本發(fā)明涉及變壓器油紙絕緣狀態(tài)檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種不同溫度下變壓器油紙絕緣頻域介損積分的歸算方法。
背景技術(shù)：
：電力變壓器作為電能傳輸和配送過程中的核心設(shè)備，其運(yùn)行狀況與整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性緊密相關(guān)。變壓器主絕緣系統(tǒng)的主要組成部分為油紙絕緣系統(tǒng)。在變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，由于受到機(jī)械、水分、化學(xué)、熱、電等多種因素的影響，油紙絕緣系統(tǒng)會(huì)逐漸劣化，從而導(dǎo)致油紙絕緣性能下降。傳統(tǒng)診斷變壓器油紙絕緣老化狀態(tài)的試驗(yàn)方法主要有油中酸值分析、糠醛含量分析、溶解氣體分析以及絕緣紙聚合度分析等。然而，在實(shí)際操作過程中，這幾種方法會(huì)對(duì)油紙絕緣系統(tǒng)造成不同程度的損害，其評(píng)估準(zhǔn)確性也會(huì)受到多種因素的影響。隨著專家學(xué)者的不斷研究，目前以電介質(zhì)極化為理論基礎(chǔ)的評(píng)估變壓器油紙絕緣老化狀態(tài)的新型無損診斷技術(shù)引起越來越多的關(guān)注，并得到了廣泛應(yīng)用。作為一種油紙絕緣老化狀態(tài)診斷的無損檢測(cè)手段，頻域介電譜法具有抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量頻率范圍廣、攜帶信息豐富等特點(diǎn)。它可以檢測(cè)變壓器的老化程度、紙中水分含量等重要信息，同時(shí)也可以方便地用于變壓器的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。該方法使用交流低壓電源，通過改變其測(cè)量頻率，獲取不同頻率下的復(fù)電容和介質(zhì)損耗，并獲取這些特征量隨頻率變化的函數(shù)曲線。研究表明，復(fù)電容、介電常數(shù)、介電損耗等曲線的不同部分包含著絕緣油和絕緣紙的不同信息，通過分析不同條件下曲線各段的變化情況，確定各段與油紙絕緣系統(tǒng)狀態(tài)信息的關(guān)系，就可以對(duì)變壓器油紙絕緣狀態(tài)進(jìn)行診斷。目前，應(yīng)用頻域介電譜法評(píng)估溫度對(duì)油紙絕緣系統(tǒng)的影響多以實(shí)驗(yàn)測(cè)得的介質(zhì)損耗或復(fù)電容頻域介電譜來進(jìn)行，該方法不能夠直觀的呈現(xiàn)出溫度對(duì)油紙絕緣系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果的影響。為了能夠更好地將頻域介電譜法應(yīng)用到實(shí)際工程中,細(xì)化并更清楚的掌握溫度對(duì)油紙絕緣系統(tǒng)頻域介電響應(yīng)測(cè)試的影響,更準(zhǔn)確的分析不同環(huán)境溫度下變壓器油紙絕緣系統(tǒng)頻域介電響應(yīng)的測(cè)試結(jié)果,急需進(jìn)一步研究溫度對(duì)變壓器油紙絕緣系統(tǒng)頻域介電響應(yīng)測(cè)試結(jié)果的影響特性，因此需要提出一個(gè)新的方法從而將不同溫度下的頻域介電測(cè)試結(jié)果轉(zhuǎn)化到同一函數(shù)表達(dá)式內(nèi)，并通過該函數(shù)表達(dá)式分析不同環(huán)境溫度下的頻域介電響應(yīng)測(cè)試結(jié)果。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)不同溫度環(huán)境對(duì)變壓器油紙絕緣系統(tǒng)頻域介電響應(yīng)測(cè)試結(jié)果影響的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種不同溫度下變壓器油紙絕緣頻域介損積分的歸算方法。本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種不同溫度下變壓器油紙絕緣頻域介損積分的歸算方法，包括以下步驟：(1)：搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與油紙絕緣水分和老化試品的制備，并在不同溫度下對(duì)試品進(jìn)行頻域介電譜測(cè)量；(2)：選取油紙絕緣水分和老化試品頻域介電譜的敏感頻段，建立介質(zhì)損耗積分方程，并求解得到兩種試品在所取頻域內(nèi)的介質(zhì)損耗積分面積變化曲線；(3)：在頻率10hz、0.1hz處油紙絕緣水分和老化試品介質(zhì)損耗積分面積有最大值，并以介質(zhì)損耗積分面積最大值為特征參量；(4)：將測(cè)量溫度與介質(zhì)損耗積分面積最大值，通過最小二乘法進(jìn)行擬合得到兩者的關(guān)系曲線，并得到相關(guān)擬合函數(shù)表達(dá)式；(5)通過得到的擬合函數(shù)表達(dá)式，分析不同溫度環(huán)境下油紙絕緣系統(tǒng)頻域介電響應(yīng)的測(cè)試結(jié)果。所述步驟(1)中，油紙絕緣水分試品絕緣紙板的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.7％，老化試品的熱老化時(shí)間為49天，試品的受潮和熱老化程度都屬于中等，有利于提高頻域介電譜測(cè)量的精確度。所述步驟(2)中，對(duì)步驟(1)測(cè)得的油紙絕緣水分和老化試品的頻域介電譜進(jìn)行觀察分析，發(fā)現(xiàn)兩種試品的介電頻譜敏感頻段不同，分別選取0.1mhz-10hz和0.1mhz-0.1hz兩個(gè)介電頻段建立介質(zhì)損耗積分方程，其中油紙絕緣水分和老化試品的介質(zhì)損耗積分方程如下式所示：其中tanδ(f)為某頻率處的介質(zhì)損耗因數(shù)；smc為油紙絕緣水分試品在某頻率f處試品介質(zhì)損耗積分面積值，頻率f在0.1mhz-10hz之間；sdp為油紙絕緣老化試品在某頻率f處試品介質(zhì)損耗積分面積值，頻率f在0.1mhz-0.1hz之間。所述步驟(3)中，根據(jù)步驟(2)建立的介質(zhì)損耗積分面積方程可知：在頻率10hz、0.1hz處油紙絕緣水分和老化試品介質(zhì)損耗積分面積有最大值，以介質(zhì)損耗積分面積最大值為特征參量，因其為某一具體數(shù)值，故更能準(zhǔn)確反映油紙絕緣系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)。所述步驟(4)中，油紙絕緣水分和老化試品介質(zhì)損耗積分面積最大值，會(huì)隨著溫度的升高而增大，利用最小二乘法將溫度與介質(zhì)損耗積分面積最大值進(jìn)行擬合得到兩者相關(guān)的擬合曲線和擬合函數(shù)表達(dá)式，且擬合優(yōu)度高達(dá)0.99，其中油紙絕緣水分與老化試品的擬合函數(shù)表達(dá)式如下所示：smcmax＝36.96*exp(-0.05231*t)+6.185*exp(0.03923*t)(3)sdpmax＝5.445*exp(-0.07689*t)+0.4209*exp(0.04465*t)(4)其中smcmax為水分試品介質(zhì)損耗積分面積最大值，sdpmax為老化試品介質(zhì)損耗積分面積最大值，t為測(cè)量溫度。所述步驟(5)中，根據(jù)步驟(4)得到的擬合曲線，該曲線橫坐標(biāo)為溫度，縱坐標(biāo)為介質(zhì)損耗積分面積最大值。本發(fā)明將不同溫度下頻域介電特征參量轉(zhuǎn)化為同一與溫度相關(guān)的函數(shù)表達(dá)式內(nèi),有利于更準(zhǔn)確的分析不同環(huán)境溫度下變壓器油紙絕緣系統(tǒng)頻域介電響應(yīng)的測(cè)試結(jié)果。通過油紙絕緣水分和老化試品模擬變壓器的受潮和老化狀態(tài)，而不是只對(duì)受潮或老化某一方面進(jìn)行模擬研究，這樣更能夠全面的了解不同溫度環(huán)境下的變壓器油紙絕緣系統(tǒng)頻域介電相應(yīng)測(cè)量結(jié)果。應(yīng)用絕緣診斷儀idax-300分別對(duì)水分和老化試品進(jìn)行頻域介電譜測(cè)量，通過分析油紙絕緣系統(tǒng)在受潮和老化狀態(tài)下溫度對(duì)其的影響情況，從而全面了解不同溫度環(huán)境對(duì)變壓器油紙絕緣系統(tǒng)在受潮和熱老化狀態(tài)下頻域響應(yīng)測(cè)試結(jié)果的影響。對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)的油紙絕緣水分和老化試品頻域介電譜進(jìn)行分析，選取不同的頻段建立積分方程，區(qū)分水分和熱老化在不同測(cè)量溫度下對(duì)油紙絕緣系統(tǒng)的影響。本發(fā)明一種不同溫度下變壓器油紙絕緣頻域介損積分的歸算方法，有益效果如下：(1)本發(fā)明中通過提取試品介質(zhì)損耗積分面積最大值作為特征參量，并將不同溫度下變壓器油紙絕緣頻域介電特征參量轉(zhuǎn)化為同一函數(shù)表達(dá)式，該方法能夠直觀的觀察溫度對(duì)油紙絕緣系統(tǒng)的影響，有利于更準(zhǔn)確的分析不同環(huán)境溫度下變壓器油紙絕緣系統(tǒng)頻域介電響應(yīng)的測(cè)試結(jié)果。(2)本發(fā)明分別對(duì)油紙絕緣水分和老化試品進(jìn)行頻域介電譜測(cè)量，并提取水分和老化試品各自的介質(zhì)損耗積分面積最大值，從受潮和熱老化兩種狀態(tài)下分析溫度對(duì)油紙絕緣系統(tǒng)的影響，從而全面的分析不同環(huán)境溫度對(duì)變壓器油紙絕緣系統(tǒng)頻域介電相應(yīng)測(cè)試結(jié)果的影響。附圖說明圖1為本發(fā)明的流程示意圖。圖2為油紙絕緣水分試品在五種不同測(cè)量溫度下的介質(zhì)損耗頻域介電譜圖像。圖3為油紙絕緣老化試品在五種不同測(cè)量溫度下的介質(zhì)損耗頻域介電譜圖像。圖4為油紙絕緣系統(tǒng)三電極實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為油紙絕緣水分試品介質(zhì)損耗積分面積與在指定頻域內(nèi)的相關(guān)變化曲線圖。圖6為油紙絕緣老化試品介質(zhì)損耗積分面積與在指定頻域內(nèi)的相關(guān)變化曲線圖。圖7為油紙絕緣水分試品介質(zhì)損耗積分面積最大值與測(cè)量溫度的擬合曲線圖。圖8為油紙絕緣老化試品介質(zhì)損耗積分面積最大值與測(cè)量溫度的擬合曲線圖。具體實(shí)施方式一種不同溫度下變壓器油紙絕緣頻域介損積分的歸算方法，包括以下步驟：步驟(1)：在實(shí)驗(yàn)室制備油紙絕緣水分與老化樣本，其中所用材料為變壓器25號(hào)絕緣油，普通變壓器絕緣紙，直徑為130mm；水分試品的水分含量為2.7％，老化試品的老化天數(shù)為21天，并完成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建工作；對(duì)于水分試品的制備，首先通過精密的稱重儀器分別對(duì)五張絕緣紙板進(jìn)行稱重保證其質(zhì)量基本相等；將5張絕緣紙放入干燥箱內(nèi)在90度下干燥48小時(shí)；干燥完畢后，對(duì)絕緣紙板進(jìn)行稱重，質(zhì)量記為ma(5張絕緣紙板干燥后的總質(zhì)量)；將稱重后的五張絕緣紙攤開置于空氣中使其進(jìn)行自然均勻吸潮，吸潮適當(dāng)時(shí)間后再次通過精密的稱重儀器對(duì)其稱重，質(zhì)量記為mb(5張絕緣紙板吸潮后的總質(zhì)量)；最后將五張吸潮完畢后的絕緣紙板放入盛有絕緣油的容器中充分浸漬48小時(shí)。其中絕緣紙板中水分含量如式(3)所示，由此可得絕緣紙板的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并記為mmc，在本發(fā)明中絕緣紙板的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.7％。對(duì)于老化試品的制備，與水分試品制備相同，首先通過精密的稱重儀器對(duì)分別五張絕緣紙板進(jìn)行稱重保證其質(zhì)量基本相等；將5張絕緣紙放入干燥箱內(nèi)在90度下干燥48小時(shí)；干燥完畢后，將五張絕緣紙板放入盛有絕緣油的容器中充分浸漬48小時(shí)；將油紙絕緣系統(tǒng)置于恒溫老化箱中進(jìn)行加速熱老化，持續(xù)加熱不同時(shí)間可得到不同老化狀態(tài)的油紙絕緣試品。在發(fā)明中老化試品的老化時(shí)間為21天。步驟(2)：利用絕緣診斷儀idax-300對(duì)制備的水分和老化試品分別在5種不同的溫度下進(jìn)行頻域介電譜測(cè)量，電壓源為140v低壓交流電源，測(cè)量溫度分別為30℃、35℃、40℃、45℃、50℃。步驟(3)：分別對(duì)油紙絕緣水分和老化試品頻域介電譜建立利用介質(zhì)損耗積分面積方程，通過測(cè)量的多組油紙絕緣水分和老化試品的介質(zhì)損耗頻域介電譜建立方程如下所示:其中tanδ(f)為某頻率處的介質(zhì)損耗因數(shù)；smc為水分試品在某頻率f處試品介質(zhì)損耗積分面積值(頻率f在0.1mhz-10hz之間)；sdp為老化試品在某頻率f處試品介質(zhì)損耗積分面積值(頻率f在0.1mhz-0.1hz之間)。步驟(4)：利用matlab軟件對(duì)所建立的油紙絕緣水分和老化試品介質(zhì)損耗積分面積分別進(jìn)行求解，分別得到油紙絕緣水分與老化試品在5種測(cè)量溫度下介質(zhì)損耗積分面積隨頻率變化的關(guān)系曲線。步驟(5)：根據(jù)得到的油紙絕緣水分與老化試品在5種測(cè)量溫度下介質(zhì)損耗積分面積隨頻率變化的關(guān)系曲線，其中油紙絕緣水分和老化試品分別在頻率10hz、0.1hz處有介質(zhì)損耗積分面積最大值，以介質(zhì)損耗積分面積最大值為特征參量，通過最小二乘法對(duì)介質(zhì)損耗積分面積最大值與測(cè)量溫度進(jìn)行擬合得到兩者相關(guān)擬合曲線和擬合函數(shù)表達(dá)式。smcmax＝36.96*exp(-0.05231*t)+6.185*exp(0.03923*t)(8)sdpmax＝5.445*exp(-0.07689*t)+0.4209*exp(0.04465*t)(9)其中smcmax為水分試品介質(zhì)損耗積分面積最大值，sdpmax為老化試品介質(zhì)損耗積分面積最大值，t為測(cè)量溫度。所述的不同溫度下變壓器油紙絕緣頻域介電特征參量轉(zhuǎn)化為同一函數(shù)表達(dá)式的方法，其特征在于，應(yīng)用絕緣診斷儀idax-300分別對(duì)水分和老化試品進(jìn)行頻域介電譜測(cè)量，通過本發(fā)明提出的方法分析油紙絕緣系統(tǒng)在受潮和老化狀態(tài)下溫度對(duì)其的影響情況，從而全面了解不同溫度環(huán)境對(duì)變壓器油紙絕緣系統(tǒng)在受潮和熱老化狀態(tài)下頻域響應(yīng)測(cè)試結(jié)果的影響。所述的不同溫度下變壓器油紙絕緣頻域介電特征參量轉(zhuǎn)化為同一函數(shù)表達(dá)式的方法，其特征在于，對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)的油紙絕緣水分和老化試品頻域介電譜進(jìn)行分析，選取不同的頻段建立積分方程，區(qū)分水分和熱老化在不同測(cè)量溫度下對(duì)油紙絕緣系統(tǒng)的影響。實(shí)施例：如圖1所示，本發(fā)明提供的將不同溫度下變壓器油紙絕緣頻域介電特征參量轉(zhuǎn)化為同一與溫度相關(guān)函數(shù)表達(dá)式的方法，通過油紙絕緣水分和老化試品兩種試品來檢驗(yàn)不同測(cè)量溫度對(duì)油紙絕緣系統(tǒng)的影響，從而更準(zhǔn)確的分析不同環(huán)境溫度對(duì)變壓器油紙絕緣系統(tǒng)頻域介電響應(yīng)的測(cè)試結(jié)果的影響。其具體步驟如下：1:在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建和油紙絕緣水分和老化試品的制備，為減小實(shí)驗(yàn)誤差每張絕緣紙板的質(zhì)量基本相等，本發(fā)明中油紙絕緣水分試品中絕緣紙板的水分含量為2.7％，油紙絕緣老化試品的老化時(shí)間為21天。2:利用絕緣診斷儀idax-300分別對(duì)制備的油紙絕緣水分和老化試品進(jìn)行頻域介電譜測(cè)量，且測(cè)量溫度分別為30℃、35℃、40℃、45℃、50℃，所得油紙絕緣水分和老化試品的頻域介電譜圖像如圖2、3所示，其中所加電壓源為交流低壓電源140v、頻率測(cè)量范圍為0.1mhz-1khz；為避免受到殘余電荷等因素的影響，測(cè)量之前需將裝有油紙絕緣試品的三電極實(shí)驗(yàn)裝置，如圖4所示。其三相引出端短接并通過接地短路放電釋放殘余電荷，并且盡量保持測(cè)量時(shí)周圍環(huán)境溫度穩(wěn)定、空氣濕度小。通過對(duì)圖2、3進(jìn)行研究觀察發(fā)現(xiàn)，油紙絕緣水分試品在0.1mhz-10hz范圍內(nèi)對(duì)溫度比較敏感，而油紙絕緣老化試品在0.1mhz-0.1hz范圍內(nèi)對(duì)溫度比較敏感，故分別對(duì)油紙絕緣水分和老化試品建立介質(zhì)損耗積分面積方程，所建立的油紙絕緣水分和老化試品介質(zhì)損耗積分面積的方程如下式所示：其中tanδ(f)為某頻率處的介質(zhì)損耗因數(shù)；smc為水分試品在某頻率f處試品介質(zhì)損耗積分面積值，頻率f在0.1mhz-10hz之間；sdp為老化試品在某頻率f處試品介質(zhì)損耗積分面積值，頻率f在0.1mhz-0.1hz之間。3:利用matlab軟件對(duì)所建立的油紙絕緣水分和老化試品介質(zhì)損耗積分面積分別進(jìn)行求解，分別得到油紙絕緣水分與老化試品在5種測(cè)量溫度下介質(zhì)損耗積分面積隨頻率變化的關(guān)系曲線，最終得到的圖像如圖5、6所示；4:根據(jù)得到油紙絕緣水分與老化試品在5種測(cè)量溫度下介質(zhì)損耗積分面積隨頻率變化的關(guān)系曲線，其中油紙絕緣水分和老化試品分別在頻率10hz、0.1hz處有介質(zhì)損耗積分面積最大值。水分試品在10hz頻率處介質(zhì)損耗積分面積有最大值，且每個(gè)測(cè)量溫度t所對(duì)應(yīng)的試品介質(zhì)損耗積分面積最大值如表1所示。表1油紙絕緣水分試品介質(zhì)損耗積分面積最大值對(duì)應(yīng)的測(cè)量溫度測(cè)量溫度/℃3035404550最大積分面積/％27.7830.2634.3939.5746.7老化試品在0.1hz頻率處介質(zhì)損耗積分面積有最大值，且每個(gè)測(cè)量溫度t所對(duì)應(yīng)的試品介質(zhì)損耗積分面積最大值如表2所示。表2油紙絕緣老化試品介質(zhì)損耗積分面積最大值對(duì)應(yīng)的測(cè)量溫度測(cè)量溫度/℃3035404550最大積分面積/％2.1482.3822.7553.3154.0395:通過表1、2中每個(gè)測(cè)量溫度所對(duì)應(yīng)的介質(zhì)損耗積分面積最大值的數(shù)據(jù)，并以介質(zhì)損耗積分面積最大值為特征參量，通過最小二乘法對(duì)介質(zhì)損耗積分面積最大值與測(cè)量溫度進(jìn)行擬合得到兩者的擬合曲線圖像，如圖7、8所示分別為油紙絕緣水分和老化試品介質(zhì)損耗積分面積與測(cè)量溫度的擬合關(guān)系曲線，相應(yīng)的擬合函數(shù)表達(dá)式如下式所示:smcmax＝36.96*exp(-0.05231*t)+6.185*exp(0.03923*t)(12)sdpmax＝5.445*exp(-0.07689*t)+0.4209*exp(0.04465*t)(13)其中smcmax為水分試品介質(zhì)損耗積分面積最大值，sdpmax為老化試品介質(zhì)損耗積分面積最大值，t為測(cè)量溫度。6:通過得到的擬合函數(shù)表達(dá)式，在特定頻域內(nèi)油紙絕緣水分和老化試品的介質(zhì)損耗積分面積最大值與測(cè)試溫度呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系。由油紙絕緣水分和老化試品介質(zhì)損耗積分面積最大值與測(cè)量溫度的擬合關(guān)系曲線圖7、8可知，隨著溫度的升高，油紙絕緣水分和老化試品介質(zhì)損耗積分面積最大值逐漸增大，且增長(zhǎng)斜率不斷增大。這主要是因?yàn)椋航^緣油紙的介質(zhì)損耗主要包括電導(dǎo)損耗，界面極化損耗和偶極轉(zhuǎn)向極化損耗，隨著溫度的升高使得導(dǎo)電粒子平均動(dòng)能增大，分子熱運(yùn)動(dòng)能力和轉(zhuǎn)向能力增強(qiáng)，從而使得油紙絕緣試品介質(zhì)損耗及介質(zhì)損耗增長(zhǎng)速率逐漸增大。通過該方法可以對(duì)待測(cè)油紙絕緣試品進(jìn)行頻域介電譜測(cè)量，將不同溫度下測(cè)量得到的頻域介電譜轉(zhuǎn)化為溫度與介質(zhì)損耗積分面積最大值的擬合函數(shù)表達(dá)式和擬合曲線，通過該方法分析并預(yù)測(cè)溫度對(duì)變壓器油紙絕緣系統(tǒng)的影響。當(dāng)前第1頁12