[发明专利]一种基于FDS的油纸电容式套管串联极化模型建模方法

说明书

本发明公开了一种基于FDS的油纸电容式套管串联极化模型建模方法，它包括：步骤1、通过一个电容和一个电阻并联来等效油纸电容式套管的每层电容介质；步骤2、通过一个电容和一个电阻串联的支路来模拟每层电容介质的松弛极化现象，在步骤1的基础上再并联一个RC串联支路来等效每层电介质的松弛极化过程，从而得到油纸电容式套管每层的极化电路模型；步骤3、将步骤2得到的油纸电容式套管每层的极化电路模型n个并联在一起，得到油纸电容式套管串联极化模型；解决了现有技术针对油纸电容式套管油建模时域介电谱图易受环境噪声干扰导致模型参数估计不够准确的问题。

技术领域：

本发明属于电力变压器油纸电容式套管建模技术，尤其涉及一种基于FDS的油纸电容式套管串联极化模型建模方法。

背景技术：

油纸电容式套管是电力变压器的重要载流元件，其作为变压器内绝缘与外部电网连接的枢纽，由于长时间受过电压、机械压力、热应力及受潮等多因素的联合作用，电气、机械性能将逐渐劣化，并进一步引发绝缘故障，直接危及变压器的安全运行及供电可靠性，因此准确评估油纸电容式套管的绝缘状态对保证电网的安全稳定运行具有重要的意义。

建立油纸电容式套管绝缘等效电路模型是分析套管绝缘状态的重要途径与方法。油纸电容式套管在运行过程中，绝缘老化、受潮导致绝缘状态发生改变，对应于等效电路模型参数发生变化，即绝缘介质状态的变化能够在其等效电路参数的变化上进行反映，因此，搭建准确的油纸电容式套管绝缘等效电路模型是绝缘状态特性分析的基础。目前国内外针对油纸绝缘结构等效模型展开了相关研究，大多集中在Maxwell模型、Cole-Cole模型和扩展德拜模型及其衍生模型。研究表明，Maxwell模型能准确模拟介质的界面极化过程，但其未对转向极化和热离子极化过程做出合理解释，在应用于严重老化的油纸绝缘设备时具有一定的局限性；Cole-Cole模型虽具有合理的物理意义，但其不具备电路特征，模型参量不便于计算；扩展德拜模型利用多条RC串联支路来解释油纸绝缘复合结构不同弛豫时间下的介电响应过程，但其对于介质内部复杂的界面极化过程描述不足。且上述模型未充分考虑具体实际的套管绝缘结构，故不能真实反映油纸电容式套管的绝缘状态。此外，目前多数建模研究基于时域回复电压法(Recovery Voltage Method,RVM)或极化去极化电流法(Polarization and Depolarization Current,PDC)进行参数辨识，而时域谱图易受时域噪声的干扰及测量信号的精度限制，从而影响等效模型参数辨识的准确性。

发明内容：

本发明要解决的技术问题：提供一种基于FDS的油纸电容式套管串联极化模型建模方法，以解决现有技术针对油纸电容式套管油建模大多基于时域介电响应—RVM和PDC曲线进行等效模型参数辨识，而时域介电谱图易受环境噪声干扰导致模型参数估计不够准确等问题，提出通过频域介电谱FDS曲线建立油纸电容式套管绝缘等效模型，能有效解决时域谱图抗干扰能力不足的问题。

本发明技术方案：

一种基于FDS的油纸电容式套管串联极化模型建模方法，它包括：

步骤1、通过一个电容和一个电阻并联来等效油纸电容式套管的每层电容介质；

步骤2、通过一个电容和一个电阻串联的支路来模拟每层电容介质的松弛极化现象，在步骤1的基础上再并联一个RC串联支路来等效每层电介质的松弛极化过程，从而得到油纸电容式套管每层的极化电路模型；

步骤3、将步骤2得到的油纸电容式套管每层的极化电路模型n个并联在一起，得到油纸电容式套管串联极化模型；n为油纸电容式套管的绝缘层数量。

所述油纸电容式套管串联极化模型的参数辨识方法，它包括：

步骤2.1、首先对油纸电容式套管开展频域介电谱测试，将频域介电谱测试仪的黄色高压引线接套管的导电杆，红色测量引线接末屏，套管法兰和油箱同时接地，频域介电谱测试仪接地；频域介电谱测试仪参数设置为：电压幅值200V，频率范围1mHz～1kHz；