融合时域介质响应特征量的油纸绝缘变压器受潮状态检测方法研究

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油浸式变压器是电力系统的关键设备,变压器一旦发生故障,将造成电网严重的停电事故。据相关研究表明,变压器故障的主要原因是其内部绝缘材料老化受潮引起的绝缘故障造成的,并且油纸绝缘受潮会导致其击穿电压下降,容易造成变压器故障。因此,准确、及时检测油纸绝缘受潮状态对保障电力系统的可靠供电具有重要意义。本课题受国家自然科学基金资助项目《基于电路分析法和恢复电压响应的油纸绝缘老化诊断方法(61174117)》资助,以变压器油纸绝缘受潮状态为研究点,基于时域介质响应理论,采用信号流图法辨识油纸绝缘极化等效电路参数,构建油纸绝缘扩展德拜等效电路模型;深入剖析时域介质响应特征量与绝缘受潮状态的关系,提出一种基于熵权与灰色关联分析的油纸绝缘受潮状态综合检测方法。本文研究的主要工作如下:(1)深入分析变压器油纸绝缘受潮机理,基于时域介质响应理论与油纸绝缘系统受潮造成的极化特性变化规律,应用去极化电流二次微分时域谱线的局部峰值点个数确定油纸绝缘扩展德拜模型的极化支路数,以此得到油纸绝缘等效电路模型的拓扑结构。(2)从油纸绝缘时域介质响应测量的去极化过程出发,引入信号流图理论分析油纸绝缘去极化特性,利用信号流图Mason公式计算去极化阶段油纸绝缘极化支路传输增益,并通过极化支路传输增益求解极化等效电路参数,构建油纸绝缘扩展德拜等效电路模型。最后通过应用实例验证基于信号流图法的油纸绝缘等效电路参数辨识的准确性和可信性。(3)通过深入研究油纸绝缘去极化驰豫过程发现,去极化电荷量表征油纸绝缘极化强度及存储电荷的能力,极化支路数体现了驰豫机构数,极化谱峰值电压反映了绝缘系统的驰豫响应极化特性,主时间常数反映了极化响应速率,初始斜率峰值表征油纸绝缘整体的极化电导率。由此挖掘时域介质响应特征量与绝缘受潮的关系,提出通过时域介质响应特征量检测油纸绝缘受潮状态的判据。(4)融合多个时域介质响应特征量,构建油纸绝缘综合评估指标模型,采用熵权法合理分配各个评估指标的权重,并利用灰色关联分析法计算待诊序列与标准参考序列的关联度,根据解得的最大关联度判定待诊变压器的油纸绝缘受潮状态,为油纸绝缘受潮状态检测提供了新的方案与手段。
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