，其特征是：还包括局部放电测试系统，所述局部放电测试系统包括局部放电测试仪和连接件，所述局部放电测试仪通过连接件与被测支撑电容连接。

11.一种计算机可读存储介质，其特征是：其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-8中任一项所述的一种支撑电容绝缘状态确定方法中的步骤。

12.一种终端设备，其特征是：包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-8中任一项所述的一种支撑电容绝缘状态确定方法中的步骤。

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