[发明专利]基于介电模量指纹数据库套管绝缘状态的评估方法

说明书

本发明涉及电气设备故障诊断技术领域，具体公开了一种基于介电模量指纹数据库套管绝缘状态的评估方法，包括：对复相对介电常数进行推导，得到介电模量的计算公式；制备不同绝缘状态的绝缘纸板样品；测试绝缘纸板样品，获得样品的FDS数据；对FDS数据进行计算及处理，获得样品的介电模量数据；将频域分段，计算介电模量数据积分因子，获得介电模量指纹；提取绝缘油的直流电导率作为辅助指纹；建立介电模量指纹数据库；将模糊模式识别用于介电模量指纹数据库与待测样本数据的比对，获取待测样本的绝缘状态。本发明考虑水分与老化对于套管油纸绝缘的协同效应，通过多样本、智能算法使诊断更加方便准确，使电力系统运行更加可靠、安全、稳定。

技术领域

本发明属于电气设备故障诊断技术领域，特别涉及一种基于介电模量指纹数据库套管绝缘状态的评估方法。

背景技术

由于我国经济社会的不断发展，这使得我国生产、生活用电量迅速升高，我国的电力水平也有了长足的发展。电力套管作为电力网络的核心，被广泛的应用于电力系统中，满足经济社会对于电力能源的重要需求。由于这种大型电力套管长时间高负荷运行难免会造成故障，可能会影响到某个地区的正常的电能供给，使地区电压降低，甚至可能导致该地区电力系统崩溃。近几年来，我国输变电设备故障频频发生，尤其是处于运行中的高压及特高压级别的套管发生故障的次数越来越多。大量研究资料表明：导致电力套管故障的主要原因是其内部油纸绝缘系统绝缘状态下降。因此，评估套管绝缘状态显得尤为重要，其中老化和受潮对绝缘状态影响最大，找到一种可以综合评估水分与老化共同影响的绝缘状态评估方法是现阶段解决问题的关键。

频域介电谱(Frequency Domain Spectroscopy,FDS)是一种新型的绝缘检测方法，方法为：在绝缘材料上施加变频的交流电压信号，并测试绝缘材料的复电容、复相对介电常数、介质损耗因数随频率变化的变化规律，通过分析复电容、复相对介电常数、介质损耗因数的变化规律来评估绝缘材料的绝缘状况。然而，FDS曲线在低频段很难反映介电材料真实的弛豫特性。在低频区，测试设备提供的一部分电流用来抵消电极极化所产生的反向电流，剩下流过固体绝缘系统的是完成电导极化的电流。因此，在传统的频域介电响应中，低频区所提取的信息为电导极化而不是弛豫极化。

基于上述出现的问题，考虑用介电模量作为评估绝缘状态的工具，介电模量即有FDS技术便捷、快速的特点，又能完全反映电介质在低频段的弛豫信息，是一个潜在的理想的工具。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于介电模量指纹数据库套管绝缘状态的评估方法，避免了复介电常数的低频部分弛豫信息被掩盖的缺陷，使得诊断更为方便且准确，使电力系统运行更加可靠、安全、稳定。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于介电模量指纹数据库套管绝缘状态的评估方法，包括以下步骤：

(1)对复相对介电常数进行推导，得到计算介电模量的表达式；

(2)制备不同绝缘状态的绝缘纸板样品，包括含水量为a％、b％、c％、d％，老化时间为A天、B天、C天、D天、E天的绝缘纸板样品；

(3)使用介电响应测试设备分别测试每个不同绝缘状态的绝缘纸板样品，获得的FDS数据，绘制FDS曲线图；

(4)对步骤(3)获得的FDS数据进行计算及处理，获得绝缘纸板样品的相关介电模量数据；

(5)将介电模量谱的频域分为高频、中频、低频三段，分别对三段进行积分，获得介电模量指纹；

(6)提取绝缘油的直流电导率作为辅助指纹；不同绝缘条件的纸板可能会有相同的介电模量曲线，在这种情况下，仅仅通过介电模量是无法区分不同绝缘状态，也就是说不能继续提取与纸板相关的介电参数，所以需要添加另一个特征指纹参量，所以将绝缘油的直流电导率作为辅助指纹参量；

(7)根据步骤(5)与步骤(6)所获得的数据，建立介电模量指纹数据库；