CN115291021B - 高压套管状态的高精度参数分析方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出高压套管状态的高精度参数分析方法与系统,属于高压套管数据监测与处理技术领域。方法包括高压套管采样区间确定步骤、采样参数获取步骤、参数交叉转换步骤、高精度参数选择步骤以及状态评估步骤。系统包括采样参数获取单元、采样参数转换单元、评估参数选择单元以及状态评估单元。本发明能够在获得多组多个不同域的高压套管监测数据之后,通过不同域别的数据相互转换和对照,判定有效的目标数据,基于有效目标数据进行高精度的状态分析,能够避免累计误差或者其他因素导致的状态评估不准确。
Description
技术领域
本发明属于高压套管数据监测与处理技术领域,尤其涉及一种高压套管状态的高精度参数分析方法。
背景技术
变压器是输电系统的重要枢纽设备之一,实现能量的转换和传输。变压器运行安全与否直接关系整个输电系事故。套管是变压器的重要组成部件,将变压器内部的高压线引出,起到绝缘和支撑固定的作用。
高压套管内部通常选用电容芯式绝缘结构设计,主要以油纸绝缘为主。套管的绝缘性能主要取决于内部绝缘系统,油纸绝缘性能下降会引发套管故障,进一步致使变压器运行故障,甚至会破坏电网运行稳定性。
介电响应测量技术具有对绝缘无损伤、包含绝缘信息丰富和便于实施等优点,目前广泛应用于油浸式电力变压器的高压套管绝缘状态诊断。介电响应测试可分为时域测试和频域测试,由于绝缘状态不同,变压器油纸绝缘在介电响应测试中会表现不同的非线性特性,影响介电响应测试结果。在评估过程中,结合时域和频域介电特征量的评估策略能更为准确地表征变压器的绝缘状态,如采用时–频域转换方法,则一次测试就可获得时域和频域介电响应信息;如果同时进行时域-频域测量,则会同时获得不同测量组的时域和频域介电采样参数信息。
然而,实际应用中,发明人发现,不管是一次测试就可获得的时域和频域介电响应信息,还是多次同时进行时域-频域测量获得的不同测量组的时域和频域介电采样参数信息,其数据采集和测量都会存在累计误差,如何从原始数据或者转换数据中确定真正有效的数据,从而确保后续状态评估的准确性,现有技术并未涉及。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提出一种高压套管状态的高精度参数分析方法与系统。
方法技术方案包括高压套管采样区间确定步骤、采样参数获取步骤、参数交叉转换步骤、高精度参数选择步骤以及状态评估步骤。
与此对应的,系统技术方案包括采样参数获取单元、采样参数转换单元、评估参数选择单元以及状态评估单元。
具体的,在本发明的第一个方面,提供一种高压套管状态的高精度参数分析方法,所述方法包括如下步骤:
S110:高压套管采样区间确定步骤,用于确定所述高压套管的多个采样区间;
S120:采样参数获取步骤,用于获取所述多个采样区间的多个原始采样参数;
S130:参数交叉转换步骤,用于对所述多个原始采样参数进行交叉转换,得到多个交叉转换参数;
S140:高精度参数选择步骤:基于所述原始采样参数与所述交叉转换参数的相互关系,确定高精度参数;
S150:状态评估步骤,基于高精度参数选择步骤确定的高精度参数,评估所述高压套管中绝缘的状态;
所述步骤S120包括时域参数采样与频域参数采样,所述多个原始采样参数包括时域采样数据与频域采样参数;
所述步骤S130具体包括:
将所述多个原始采样参数中的部分原始时域采样数据转换为频域转换数据;
将所述多个原始采样参数中的部分原始频域采样数据转换为时域转换数据;
将所述频域转换数据与所述时域转换数据作为所述交叉转换参数。
具体的,作为进一步的改进,所述步骤S110中所述多个采样区间包括第一采样区间和第二采样区间;
步骤S120具体包括:
S121:对所述第一采样区间执行时域采样,获得采样极化电流值IPOL与采样去极化电流值IDEPOL;
S122:对第二采样区间执行频域采样,获得不同频率下的频域特征参数组δ-C*-εr,其中,δ为介质损耗系数,C*为复电容,εr为复相对介电常数;
在一个可以实现的递进方案中,所述步骤S140具体包括:
S141:计算采样极化电流值IPOL与转换极化电流值I'POL的比例差值IDR-POL;
S142:计算采样去极化电流值IDEPOL与转换去极化电流值I'DEPOL的比例差值IDR-DEPOL;
否则,将采样极化电流值IPOL与采样去极化电流值IDEPOL评作为高精度参数。
转换极化电流值I'POL、转换去极化电流值I'DEPOL是对所述频域特征参数组δ-C*-εr进行频域-时域转换得到。
在另一个可以实现的递进方案中,所述步骤S140具体包括:
S1401:计算采样介质损耗系数δ与转换介质损耗系数δ'的正切差值tanδ-δ';
否则,将频域特征参数组δ-C*-εr作为高精度参数;
在本发明的另一个方面,提供一种高压套管状态的高精度参数分析系统,所述系统包括采样参数获取单元、采样参数转换单元、评估参数选择单元以及状态评估单元,各个单元具体实现功能如下:
所述采样参数获取单元,用于获得多个原始采样参数,所述多个原始采样参数包括采样极化电流值IPOL、采样去极化电流值IDEPOL以及频域特征参数组δ-C*-εr,其中,δ为介质损耗系数,C*为复电容,εr为复相对介电常数;
所述采样参数转换单元,用于对所述原始采样参数进行域间转换,获得多个转换采样参数;
所述高精度参数选择单元,基于所述多个转换采样参数与原始采样参数进行参数精度评估,基于评估结果选择目标评估参数;
所述状态评估单元基于所述评估参数选择单元选择的目标评估参数评估所述高压套管中绝缘的状态。
作为进一步的改进,所述系统还包括采样区间段确定单元;
所述采样区间段确定单元基于需要进行状态分析的高压套管的区间长度L确定M个采样接入端,并基于所述M个采样接入端确定N个采样区间,其中,L、M、N同时满足如下条件:
所述第一采样区间的长度L1与所述第二采样区间长度的L2满足如下条件:
所述采样参数获取单元包括时域采样单元与频域采样单元;
所述时域采样单元用于获取第一采样区间的采样极化电流值IPOL、采样去极化电流值IDEPOL;
所述频域采样单元用于获去第二采样区间的频域特征参数组δ-C*-εr;
所述第一采样区间和所述第二采样区间为N个采样区间中的连续两个采样区间。
所述采样参数转换单元,用于对所述原始采样参数进行域间转换,获得多个转换采样参数,具体包括:
所述采样参数转换单元包括时域-频域转换器和频域-时域转换器;
所述时域-频域转换器用于将采样极化电流值IPOL、采样去极化电流值IDEPOL进行时域-频域转换,获得转换介质损耗系数δ';
所述频域-时域转换器用于将频域特征参数组δ-C*-εr进行频域-时域转换,获得转换极化电流值I'POL、转换去极化电流值I'DEPOL;
所述评估参数选择单元基于所述多个转换采样参数与原始采样参数进行参数精度评估,基于评估结果选择目标评估参数,具体包括:
计算采样介质损耗系数δ与转换介质损耗系数δ'的正切差值tanδ-δ';
否则,将频域特征参数组δ-C*-εr作为所述目标评估参数;
本发明能够在获得多组多个不同域的高压套管监测数据之后,通过不同域别的数据相互转换和对照,判定有效的目标数据,基于有效目标数据进行高精度的状态分析,能够避免累计误差或者其他因素导致的状态评估不准确。
本发明的更多实施例和改进效果将结合附图和具体实施例进一步介绍。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的一种高压套管状态的高精度参数分析方法的主体流程示意图;
图2是图1所述方法的优选实施例示意图;
图3是图1所述方法的进一步优选实施例示意图;
图4是本发明一个实施例的一种高压套管状态的高精度参数分析系统的主体单元连接示意图;
图5是图4所述高压套管状态的高精度参数分析系统的进一步优选实施例示意图。
具体实施方式
下面,结合附图以及具体实施方式,对发明做出进一步的描述。
图1是本发明一个实施例的一种高压套管状态的高精度参数分析方法的主体流程示意图。
在图1中,所述方法包括标号S110-S150分别指代的高压套管采样区间确定步骤、采样参数获取步骤、参数交叉转换步骤、高精度参数选择步骤以及状态评估步骤。
其中,具体的步骤执行功能如下:
S110:高压套管采样区间确定步骤,用于确定所述高压套管的多个采样区间;
作为更具体的实施例,所述多个采样区间包括连续的第一采样区间和第二采样区间。
在具体实现中,发明人进一步考虑到频域采样参数和频域采样的融合性和转化性,以及每次采样的区段应当是连续的,不能在高压套管的目标测量区间段上相差太远,因此,本实施例进一步优选实施例为:
基于需要进行状态分析的高压套管的区间长度L确定M个采样接入端,并基于所述M个采样接入端确定N个采样区间,其中,L、M、N同时满足如下条件:
上述限定使得实施例进一步更加符合相关测量和采样场景以及数据归集和产生的客观规律。
S120:采样参数获取步骤,用于获取所述多个采样区间的多个原始采样参数;
S130:参数交叉转换步骤,用于对所述多个原始采样参数进行交叉转换,得到多个交叉转换参数;
S140:高精度参数选择步骤:基于所述原始采样参数与所述交叉转换参数的相互关系,确定高精度参数;
S150:状态评估步骤,基于高精度参数选择步骤确定的高精度参数,评估所述高压套管中绝缘的状态。
在图1基础上,参见图2。在图2中,示出所述方法的步骤S120进一步包括如下步骤:
S121:对所述第一采样区间执行时域采样,获得采样极化电流值IPOL与采样去极化电流值IDEPOL;
S122:对第二采样区间执行频域采样,获得不同频率下的频域特征参数组δ-C*-εr,其中,δ为介质损耗系数,C*为复电容,εr为复相对介电常数;
采样极化电流值IPOL与采样去极化电流值IDEPOL的采集原理介绍如下:
当在介质上施加直流阶跃电压U0评估方法时,介质内部流过的电流称为极化电流。极化电流是随时间逐渐减小并趋于稳定的电导电流,极化电流由三部分组成:电导电流、位移极化引起的瞬时充电电流和松弛极化引起的吸收电流,可表示为:
其中:
U0为外加直流电压,V;C0评估方法为电极间的几何电容,F;σ0为介质的直流电导率,s/m;评估方法ε0为真空相对介电常数,8.854×10-12F/m;ε∞为光频介电常数,(t)为冲击函数;f(t)为反映慢极化行为的响应函数;
当加压一段时间(tp)后将介质短接,在介质内部有去极化电流产生评估方法去极化电流与极化电流方向相反。评估方法此时不存在电导电流;
去极化电流可表示为
Idepol(t)=-C0U0[f(t-tp)-f(t)]。
以上关于去极化电流和极化电流的原理性介绍均为现有技术,
同样的,执行频域采样,获得不同频率下的频域特征参数组δ-C*-εr的具体方法原理,本领域技术人员也可以参见相关现有技术,在此不做进一步展开。
在实际应用中,采样去极化电流值IDEPOL为在去极化电流稳定为0之前的采样时间点获得的去极化电流值。
需要指出的是,在实际应用中,频域测试中的低频介电谱信息的获取需要耗费较长的时间,不利于在现场有限停电时间下进行测试,因而现有技术常采用时–频域转换的方法以时域测试代替低频段的频域测试,以达到缩短低频段测试时间的目的。
然而,本发明的另一个改进在于对于频域测试参数的获得,也不能完全依靠时–频域转换方法,因此同时执行了频域测试,但是为了避免耗时较长,本申请的频域测试区间的目标长度L2远小于时域测试区间的目标长度L1。
为此,在本实施例,进一步的优选实施例包括:
所述第一采样区间的长度L1与所述第二采样区间长度的L2满足如下条件:
所述步骤S130具体包括:
将所述多个原始采样参数中的部分原始时域采样数据转换为频域转换数据;
将所述多个原始采样参数中的部分原始频域采样数据转换为时域转换数据;
将所述频域转换数据与所述时域转换数据作为所述交叉转换参数。
图3则给出了所述方法的进一步优选实施例的步骤S140的具体实现形式,其中,在一个可以实现的递进方案中,图3所述的所述步骤S140具体包括:
S141:计算采样极化电流值IPOL与转换极化电流值I'POL的比例差值IDR-POL;
S142:计算采样去极化电流值IDEPOL与转换去极化电流值I'DEPOL的比例差值IDR-DEPOL;
否则,将采样极化电流值IPOL与采样去极化电流值IDEPOL评作为高精度参数。
在另一个可以实现的递进方案中,所述步骤S140具体包括(图3未示出):
S1401:计算采样介质损耗系数δ与转换介质损耗系数δ'的正切差值tanδ-δ';
否则,将频域特征参数组δ-C*-εr作为高精度参数;
为实现图1-图3所述的方法,图4-图5给出了一种高压套管状态的高精度参数分析系统的两个不同实施例。
在图4中,所述系统包括采样参数获取单元、采样参数转换单元、评估参数选择单元以及状态评估单元。
在图5中,所述系统包括采样区间段确定单元、采样参数获取单元、采样参数转换单元、评估参数选择单元以及状态评估单元,所述采样参数获取单元包括时域采样单元与频域采样单元。
各个单元具体实现功能如下:
所述采样参数获取单元,用于获得多个原始采样参数,所述多个原始采样参数包括采样极化电流值IPOL、采样去极化电流值IDEPOL以及频域特征参数组δ-C*-εr,其中,δ为介质损耗系数,C*为复电容,εr为复相对介电常数;
所述采样参数转换单元,用于对所述原始采样参数进行域间转换,获得多个转换采样参数;
所述高精度参数选择单元,基于所述多个转换采样参数与原始采样参数进行参数精度评估,基于评估结果选择目标评估参数;
所述状态评估单元基于所述评估参数选择单元选择的目标评估参数评估所述高压套管中绝缘的状态。
作为进一步的改进,所述系统还包括采样区间段确定单元;
所述采样区间段确定单元基于需要进行状态分析的高压套管的区间长度L确定M个采样接入端,并基于所述M个采样接入端确定N个采样区间,其中,L、M、N同时满足如下条件:
所述第一采样区间的长度L1与所述第二采样区间长度的L2满足如下条件:
所述采样参数获取单元包括时域采样单元与频域采样单元;
所述时域采样单元用于获取第一采样区间的采样极化电流值IPOL、采样去极化电流值IDEPOL;
所述频域采样单元用于获去第二采样区间的频域特征参数组δ-C*-εr;
所述第一采样区间和所述第二采样区间为N个采样区间中的连续两个采样区间。
所述采样参数转换单元,用于对所述原始采样参数进行域间转换,获得多个转换采样参数,具体包括:
所述采样参数转换单元包括时域-频域转换器和频域-时域转换器;
所述时域-频域转换器用于将采样极化电流值IPOL、采样去极化电流值IDEPOL进行时域-频域转换,获得转换介质损耗系数δ';
所述频域-时域转换器用于将频域特征参数组δ-C*-εr进行频域-时域转换,获得转换极化电流值I'POL、转换去极化电流值I'DEPOL;
所述评估参数选择单元基于所述多个转换采样参数与原始采样参数进行参数精度评估,基于评估结果选择目标评估参数,具体包括:
计算采样介质损耗系数δ与转换介质损耗系数δ'的正切差值tanδ-δ';
否则,将频域特征参数组δ-C*-εr作为所述目标评估参数;
本发明能够在获得多组多个不同域的高压套管监测数据之后,通过不同域别的数据相互转换和对照,判定有效的目标数据,基于有效目标数据进行高精度的状态分析,能够避免累计误差或者其他因素导致的状态评估不准确。
需要注意的是,本发明各个实施例涉及的“频域-时域”或者“时域-频域”转换均可以采用现有技术的各种方式实现,例如扩展Debye电路模型等效法和全电流Fourier变换法是较为常用的两种时–频域转换方法,现有的商业仪器美国Megger公司的IDAX便是采用全电流Fourier变换法进行时–频域转换,而Dirana绝缘介质诊断仪则时采用扩展Debye电路模型等效法。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。此外,本发明的各个实施例可以单独或者合并,解决其中一个或者多个技术问题,但是不要求每个实施例或者技术方案均解决所有技术问题。
本发明未特别明确的部分模块结构,以现有技术记载的内容为准。本发明在前述背景技术部分以及具体实施例部分提及的现有技术可作为本发明的一部分,用于理解部分技术特征或者参数的含义。本发明的保护范围以权利要求实际记载的内容为准。
Claims (2)
1.一种高压套管状态的高精度参数分析方法,所述方法包括如下步骤:
S110:高压套管采样区间确定步骤,用于确定所述高压套管的多个采样区间;
S120:采样参数获取步骤,用于获取所述多个采样区间的多个原始采样参数;
S130:参数交叉转换步骤,用于对所述多个原始采样参数进行交叉转换,得到多个交叉转换参数;
S140:高精度参数选择步骤:基于所述原始采样参数与所述交叉转换参数的相互关系,确定高精度参数;
S150:状态评估步骤,基于高精度参数选择步骤确定的高精度参数,评估所述高压套管中绝缘的状态;
其特征在于:
所述步骤S120包括时域参数采样与频域参数采样,所述多个原始采样参数包括时域采样数据与频域采样参数;
所述步骤S130具体包括:
将所述多个原始采样参数中的部分原始时域采样数据转换为频域转换数据;
将所述多个原始采样参数中的部分原始频域采样数据转换为时域转换数据;
将所述频域转换数据与所述时域转换数据作为所述交叉转换参数;
所述步骤S110中所述多个采样区间包括第一采样区间和第二采样区间;
步骤S120具体包括:
S121:对所述第一采样区间执行时域采样,获得采样极化电流值IPOL与采样去极化电流值IDEPOL;
S122:对第二采样区间执行频域采样,获得不同频率下的频域特征参数组δ-C*-εr,其中,δ为介质损耗系数,C*为复电容,εr为复相对介电常数;
所述第一采样区间的长度L1与所述第二采样区间长度的L2满足如下条件:
所述步骤S140具体包括:
S141:计算采样极化电流值IPOL与转换极化电流值I′POL的比例差值IDR-POL;
S142:计算采样去极化电流值IDEPOL与转换去极化电流值I′DEPOL的比例差值IDR-DEPOL;
否则,将采样极化电流值IPOL与采样去极化电流值IDEPOL评作为高精度参数;
转换极化电流值I′POL、转换去极化电流值I′DEPOL是对所述频域特征参数组δ-C*-εr进行频域-时域转换得到。
2.一种高压套管状态的高精度参数分析系统,所述系统包括采样参数获取单元、采样参数转换单元、评估参数选择单元以及状态评估单元,其特征在于:
所述采样参数获取单元,用于获得多个原始采样参数,所述多个原始采样参数包括采样极化电流值IPOL、采样去极化电流值IDEPOL以及频域特征参数组δ-C*-εr,其中,δ为采样介质损耗系数,C*为复电容,εr为复相对介电常数;
所述采样参数转换单元,用于对所述原始采样参数进行域间转换,获得多个转换采样参数;
所述评估参数选择单元,基于所述多个转换采样参数与原始采样参数进行参数精度评估,基于评估结果选择目标评估参数;
所述状态评估单元基于所述评估参数选择单元选择的目标评估参数评估所述高压套管中绝缘的状态;
所述系统还包括采样区间段确定单元;
所述采样区间段确定单元基于需要进行状态分析的高压套管的区间长度L确定M个采样接入端,并基于所述M个采样接入端确定N个采样区间,其中,L、M、N同时满足如下条件:
所述采样参数获取单元包括时域采样单元与频域采样单元;
所述时域采样单元用于获取第一采样区间的采样极化电流值IPOL、采样去极化电流值IDEPOL;
所述频域采样单元用于获去第二采样区间的频域特征参数组δ-C*-εr;
所述第一采样区间和所述第二采样区间为N个采样区间中的连续两个采样区间;
所述第一采样区间的长度L1与所述第二采样区间长度的L2满足如下条件:
所述采样参数转换单元,用于对所述原始采样参数进行域间转换,获得多个转换采样参数,具体包括:
所述采样参数转换单元包括时域-频域转换器和频域-时域转换器;
所述时域-频域转换器用于将采样极化电流值IPOL、采样去极化电流值IDEPOL进行时域-频域转换,获得转换介质损耗系数δ';
所述频域-时域转换器用于将频域特征参数组δ-C*-εr进行频域-时域转换,获得转换极化电流值I′POL和转换去极化电流值I′DEPOL;
所述评估参数选择单元基于所述多个转换采样参数与原始采样参数进行参数精度评估,基于评估结果选择目标评估参数,具体包括:
计算采样介质损耗系数δ与转换介质损耗系数δ'的正切差值tanδ-δ';
否则,将频域特征参数组δ-C*-εr作为所述目标评估参数;
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