[发明专利]一种油纸绝缘套管芯体的介电参数多分区反演方法有效

专利信息
申请号: 202211721244.X 申请日: 2022-12-30
公开(公告)号: CN116151064B 公开(公告)日: 2023-08-01
发明(设计)人: 杨峰;唐超;周渠 申请(专利权)人: 西南大学
主分类号: G06F30/23 分类号: G06F30/23
代理公司: 北京同恒源知识产权代理有限公司 11275 代理人: 廖曦
地址: 400715*** 国省代码: 重庆;50
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摘要:
搜索关键词: 一种 油纸 绝缘 管芯 参数 分区 反演 方法
【权利要求书】:

1.一种油纸绝缘套管芯体的介电参数多分区反演方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:

S1:设计一个对应于真实套管的油纸绝缘套管模型,该套管模型的多个芯体极板带有引出端子,直接和外界测量装置相连;同时,采用多物理场分析软件,建立该套管模型的有限元分析模型;

S2:将套管模型中的芯体进行人工吸潮处理,得到具有不同水分分布的电容芯子;

S3:将电容芯子的导杆与大电流发生器相连,使得套管导杆流过不同大小的电流,用以模拟真实套管在运行中承受的负荷电流,并将套管置于可控温的温度箱中;通过调节负荷电流大小及温度箱的温度,控制套管中产生不同的温度场分布;

S4:采用介电响应测试仪,对S2制备的具有不同水分分布的电容芯子,在S3设定的温度分布情况下,在套管的全局端口进行频域介电响应FDS测量,分析不同的水分及温度分布对套管全局介电响应的影响规律;

S5:以电容芯体中的电容极板为分区,将电容芯体的引出端子进行排列组合,组成一系列n个子端口,分别测量各子端口的介电响应;

S6:对应于S4的全局端口,以及S5组合而成的各子分区端口,基于修正的Cole-Cole模型参量分别构建各自的介电变量集Xn:[ε,Δε,τ,σ,σho,γ],并采用该变量集对芯体全域,以及每一子分区的复介电常数进行表达:

其中,γ、n分别代表极化指数修正项;τ表示弛豫时间常数;σ、σho分别代表电导和跳跃电导;ε,Δε分别代表光频介电常数与介电常数增量;

S7:基于S1建立的有限元分析模型,开展宽频介电响应分析协同准静态场扫频分析,在仿真中改变各子端口间的介电变量,仿真计算得出对应的一系列全局端口介电变量,并结合此种情况下设定的各分区介电变量,组成分区模式研究的样本空间S;

S8:在样本空间S中,将主端口,以及各子端口的介电参量Xn进行相关性分析,相关性最高的几组介电参量X1…Xk对应的分区1…分区k为套管芯体非均匀受潮的最佳子分区组合模式,1≤k≤n;

S9:在S8确定的在最佳分区模式基础上,采用正交数值试验设计方法,基于极差分析对比X1…Xk中的不同介电变量组合对主端口变量的影响程度,并计算敏感性指标,确定出X1…Xk中的待反演变量;

S10:在S8确认的分区组合方式,以及S9确认的待反演变量的基础上,分别建立子分区及全局端口的介电参数反演逆问题模型,以非支配排序的多目标遗传算法NSGA-II同RBF神经网络的联合应用方法求解上述模型,建立水分分布-分区视在介电变量的首级映射关系模型,并以S1建立的套管限元分析模型,建立分区视在介电变量-大尺寸全局介电响应的次级映射模型;

S11:在S4-S9代表的正问题方向上,将S10中各子分区根据实测介电谱反演出的介电变量设定在S1的套管有限元模型中,进行有限元扫频分析,计算得出全局端口的介电响应,将其同全局端口的实测介电响应进行对比,获得次级映射的正向传递误差特性;

S12:S9所代表的逆问题方向上,对套管油纸绝缘在不同空间分区内取样绝缘纸,并采油样,采用宽频介电响应分析仪在对应分区平均温度下分别对纸样及油样进行介电响应测试,对次级映射特性进行试验验证;采用卡尔费休水分测试仪分别测试油浸纸及绝缘油中水分含量,对首级映射关系进行试验验证,对比分析两部分映射关系在不同温度及水分分布下的逆问题误差变化特性,验证本方法的正确性;

S13:根据反演出的各分区介电变量,基于油纸绝缘样本得出的微水含量-介电参量关系式,推断不同区域的微水含量,从而对套管芯体的非均匀受潮分布情况进行诊断和评估。

2.根据权利要求1所述的一种油纸绝缘套管芯体的介电参数多分区反演方法,其特征在于:所述S2具体为:首先将未吸潮之前的芯体称重,吸潮一段时间后,通过控制增重从而确定电容芯子的水分含量质量分数;吸潮完成后,将套管芯体置于温度箱中,调节不同的温度,进行水分扩散;通过控制芯体的吸水量、温度、恒温时间,控制套管芯体产生不同的水分分布。

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