[发明专利]一种直流电缆局部放电仿真方法及系统在审

专利信息
申请号: 201910538490.3 申请日: 2019-06-20
公开(公告)号: CN110427646A 公开(公告)日: 2019-11-08
发明(设计)人: 不公告发明人 申请(专利权)人: 全球能源互联网欧洲研究院;全球能源互联网研究院有限公司;国网山东省电力公司电力科学研究院;国家电网有限公司
主分类号: G06F17/50 分类号: G06F17/50;G01N27/04
代理公司: 北京三聚阳光知识产权代理有限公司 11250 代理人: 罗啸
地址: 德国柏林康德*** 国省代码: 德国;DE
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摘要:
搜索关键词: 直流电缆 空穴 局部放电 合成电场 起始场强 场强 仿真模型 运行状态 局放 运行可靠性 发生概率 仿真时刻 放电概率 合成场强 绝缘介质 空穴周边 施加电压 电荷 分层 构建 击穿 熄灭 判定 概率 评估
【说明书】:

发明公开了一种直流电缆局部放电仿真方法及系统,通过构建直流电缆仿真模型,将直流电缆的空穴周边绝缘介质剖分为相同厚度的多个剖分层;利用仿真模型对直流电缆运行状态进行仿真,获取仿真时刻的空穴内部的合成电场;判断合成电场是否大于空穴气体局放起始场强;当合成电场大于空穴气体局放起始场强时,获取空穴局部的放电概率进而判定直流电缆空穴是否发生局部放电。本发明提供的方法在已知直流电缆参数和运行状态基础上,分步计算施加电压确定空穴内部合成场强,结合空穴局部放电起始场强、熄灭场强、电荷数量及局部放电发生概率,及时准确的评估直流电缆空穴场强及击穿概率,有效提高直流电缆运行可靠性能。

技术领域

本发明涉及直流电缆仿真领域,具体涉及一种直流电缆局部放电仿真方法及系统。

背景技术

在电缆与电缆之间以及电缆与电力一次设备之间需要应用各种类型的电力电缆附件,以优化电缆与其他部件(含其他电缆)之间的绝缘界面配合以及疏散因电缆剥离外半导电屏蔽层引起的电场应力集中畸变。然而在电缆系统的生产和安装过程中,不可避免地存在杂质或半导体层尖端突起等现象,从而在这些位置产生绝缘缺陷(如空穴、杂质、水树枝等),并形成电场畸变。在各种外界因素(机械、热力)和畸变电场的长期作用下,以上绝缘缺陷发展成为绝缘故障的概率远高于其他部位。对外表征为电缆附件发生各种绝缘事故的概率远大于电缆本体。当前,领域内共识为局部放电是绝缘缺陷的重要表征,也是促使绝缘劣化的主要原因之一,准确的测量电缆系统局部放电能够及时、准确的掌握电缆本体及附件的绝缘状态,局放检测是电力电缆绝缘状况评价的重要方法。

目前在电缆检测方面,主要有交流电缆局部放电检测装置与检测方法、直流电缆局部放电缺陷故障识别方法,未涉及直流电缆局部放电建模仿真的评估方法。当直流电缆的在稳定直流电压作用下,其绝缘工作场强的方向恒定不变,因此直流局部放电量与相位信息无关,场强大小随负载电流、运行环境温度变化而变化。现有技术中直流电缆局部放电测量原理仍是与采用交流电缆局部放电测量方法类似(一般也使用脉冲电流法),但由于直流电缆绝缘的电松弛时间常数大,局部放电发展缓慢,可能在很长一段时间内无法测量到局部放电现象,无法及时准确的评估直流电缆空穴场强及击穿概率。

发明内容

因此,本发明提供一种直流电缆局部放电仿真方法及系统,克服了现有技术中无法及时准确评估直流电缆空穴场强及击穿概率的不足。

第一方面,本发明实施例提供一种直流电缆局部放电仿真方法,包括如下步骤:利用预设参数构建直流电缆仿真模型;将待仿真的直流电缆的空穴周边绝缘介质剖分为相同厚度的多个剖分层;利用所述仿真模型对所述直流电缆运行状态进行仿真,获取仿真时刻的空穴内部的合成电场;判断所述合成电场是否大于空穴气体局放起始场强;当合成电场大于空穴气体局放起始场强时,获取空穴局部的放电概率,并根据空穴局部的放电概率判定所述直流电缆空穴是否发生局部放电。

在一实施例中,所述利用预设参数构建直流电缆仿真模型的步骤,包括获取所述直流电缆的电导率与运行环境温度绝缘场强对应信息;基于所述对应信息、直流电缆尺寸参数、直流电缆材料参数、直流电压、载流电流、敷设环境温度、空穴所处的位置、形状、气体电导率、空穴空气压强,利用预设仿真软件构建直流电缆仿真模型。

在一实施例中,所述利用预设参数构建直流电缆仿真模型的步骤之前,还包括:设置待仿真的直流电缆的尺寸参数及初始化所述直流电缆的运行参数;设置所述直流电缆局部放电仿真的仿真参数。

在一实施例中,所述设置所述直流电缆局部放电仿真的仿真参数的步骤,包括:设置直流电压升压时间Tr、升压过程中的仿真步长Trs、稳态直流电压仿真步长Ts、局部放电仿真步长Tpds及仿真结束时间Tend

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