基于模糊聚类算法的油纸绝缘状态研究

回复电压测试法是利用电介质响应特性评估变压器油纸绝缘老化状态的方法,通过回复电压法可以得到变压器油纸绝缘的相关参数。首先,本文辨识ED等效电路参数以及基于回复电压法提取相关特征量,将所得到的特征量用于电力变压器油纸绝缘老化评估;其次,利用模糊聚类分析法将不同油纸绝缘老化程度较接近的变压器进行归类,综合判断变压器油纸绝缘的老化情况,为评估电力变压器油纸绝缘老化状态提供一种新的思路和方法。     

基于改进灰靶理论的油纸绝缘状态评估

文中将改进灰靶理论应用于变压器油纸绝缘老化状态研究。首先利用回复电压法测量数据以及基于ED等效电路模型辨识相关参数,将提取的参数作为评估油纸绝缘状态的特征量;其次,针对各项特征量对于油纸绝缘老化状态影响各有不同,采用改进层次分析法—熵权法组合算法分配各特征量权重;最后,收集若干台电力变压器数据并进行油纸绝缘状态分级计算,通过实例证明了该方法能有效、合理地评估变压器油纸绝缘老化状态,为变压器状态检修提供参考。     

油纸绝缘等效电路参数辨识及老化状态评估

对油纸绝缘等效电路参数进行准确辨识是当前研究的一个难点。为此摒弃了传统利用恢复电压特征量对油纸绝缘等效电路建模和参数辨识方法,并提出了一种电路建模和参数辨识的新方法。恢复电压曲线含有丰富的介电弛豫响应信息,利用微分解谱得到包含介电弛豫响应信息的子谱线,分析子谱线弛豫参数与等效电路参数的关系并求解等效电路参数。该方法可以准确地确定等效电路拓扑结构,能避开复杂的方程组运算而准确辨识电路中的参数量,并可求解出各极化支路的非典型自由弛豫的线型参数。同时,对多台变压器绝缘等效电路的部分参数与油纸绝缘老化状态的关系进行了研究,结果表明:变压器绝缘状态良好时,恢复电压曲线可分解5条子谱线,线型参数较小且接近0.5;子谱线数量越多,线型参数越大,则变压器油纸绝缘老化越严重。因此,利用子谱线数量和线型参数能准确评估油纸绝缘老化状态。     

基于油纸绝缘等效电路的变压器微水含量研究

水分会严重危害变压器油纸绝缘系统的绝缘性能,因此准确诊断变压器中的微水含量,对分析变压器的老化受潮状态具有重要意义。本文通过应用油纸绝缘变压器弛豫响应等效电路及回复电压极化谱特征量,结合改进粒子群算法对等效电路参数进行有效辨析,进一步探讨了微水含量与油纸绝缘等效电路参数之间的关系,得出了大时间常数支路的弛豫时间越大,则变压器微水含量越少的重要结论。同时结合分析比较绝缘电阻、极化电阻以及极化电容的变化规律来辅助判断变压器的受潮情况。最后,通过现场测试的实例验证了这一结论的正确性。     

基于扩展Debye模型的变压器油纸绝缘老化特征量研究

为了提取表征油纸绝缘老化状态的新特征量,将时域介电响应技术应用于变压器油纸绝缘老化状态的无损评估,并在深入研究了不同老化状态对油纸绝缘时域介电特性影响的基础上,首先分析了油纸绝缘样品等效扩展Debye模型参数随热老化状态变化的规律,然后提取了四组可用于表征油纸绝缘老化状态的特征参量,并建立了特征参量与绝缘老化状态之间的量化关系。研究表明:扩展Debye模型等效电路参数对油纸绝缘老化状态的反映比较敏感,最小和最大时间常数分支的R、C参数均可以反映绝缘纸的老化状态;最大时间常数分支的参数Rmax和最小时间常数分支的参数Cmin与绝缘纸聚合度存在线性拟合关系,而最小时间常数分支的参数Rmin和最大时间常数分支的参数Cmax与绝缘纸聚合度具有指数函数关系;文中提取的特征量可应用于油纸绝缘的老化状态评估。     

基于时域谱线特征量的变压器油纸绝缘诊断

针对应用介电响应理论评估油纸绝缘老化状态存在的不足,提出一种新的变压器油纸绝缘诊断方法。对变压器的回复电压微分谱线进行解谱,分析时域微分子谱线的数量和弛豫时间常数比Kτ与绝缘老化状态间的关系,从而实现变压器油纸绝缘状态诊断。对多台变压器的测试数据进行统计和分析,得出结论:回复电压时域微分谱线的子谱线数随绝缘状态发生改变,油纸绝缘老化越严重,分解的子谱线数量越多;Kτ能准确判断绝缘油相对于绝缘纸的老化状态。     

基于时域介电法和动态贝叶斯网络的变压器油纸绝缘老化状态评估

为了能够实现对变压器油纸绝缘老化状态的准确评估,文中在极化/去极化电流方法的基础上,提出6种表征油纸老化的特征量,并将动态贝叶斯网络引入到油纸绝缘老化状态评估问题中,建立了相应的老化阶段预测模型,针对该模型进行了实例验证。结果表明:从PDC及拓展Debye模型提取的绝缘纸电量Q_(paper)、稳定平均电导电流■以及平均极化时间常数■对油纸老化状态反映敏感,且与聚合度有良好的拟合关系,可作为表征绝缘纸老化的特征量;油纸绝缘老化状态评估问题符合动态贝叶斯网络的应用条件,通过划分特征量状态及老化阶段,可以反映变量之间的时序关系;油纸老化状态评估模型验证的准确度为91.3%,平均相对误差为0.108,故验证了动态贝叶斯网络应用于油纸绝缘老化状态评估的准确性和稳定性。     

基于FDS的油浸式变压器油纸绝缘老化状态评估

文章基于 FDS技术,提出油浸式变压器绝缘系统的评估方法.通过获取油浸式变压器油纸参数,分析油纸 介质的电位移与油纸绝缘老化状态之间的关系,完成油纸绝缘老化状态评估.试验分析证明,该评估方法具有有效 性,可以有效降低变压器绝缘故障引发事故的发生率。     

混联等效电路p参数诊断变压器油纸绝缘老化研究

针对油纸绝缘变压器内部绝缘介质弛豫响应的复杂性,根据油纸绝缘结构特征,结合Maxwell电路理论,提出建立混联等效电路新模型来表征油纸绝缘弛豫过程。根据混联等效电路的理论分析,推导出混联等效电路参数和回复电压的求解公式。在混联等效电路基础上,提出一个利用p参数来诊断变压器油纸绝缘老化状态的新方法,为其后续绝缘诊断奠定基础。研究结果表明:混联等效电路p参数与极化电压、充电时间变化无关,利用p参数与变压器油纸绝缘系统的纸中微水含量之间的函数表达式可准确诊断变压器油纸绝缘系统老化状况;当p在区间(+∞, 0.323)时,变压器绝缘状态良好;当p在区间(0.193, 0.323)时,变压器绝缘老化较严重;当p在区间(0, 0.193]时,变压器绝缘老化严重。     

回复电压极化谱特征量与油纸绝缘变压器微水含量关系分析

水分是强极性分子,会改变绝缘介质的弛豫时间,从而影响变压器的绝缘状态。因此准确诊断变压器中的微水含量,对分析变压器的老化受潮状态具有重要意义。通过介质响应的回复电压法,结合现场测试的回复电压极化谱特征量进一步探讨了回复电压极化谱的特征量与油纸绝缘变压器微水含量之间的内在联系,得出结论:主时间常数越小,则变压器的含水量越高;初始斜率越大,则变压器的含水量越高;同时回复电压最大值也会随着水分含量的增加而增大。因此,可通过分析对比回复电压极化谱特征量来诊断变压器的微水含量,从而更有效地评估油纸绝缘变压器的老化受潮状态。     

油纸绝缘变压器老化特征分析

目前,国内外学者对回复电压法做了大量的研究,但是还没有一个明确评估变压器油纸绝缘老化状态的方法。在理解介质极化特性的前提下,以变压器油纸绝缘极化等效电路模型为基础,仿真分析了回复电压特征量随极化等效电路参数(极化电阻、极化电容以及支路数)变化的规律。仿真结果表明,回复电压峰值的最大值、回复电压初始斜率最大值及主时间常数等可用来评估变压器绝缘状况。同时,等效电路模型的支路数也可辅助评估变压器的绝缘状况。最后对多台实际变压器进行测试分析,验证了上述特征量用于评估变压器绝缘状态是可行的。     

变压器油纸绝缘介质响应等值的电路建模研究

回复电压诊断方法是一种无损诊断变压器绝缘状态的方法。目前的研究主要基于试验获得的极化谱分析变压器的绝缘状态,利用等值电路更易于分析其极化机理,但现有的电路模型尚不完善,文中系统地给出了油纸绝缘变压器的基于扩展德拜等值电路建模的详细过程,在此基础上,给出了从等值电路模型求解回复电压特征量的思路,并使用一台变压器油处理前后的数据计算了其回复电压极化谱,计算结果表明基于扩展德拜模型等值电路和回复电压计算方法是可行的,利用计算获得的极化谱可以有效分析变压器的绝缘状态,为准确评估变压器老化提供了新的思路,并为分析相关影响因素奠定了基础。     

油纸绝缘老化评估的Davidson-Cole模型参数提取方法

针对目前变压器油纸绝缘老化状态评估中的纸板聚合度测定破坏性取样、介电响应法测量没有定量判据等问题,提出一种基于Davidson-Cole模型的现场绝缘老化状态定量评估方法。首先仿真研究Davidson-Cole模型参数提取方法,借助现场测量的去极化电流数据,计算出油纸绝缘等值电路参数与频域复介电常数,并利用所得数据绘制Davidson-Cole图,采用多变量最小二乘拟合方法得出松弛时间、介电常数变化量等Davidson-Cole模型参量。实验研究了油纸绝缘不同老化程度的Davidson-Cole模型,采用非线性拟合方法对其老化状态进行Davidson-Cole模型参量提取并分析参数变化,研究结果表明,模型参数与老化程度有直接关系,仿真结果与实验结果一致,对变压器油纸绝缘老化状态评估有参考价值。     

基于Havriliak-Negami介电模型的油纸绝缘老化参数提取

电力变压器是电能传输中最重要的设备之一,检测变压器老化状态具有重要意义。为了对变压器内油纸绝缘的老化状态进行有效评估,文中通过频域介电谱法(FDS)研究了不同老化程度下油纸绝缘的介电特性,并通过引入Havriliak-Negami(H-N)模型建立了特征参量与老化时间之间的关系,最后将此方法应用于现场变压器的测试,进行了验证。结果表明:随着老化程度的加深,FDS曲线在高、低频段变化不明显,中频段显著增大,总体曲线呈“枣核”状;依据H-N模型提取的特征参量与老化程度具有良好的对应关系;对现场变压器的应用验证了此方法对于评估变压器老化状态的可行性。     

电力变压器油纸绝缘系统气隙特征分析

针对电力变压器油纸绝缘系统由于自身老化产气、换油处理不当等引入气隙(空穴)的影响绝缘性能研究方法的不足,引入回复电压法有效诊断油纸绝缘状态来判断气隙状况。在理解介质响应理论基础上,建立了油纸绝缘模拟实验,统计分析并拟合了测量数据,研究了不同充电时间下绝缘系统中气隙含量的变化对回复电压特征参数的影响规律。结果表明:回复电压最大值随绝缘系统中气隙含量的增加呈二次线性规律增大,而中心时间常数随绝缘系统中气隙含量的增加呈二次线性规律减小,初始斜率随着绝缘系统中气隙含量增加呈三次线性规律增大,最后对多台实际变压器进行测试分析,验证了回复电压法可对油纸绝缘系统中气泡情况有效诊断的结论。     

基于可靠性准则和绝缘年龄评估的变压器备用分析

针对传统的变压器备用分析未考虑设备的实际老化失效等问题,提出一种基于可靠性准则和绝缘年龄评估的变压器备用分析方法,以合理确定备用变压器的贮备数量和采购时间。首先,基于变压器油中的实测状态监测数据,拟合绝缘纸聚合度,并估算变压器当前及未来的绝缘年龄;其次,通过绝缘年龄预测设备的老化失效不可用率,结合可修复失效确定设备总的失效不可用率;最后,根据系统可靠性水平的要求,利用可靠性分析理论为变压器组制定备品策略。针对南方某区域电网22台220 kV变压器的实测数据,进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。     

电压响应方法在电力变压器状态评估中的应用

Power transformer is one of the most important equipment in the power system.Its operating condition affects the reliability of power supply directly.Therefore,in order to guarantee transformer operation safely and reliably,it is necessary to assess condition of power transformer accurately.Return voltage method based on voltage response measurements is still a new non-intrusive diagnosis method for internal insulation aging of transformer.In this paper the technique and application of return voltage measurement and some results of voltage response measurements of several transformers was introduced.Voltage response measurements were performed on various transformers with different voltage grades,various operating periods,different moisture contents and aging degrees on site.Derived moisture contents from return voltage measurement were compared with the corresponding moisture contents obtained from the analysis of oil samples.Based on on-site experiments and theoretical analysis,the criteria for insulation state of transformer are proposed.Moisture condition of transformer insulation can be determined by using return dominant time constant,and a good correlation between aging degree and the return voltage initial slopes of the aged transformers.Field test performed on several transformers,its interpretation of results are also presented,which proves that return voltage measurements can be used as a reliable tool for evaluating moisture content in transformer insulation.     

变压器绝缘老化引起预试电气绝缘参数变化的仿真研究

变压器绝缘的老化会影响其预试电气绝缘试验结果,但对于它影响试验结果的机理及程度,国内外尚未开展有效研究。为此,结合变压器油纸绝缘的扩展德拜模型,在国外研究者所提供的一套实际变压器的等效模型具体参数值的基础上,仿真研究了变压器油纸绝缘老化对其预试电气绝缘参数(绝缘电阻R60s、吸收比K、极化指数PI和工频电容量C、介损tanδ)的影响。结果表明,变压器预试电气绝缘参数的影响因素多而复杂,且绝缘油、纸的老化对不同电气绝缘参数的影响存在较大区别。初步认为,绝缘油的老化基本不影响绝缘电阻R60s、极化指数PI和工频电容C,但使介损tanδ小幅度增加,同时增大了吸收比K;而绝缘纸的老化对绝缘电阻R60s、吸收比K、极化指数PI的影响较大,会使它们减小,同时小幅度地增大了介损tanδ,但它对变压器的工频电容C没有影响。     

Deriving an equivalent circuit of transformers insulation for understanding the dielectric response measurements

Preventive diagnosis and maintenance of transformers have become more and more popular in recent times in order to improve the reliability of electric power systems. Dielectric testing techniques such as return voltage measurement (RVM) and polarization-depolarization current (PDC) measurement are being investigated as potential tools for condition assessment of transformer insulation. A better understanding and analysis of the dielectric test results are only possible with a clear understanding of the physical behavior of the insulation system in response to moisture and aging. A circuit model, which describes the dielectric behavior of the transformer's main insulation system, has been parameterized in this paper. The values of the parameters of the model have been identified from the dielectric tests. A correlation has been developed between the physical condition of the insulation and the equivalent model parameters that enable a clear and transparent interpretation of the dielectric test results.     

Effects of Moisture on Furfural Partitioning in Oil-Paper Insulation System and Aging Assessment of Power Transformers

The furfural concentration in oil is a well-accepted chemical marker indicating the aging condition of power transformers. However, recent researches suggest that the furfural concentration in oil is affected by moisture, because moisture influences the furfural partitioning ratio in oil-paper insulation system. In this study, the correlation of moisture and furfural partitioning ratio was investigated. The accelerated thermal aging test and moisture absorption test were conducted to prepare oil-paper samples with different furfural and moisture concentrations. For samples with different moisture concentrations, the furfural partitioning ratios between oil and paper were compared. Results showed that samples with high humidity exhibited a high furfural mass fraction in oil. This finding implied that high humidity promoted the furfural diffusion from paper to oil. Further, the interference of moisture on aging assessment of insulation paper was analyzed. Results showed that the increase of moisture concentration in oil-paper system would significantly affect the accuracy of insulation paper aging assessment. A corrected equation for aging assessment of insulation paper with different moisture concentrations was established. Verification result showed that the equation could effectively correct the interference of moisture and enhance the accuracy of the aging assessment of insulation paper.