CN114280431B - 一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分含量评估方法 - Google Patents

一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分含量评估方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114280431B
CN114280431B CN202111402324.4A CN202111402324A CN114280431B CN 114280431 B CN114280431 B CN 114280431B CN 202111402324 A CN202111402324 A CN 202111402324A CN 114280431 B CN114280431 B CN 114280431B
Authority
CN
China
Prior art keywords
polarization
moisture content
curve
frequency domain
circuit model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111402324.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114280431A (zh
Inventor
张绍明
柯拥勤
高漩
王科新
李慧斌
陈天鹏
彭宇霞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
Putian Power Supply Co of State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
Putian Power Supply Co of State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Fujian Electric Power Co Ltd, Putian Power Supply Co of State Grid Fujian Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
Priority to CN202111402324.4A priority Critical patent/CN114280431B/zh
Publication of CN114280431A publication Critical patent/CN114280431A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114280431B publication Critical patent/CN114280431B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明涉及一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分含量评估方法,包括以下步骤:构建等效混合极化电路模型,并建立模型参数辨识方法;制作不同水分含量的变压器油纸绝缘样品;通过混合极化电路模型拟合各变压器油纸绝缘样品的频域介电谱计算曲线,并进行温度修正;辨识温度修正后的各频域介电谱计算曲线的模型参数,并提取模型参数中的绝缘电阻Rg、平均串联极化支路时间常数与平均界面极化支路时间常数作为特征参量;分别拟合各特征参量与水分含量间的关系式;对待评估的变压器油纸绝缘系统进行频域介电谱测量,获取出三个特征参量的值,并通过各特征参量的值以及各特征参量与水分含量间的关系式综合评估该变压器油纸绝缘系统的水分含量。

Description

一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分含量评估方法
技术领域
本发明涉及一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分含量评 估方法,属于油纸绝缘受潮状态含量评估技术领域。
背景技术
油浸式变压器是输变电系统的关键枢纽设备之一,其安全可靠的 运行是优质电力持续稳定供应的必要基础。由于长期受到电、热、水 分和氧气的综合作用,变压器的油纸绝缘性能会逐渐劣化。其中,水 分被认为是除过热外危害绝缘系统的“头号敌人”。因此,对变压器 油纸绝缘系统水分含量的准确评估有着极其重要的意义。
近年来,随着测控技术的飞快发展,以介质极化理论为基础的回 复电压法(Recovery Volatage Method,RVM)、极化/去极化电流法 (Polarization andDepolarization Current,PDC)及频域介电谱法(Frequency Domain Spectroscopy,FDS)被逐步应用到了变压器油纸 绝缘受潮状态的评估中。其中,FDS由于具备测量频带宽,携带绝缘 信息丰富等优点而备受国内外学者的重视。此外,为了获取更多能够准确量化油纸绝缘受潮状态的特征参量,常利用等效电路模型来辅助 分析油纸绝缘介质弛豫响应过程并探究模型参数与油纸绝缘水分含 量间的关联性局。其中,扩展德拜电路模型由于其电路结构简单,可 解释性强而受到了广泛的应用。但随着油纸绝缘系统的老化,会产生 诸如酮、醛、醇、有机酸、水分等大量老化产物,整个绝缘系统内部 除了有均一介质的极化反应外,各老化产物间的相互作用还将形成复杂的界面极化反应。此时,扩展德拜模型已无法真实反映介质极化的 实际过程。为此,现有技术等引入界面极化等效支路模拟油纸绝缘系 统的界面极化反应,建立了油纸绝缘系统混合极化电路模型并在时域 下验证了该模型的可行性。但基于时域介电响应理论的RVM易受到时域信号测量的精度限制及诸如高温、电磁波等环境因素的干扰,并且 其对实验结果解释相当复杂。相比之下,FDS的抗干扰性更强,对环 境的耐受能力更好,更适用于现场测量。因此,探究频域下混合极化 电路模型参数与油纸绝缘受潮状态的关联性具有一定的现实意义。
专利号为“CN110286305A”的发明专利公开了一种利用混合极 化电路模型参数的油纸绝缘微水含量评估方法,但是其仅使用了绝缘 电阻值一项特征参量进行水含量的评估,具有片面性。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题,本发明提出了一种基于混 合极化电路模型的油纸绝缘水分含量评估方法,分析不同水分含量下 模型参数的变化,提出了通过三个特征参量绝缘电阻Rg、平均串联 极化支路时间常数与平均界面极化支路时间常数/>对水分含量进 行评估,提高评估结果的可信度。
本发明的技术方案如下:
一方面,本发明提供一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分 含量评估方法,包括以下步骤:
构建包括串联极化支路和界面极化支路的变压器油纸绝缘系统 等效混合极化电路模型,并建立模型参数辨识方法;
制作不同水分含量的变压器油纸绝缘样品;
通过混合极化电路模型拟合各变压器油纸绝缘样品的频域介电 谱计算曲线,并通过频温平移法进行温度修正;
根据模型参数辨识方法辨识温度修正后的各频域介电谱计算曲 线的模型参数,并提取模型参数中的绝缘电阻Rg、平均串联极化支 路时间常数与平均界面极化支路时间常数/>作为特征参量;根据 各特征参量随着水分含量的变化规律,分别拟合各特征参量与水分含 量间的关系式;
对待评估的变压器油纸绝缘系统进行频域介电谱测量,得到对应 的频域介电谱实测曲线,根据所述频域介电谱实测曲线计算出三个特 征参量的值,并通过三个特征参量的值以及各特征参量与水分含量间 的关系式综合评估该变压器油纸绝缘系统的水分含量。
作为优选实施方式,所述混合极化电路模型包括一几何等效电 路、n条串联极化支路以及N条界面极化支路;其中:
几何等效电路包括绝缘电阻Rg与几何电容Cg
串联极化支路由代表不同弛豫环节的极化电阻Rpi和极化电容Cpi组成;
界面极化支路由代表界面极化过程中绝缘介质响应的极化电阻 Rhj和极化电容Chj组成。
作为优选实施方式,所述建立模型参数辨识方法的步骤具体为:
根据所述混合极化电路模型的结构,推导出复电容实部C'(w)和复 电容虚部C”(w)分别为:
介质损耗因数定义为:
混合极化电路模型中,串联极化支路时间常数τpi与界面极化支 路时间常数τhk表达为:
构建多元非线性方程组:
式中:tanδ1(ω)、C′1(ω)和C″1(ω)代表ω频率点下的频域介电谱测试 结果;
构造优化目标函数:
采用自适应粒子群算法对上式进行求解,当上式值最小时,辨识 出所有模型参数。
作为优选实施方式,所述通过频温平移法进行温度修正的方法具 体为:
利用平移因子αT将频域介电谱计算曲线平移至参考温度处,所 述平移因子αT具体为:
其中,Ea表示活化能;R表示气体常数,取值为8.314J/mol/K; Ts为参考曲线的测试温度;T表示需平移曲线的测试温度;
fb表示某曲线平移前的频率;f0表示该曲线平移至参考曲线上时 对应的频率。
作为优选实施方式,各所述特征参量与水分含量间的关系式分别 为:
Rg=619.1×exp(-0.5794×MC);
其中,MC为水分含量。
另一方面,本发明还提供一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘 水分含量评估设备,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如本发明 任一实施例所述的油纸绝缘水分含量评估方法。
再一方面,本发明还提供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如本发明任一实施例所述的 油纸绝缘水分含量评估方法。
本发明具有如下有益效果:
1、本发明一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分含量评估 方法,通过分析不同水分含量下模型参数的变化,提出了通过三个特 征参量绝缘电阻Rg、平均串联极化支路时间常数与平均界面极化 支路时间常数/>对水分含量进行综合评估,避免了单一参数评估结果 的片面性,提高评估结果的可信度。
2、本发明一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分含量评估 方法,通过频温平移法对频域介电谱曲线进行温度修正,消除温度变 化对测量数据的影响,减少测试结果的误差。
附图说明
图1为本发明实施例的方法流程图;
图2为本发明实施例中混合极化电路模型的结构示意图;
图3a为本发明实施例中不同温度下介质损耗因数tanδ的频域介 电实测曲线和计算曲线示例图;
图3b为本发明实施例中不同温度下复电容实部C′的频域介电实 测曲线和计算曲线示例图;
图3c为本发明实施例中不同温度下复电容虚部C″的频域介电实 测曲线和计算曲线示例图;
图4a为本发明实施例中进行温度修正后的介质损耗因数tanδ的 频域介电实测曲线和计算曲线示例图;
图4b为本发明实施例中进行温度修正后的复电容实部C′的频域 介电实测曲线和计算曲线示例图;
图4c为本发明实施例中进行温度修正后的复电容虚部C″的频域 介电实测曲线和计算曲线示例图;
图5a为本发明实施例中不同水分含量下介质损耗因数tanδ的频 域介电实测曲线和计算曲线示例图;
图5b为本发明实施例中不同水分含量下复电容实部C′的频域介 电实测曲线和计算曲线示例图;
图5c为本发明实施例中不同水分含量下复电容虚部C″的频域介 电实测曲线和计算曲线示例图;
图6a为本发明实施例中绝缘电阻Rg与水分含量的拟合曲线示例 图;
图6b为本发明实施例中平均串联极化支路时间常数与水分含 量的拟合曲线示例图;
图6c为本发明实施例中平均界面极化支路时间常数与水分含 量的拟合曲线示例图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方 案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部 分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普 通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应当理解,文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述,不对作为 对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解,在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定 实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利 要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数 形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、 元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步 骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合 以及所有可能组合,并且包括这些组合。
实施例一:
参见图1,一方面,本发明提供一种基于混合极化电路模型的油 纸绝缘水分含量评估方法,包括以下步骤:
构建包括串联极化支路和界面极化支路的变压器油纸绝缘系统 等效混合极化电路模型,并建立模型参数辨识方法;
制作不同水分含量的变压器油纸绝缘样品;
通过混合极化电路模型拟合各变压器油纸绝缘样品的频域介电 谱计算曲线,并通过频温平移法进行温度修正,将频域介电谱计算曲 线平移至指定温度;
根据模型参数辨识方法辨识温度修正后的各频域介电谱计算曲 线的模型参数,并提取模型参数中的绝缘电阻Rg、平均串联极化支 路时间常数与平均界面极化支路时间常数/>作为特征参量;根据 各特征参量随着水分含量的变化规律,分别拟合各特征参量与水分含 量间的关系式;
对待评估的变压器油纸绝缘系统进行频域介电谱测量,得到对应 的频域介电谱实测曲线,根据所述频域介电谱实测曲线计算出三个特 征参量的值,并通过三个特征参量的值以及各特征参量与水分含量间 的关系式综合评估该变压器油纸绝缘系统的水分含量。
参见图2,作为本实施例的优选实施方式,所述混合极化电路模 型包括一几何等效电路、n条串联极化支路以及N条界面极化支路; 其中:
几何等效电路包括绝缘电阻Rg与几何电容Cg,它们分别表征油 纸绝缘的整体电导情况与储电能力;
串联极化支路用以模拟均一绝缘介质的弛豫过程,Rpi和Cpi(i=1, 2,…,n)分别代表不同弛豫环节的极化电阻和极化电容;
界面极化支路用以反映油纸绝缘复杂的界面极化过程,由代表界 面极化过程中绝缘介质响应的极化电阻Rhj和极化电容Chj(j=1,2,…, 2N)组成。
为验证混合极化电路模型在频域下的可行性,需先构建电路参数 与频谱参量(复电容实部,复电容虚部和介损损耗因数)之间的频域介 电响应函数关系式;然后根据关系式进行模型参数辨识并频域介电谱 计算曲线;最后对比频域介电谱计算曲线与频域介电谱实测谱线的拟 合程度来验证混合极化电路的正确性;作为本实施例的优选实施方 式,建立模型参数辨识方法的步骤具体为:
在电介质材料的绝缘状态诊断中,常采用复电容模型,其可定义 为:
假设图2中有n条RC串联极化支路,N条界面极化支路,则可 推导出混合极化电路模型的端口等效导纳为:
由式(1)和式(2)可推导出复电容实部C'(w)和复电容虚部C”(w)分别为:
根据电介质物理学的相关知识,介质损耗因数定义为:
上述混合极化电路模型用以描述不同极化过程的极化时间常数 可分为两类,即RC串联极化支路时间常数τpi与界面极化支路时间常 数τhk,表达式如式(6)所示:
构建多元非线性方程组:
式中:tanδ1(ω)、C'1(ω)和C″1(ω)代表ω频率点下的频域介电谱测试 结果;tanδ(ω)、C'(ω)和C”(ω)为式(3)~(5)的混合极化电路模型参 数具体表达式;
构造优化目标函数:
由图2可知,需求解的电路元件共有(2+2n+4N)个,因此,当 m≥(2+2n+4N)时,式(7)有解。进一步的,为简化计算过程,提 高参数辨识结果的准确度,在式(7)的基础上构造如式(8)所示的 总体优化目标函数,将多目标优化问题转化为单一目标优化问题,并 采用自适应粒子群(ACPSO)智能算法对式(8)进行求解,当式(8) 值最小时,即可辨识出所有模型参数。
为验证模型参数辨识结果的准确性,将重构的频域介电谱计算曲 线与频域介电谱实测曲线进行拟合度分析,拟合度R2计算公式如式 (9)所示。
式中:yck表示第k个采样频率点下的频谱实测值;ytk表示第k 个采样频率点下的频谱计算值;n为采样次数。
制作未老化,干燥的油纸绝缘试品,并基于在30℃、40℃、50℃、 60℃下的频域介电谱实测结果进行混合极化电路模型参数辨识(RC 串联极化支路数为4,界面极化支路数为2),并重构频域介电谱计算 曲线,频域介电谱实测曲线与频域介电谱计算曲线如图3a、图3b和 图3c所示图3a为介质损耗因数tanδ的曲线图,图3b为复电容实部 C′的曲线图,图3c为复电容虚部C″的曲线图;各组曲线的拟合度如 表1所示。
表1:不同温度下FDS实测曲线与重构曲线的拟合度
由表1可知,不同温度下,实测与计算曲线的拟合优度均大于 0.94,证明了本文所采用的混合极化等效电路模型及其参数辨识方法 在频域下的准确性和有效性,可进一步分析不同温度下模型参数的变 化规律。
对不同温度下的混合极化等效电路模型进行模型参数辨识,得到 如表2所示的参数辨识结果:
表2:不同温度下模型参数辨识结果
对表2中的数据分析可知,随着温度升高,绝缘电阻值Rg、串 联极化电阻值Rp和界面极化电阻值Rh呈下降趋势;串联极化支路电 容值Cp和界面极化支路电容值Ch呈上升趋势;几何电容值Cg不随 温度变化而变化。这是由于温度的升高会使电介质中导电粒子的动能 增加,导电粒子的迁移速度变快,从而使电介质的电导率增大,电阻 值减小;同时,温度的升高会加剧极性分子的热运动,使电介质极化强度增强,相对介电常数增大,由于Cp与Ch和相对介电常数呈线性 关系,故二者增大[11];而几何电容值仅取决于油纸绝缘系统的尺寸和 结构,温度的变化不会改变系统的尺寸和结构,故Cg值不变。
根据上述分析可知,测试温度对模型参数的影响较大,为排除温 度因素在后续受潮实验过程中的影响,本实施例通过频温平移法进行温度修正,消除温度对频域介电谱的影响,进而消除温度对混合极化 电路模型参数的影响,方法具体如下为:
利用平移因子αT将频域介电谱计算曲线平移至参考温度处,所 述平移因子αT具体为:
式(10)中:Ea表示活化能;R表示气体常数,取值为8.314J/mol/K; Ts为参考曲线的测试温度;T表示需平移曲线的测试温度。
式(11)中:fb表示某曲线平移前的频率;f0表示该曲线平移至 参考曲线上时对应的频率。
本实施例以温度为30℃时的频域介电谱实测曲线为参考曲线并 结合式(10)与式(11)对图3中的各频域介电谱线进行平移,所得 结果如图4a、图4b和图4c所示。
利用平移后的曲线再次进行模型参数的辨识,辨识结果如表3所 示,曲线拟合度如表4所示:
表3:频温平移后模型参数辨识结果
表4:平移后频域介电谱实测曲线与计算曲线的拟合度
从表3,表4可知,曲线平移后,随着温度变化,各模型参数未 有明显的上升或下降趋势,且平移后频域介电谱实测曲线与计算曲线 的拟合度仍保持在0.9以上。可见,采用“频温平移”的方法可有效消 除温度在模型参数计算过程中的影响。
在本实施例中,不同水分含量的变压器油纸绝缘样品分别为水分 含量(MC)分别为0.64%、1.33%、3.56%、4.87%的未老化均匀受潮 油纸绝缘样品;他们的频域介电谱实测曲线与计算曲线如图5a、图 5b和图5c所示,曲线拟合度如表5所示:
表5:不同水分含量下FDS实测曲线与重构曲线的拟合度
由图5a、图5b、图5c和表5可以看出,不同水分含量下,计算 曲线与实测曲线的拟合程度均达到0.91以上,参数辨识效果良好, 进一步分析对不同水分含量的模型参数进行辨识,结果如表6所示:
表6:不同水分含量下混合极化电路模型参数辨识结果
根据表6中的模型数据,可发现以下规律:
1)随着水分含量的增加,绝缘电阻值Rg逐渐下降。导致该现象的 原因是:一方面,水分子参与到油纸绝缘系统的电导过程并自身解离 出H3O+和OH-;同时,水分又作为杂质离子的溶液促进了杂质解离 程度,产生更多的溶剂化离子和带电胶粒,从而显著提高其复合电导 率,故绝缘电阻值下降。
2)不同水分含量下,几何电容值Cg间的最大差值仅为0.0033,几 何电容值几乎没有变化。这是由于几何电容值主要取决于变压器的几 何结构与尺寸,而与水分含量无关。
3)随着水分含量的增加,各串联极化支路与界面极化支路的电容 值逐渐增大。这是由于水的相对介电常数要远大于绝缘纸板和绝缘 油;同时,水分子的增加会使在电场下可转向的偶极子数量增多,进 而增加了油纸绝缘系统的相对介电常数,对应的极化电容值也增大。
根据上述分析可知,混合极化电路的绝缘电阻Rg主要表征绝缘 介质的电导特性,而RC串联极化支路和界面极化支路分别表征绝缘 介质中的偶极子转向极化与界面极化过程。为从等效电路模型层面上 深入研究受潮程度对绝缘介质电导与极化特性的影响,本实施例选取绝缘电阻Rg作为油纸绝缘系统受潮状态特征参量之一,并进一步提 取了两个新特征参量:平均串联极化支路时间常数与平均界面极 化支路时间常数/>
将表6中的参数辨识结果代入式(6)计算,得不同水分含量下平 均串联极化支路时间常数与/>的变化规律如表7所示:
表7:不同水分含量下的与/>
由表7可以得出,随着水分含量的增加,平均串联极化支路时间 常数与平均界面极化支路时间常数/>均逐渐减小。其主要原因是: 一方面,由于水分子是强极性分子,其含量的增多使油纸绝缘内部极 性分子浓度增大,促进了偶极子极化速率,导致极化弛豫时间减小[20]; 另一方面,水分的增多会使油纸绝缘系统中的界面极化得以增强,界 面极化反应速度加快,故/>与/>均减小。
将上述三个特征参量同水分含量进行拟合,如图6a、图6b和图 6c所示,最终建立特征参量与油纸绝缘水分含量(MC)之间的关系 式,如表8所示:
表8:特征参量与水分含量的拟合公式
/>
为验证本节所提取的油纸绝缘受潮状态特征参量的有效性,另制 备含水量为0.77%、1.98%、3.02%的未老化且受潮均匀的油纸绝缘样 品,编号为1~3,在恒温30℃的条件下进行频域介电谱测试,再利用前文所述的自适应粒子群算法进行模型参数辨识,最终提取得Rg 三个特征参量,并分别按照表8中的拟合公式进行油纸绝缘受潮状 态的评估,评估结果如表9所示:
表9:受潮状态特征参量与评估结果
由表9可以看出,各组样品的评估结果相对误差均在10%以下, 充分表明本节所提取的三个特征参量可以对变压器油纸绝缘系统的 水分含量进行精准的综合评估。
实施例二:
本实施例提供一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分含量 评估设备,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如本发明任一实施 例所述的油纸绝缘水分含量评估方法。
实施例三:
本实施例提供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如本发明任一实施例所述的油纸绝缘 水分含量评估方法。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范 围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变 换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明 的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分含量评估方法,其特征在于,包括以下步骤:
构建包括串联极化支路和界面极化支路的变压器油纸绝缘系统等效混合极化电路模型,并建立模型参数辨识方法;
制作不同水分含量的变压器油纸绝缘样品;
通过混合极化电路模型拟合各变压器油纸绝缘样品的频域介电谱计算曲线,并通过频温平移法进行温度修正;
根据模型参数辨识方法辨识温度修正后的各频域介电谱计算曲线的模型参数,并提取模型参数中的绝缘电阻Rg、平均串联极化支路时间常数与平均界面极化支路时间常数/>作为特征参量;根据各特征参量随着水分含量的变化规律,分别拟合各特征参量与水分含量间的关系式;
对待评估的变压器油纸绝缘系统进行频域介电谱测量,得到对应的频域介电谱实测曲线,根据所述频域介电谱实测曲线计算出三个特征参量的值,并通过三个特征参量的值以及各特征参量与水分含量间的关系式综合评估该变压器油纸绝缘系统的水分含量;
所述混合极化电路模型包括一几何等效电路、n条串联极化支路以及N条界面极化支路;其中:
几何等效电路包括绝缘电阻Rg与几何电容Cg
串联极化支路由代表不同弛豫环节的极化电阻Rpi和极化电容Cpi组成;
界面极化支路由代表界面极化过程中绝缘介质响应的极化电阻Rhj和极化电容Chj组成;
所述建立模型参数辨识方法的步骤具体为:
根据所述混合极化电路模型的结构,推导出复电容实部C'(w)和复电容虚部C”(w)分别为:
介质损耗因数定义为:
混合极化电路模型中,串联极化支路时间常数τpi与界面极化支路时间常数τhk表达为:
构建多元非线性方程组:
式中:tanδ1(w)、C'1(w)和C”1(w)代表w频率点下的频域介电谱测试结果;
构造优化目标函数:
采用自适应粒子群算法对上式进行求解,当上式值最小时,辨识出所有模型参数;将参数辨识结果代入混合极化电路模型中串联极化支路时间常数和界面极化支路时间常数表达式计算出不同水分含量下平均串联极化支路时间常数与平均界面极化支路时间常数
2.根据权利要求1所述的一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分含量评估方法,其特征在于,所述通过频温平移法进行温度修正的方法具体为:
利用平移因子αT将频域介电谱计算曲线平移至参考温度处,所述平移因子αT具体为:
其中,Ea表示活化能;R表示气体常数,取值为8.314J/mol/K;Ts为参考曲线的测试温度;T表示需平移曲线的测试温度;
fb表示某曲线平移前的频率;f0表示该曲线平移至参考曲线上时对应的频率。
3.根据权利要求1所述的一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分含量评估方法,其特征在于,各所述特征参量与水分含量间的关系式分别为:
Rg=619.1×exp(-0.5794×MC);
其中,MC为水分含量。
4.一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分含量评估设备,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如权利要求1至3任一项所述的油纸绝缘水分含量评估方法。
5.一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如权利要求1至3任一项所述的油纸绝缘水分含量评估方法。
CN202111402324.4A 2021-11-23 2021-11-23 一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分含量评估方法 Active CN114280431B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111402324.4A CN114280431B (zh) 2021-11-23 2021-11-23 一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分含量评估方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111402324.4A CN114280431B (zh) 2021-11-23 2021-11-23 一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分含量评估方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114280431A CN114280431A (zh) 2022-04-05
CN114280431B true CN114280431B (zh) 2023-09-22

Family

ID=80870014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111402324.4A Active CN114280431B (zh) 2021-11-23 2021-11-23 一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分含量评估方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114280431B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117609686B (zh) * 2024-01-23 2024-04-12 云南农业大学 一种基于频域介电谱的土壤含水率评价方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104764985A (zh) * 2015-04-16 2015-07-08 三峡大学 一种基于参数辨识估计油纸绝缘系统低频介损方法
CN107609251A (zh) * 2017-09-06 2018-01-19 贵州电网有限责任公司 一种基于fds的油纸电容式套管串联极化模型建模方法
CN109142865A (zh) * 2018-07-27 2019-01-04 福州大学 考虑油纸绝缘界面极化等效电路参数的频域谱辨识方法
CN110286305A (zh) * 2019-07-29 2019-09-27 福州大学 一种利用混合极化模型参数的油纸绝缘微水含量评估方法
CN111709153A (zh) * 2020-07-07 2020-09-25 福州大学 一种利用传递函数与最优加权组合法的油纸绝缘水分含量评估方法
CN111948502A (zh) * 2020-09-15 2020-11-17 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 一种换流变压器油纸绝缘老化状态的评估方法
CN112051310A (zh) * 2020-08-26 2020-12-08 国网福建省电力有限公司莆田供电公司 一种油纸绝缘套管中x蜡检测及含量评估方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104764985A (zh) * 2015-04-16 2015-07-08 三峡大学 一种基于参数辨识估计油纸绝缘系统低频介损方法
CN107609251A (zh) * 2017-09-06 2018-01-19 贵州电网有限责任公司 一种基于fds的油纸电容式套管串联极化模型建模方法
CN109142865A (zh) * 2018-07-27 2019-01-04 福州大学 考虑油纸绝缘界面极化等效电路参数的频域谱辨识方法
CN110286305A (zh) * 2019-07-29 2019-09-27 福州大学 一种利用混合极化模型参数的油纸绝缘微水含量评估方法
CN111709153A (zh) * 2020-07-07 2020-09-25 福州大学 一种利用传递函数与最优加权组合法的油纸绝缘水分含量评估方法
CN112051310A (zh) * 2020-08-26 2020-12-08 国网福建省电力有限公司莆田供电公司 一种油纸绝缘套管中x蜡检测及含量评估方法
CN111948502A (zh) * 2020-09-15 2020-11-17 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 一种换流变压器油纸绝缘老化状态的评估方法

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《基于Havriliak-Negami模型的受潮套管分布式频域介电谱测量方法》;张绍明 等;《无损检测》;全文 *
变压器油纸绝缘水分含量的频域介电特征参量及评估方法研究;杨丽君;齐超亮;郝建;廖瑞金;周天春;彭庆军;张冬谊;;电工技术学报(第10期);全文 *
应用介损积分谱对变压器老化程度的定量评估;张涛;李林多;王尧;任乔林;肖洒;;电机与控制学报(第08期);全文 *
油纸绝缘混合极化的频域谱模型及参数辨识;林朝明;叶荣;吴国兰;;仪器仪表学报(第04期);全文 *
油纸绝缘频域介电谱的修正Cole-Cole模型特征参量提取及水分含量评估方法;杨丽君;高思航;高竣;刘捷丰;姚人允;刘志忠;;电工技术学报(第10期);全文 *
电力变压器油纸绝缘状态评估的频域介电特征参量研究;廖瑞金;刘捷丰;杨丽君;马志钦;高飞;张镱议;;电工技术学报(第06期);全文 *
考虑界面极化因素的油纸绝缘样品中含水量评估方法的研究;邹阳 等;电机与控制学报;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114280431A (zh) 2022-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Assessment of oil-paper insulation aging using frequency domain spectroscopy and moisture equilibrium curves
CN103149452B (zh) 一种评估油纸绝缘的老化状态的方法
CN111812467B (zh) 评估油浸式变压器油纸绝缘系统老化状态的方法
CN111983403B (zh) 采用逆向有限元技术的复合绝缘结构介电特性分析方法
CN107609251B (zh) 一种基于fds的油纸电容式套管串联极化模型建模方法
CN114280431B (zh) 一种基于混合极化电路模型的油纸绝缘水分含量评估方法
Zhang et al. Parameter identification and calculation of return voltage curve based on FDS data
CN110095697B (zh) 一种电缆载流量调整方法、装置、设备及可读存储介质
CN112883536A (zh) 基于介电模量的套管绝缘油纸温度修正和活化能预测方法
Mi et al. Electrothermal aging characteristics of epoxy resin under bipolar exponential decay pulse voltage and its insulation life evaluation based on Cole-Cole model
Liao et al. A method for discriminating the moisture status of OIP bushing based on Dissado-hill and GWO-HMM model
CN111896849B (zh) 一种考虑非均匀介质的油纸绝缘性能分析方法及装置
Morsalin et al. Modeling of dielectric dissipation factor measurement from very low to power frequency
CN109670138A (zh) 基于分数Zener模型的植物油纸绝缘状态评估方法
CN111709153B (zh) 利用传递函数与加权组合法的油纸绝缘水分含量评估方法
CN116859189A (zh) 一种套管含水量与频域介电谱特征关联性判断方法
Yang et al. A circuital model-based analysis of moisture content in oil-impregnated-paper insulation using frequency domain spectroscopy
CN111579758A (zh) 一种评估变压器用植物绝缘油抗氧化安定性的方法
Liu et al. A novel curve database for moisture evaluation of transformer oil-immersed cellulose insulation using FDS and exponential decay model
CN113792475B (zh) 基于加权knn算法考虑变压器老化效应的水分含量评估方法
CN114219016A (zh) 一种基于adaboost的油纸绝缘水分含量综合评估方法
Dutta et al. Effect of temperature on condition assessment of oil-paper insulation using polarization-depolarization current
Zou et al. Analysis of hybrid polarization frequency domain spectrum characteristics of oil‐paper insulation transformers
Chunming et al. Transformer Oil-Paper Insulation Aging Evaluation System Based on Different Aging Characteristics
CN116151117A (zh) 一种基于Dissado-Hill模型的油纸绝缘含水率定量评估方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant