基于FDS的油纸绝缘设备模型参数辨识及状态关联研究

摘要

油纸绝缘设备是电力系统的重要组成部分，在电网中起着能量转换、绝缘、保护、计量等作用。大量运行经验表明，绝缘性能下降是导致油纸绝缘设备失效的主要原因。因此，准确诊断其绝缘状态，对保证电网安全运行具有重要意义。基于介电响应技术的频域谱法（FDS）作为一种无损诊断技术，具有携带信息量丰富、抗干扰能力强等优点，得到了广泛的应用。目前的研究仍主要局限于分析油纸绝缘状态对FDS曲线的影响规律，对FDS携带的丰富信息量挖掘不够深入，且鲜有研究频域介电响应特征参量提取及特征参量与绝缘状态的量化关系。
　　首先，本文基于扩展德拜模型描述介电响应的弛豫极化过程，推导了扩展德拜模型的FDS基本表达式，并通过改变模型参数模拟绝缘状态的改变，进而分析了模型参数对FDS曲线的影响规律，可与实验测试结果进行相互验证和补充，有助于对FDS实验测量结果进行更合理地解释。
　　其次，提出基于FDS测试结果，采用遗传算法与Levenberg Marquardt（L-M）算法相结合的优化算法辨识扩展德拜模型参数，并给出了优化目标的建立方法和模型极化支路数的确定方法；对两支模拟由外向内受潮的套管进行了FDS测试，基于FDS测试结果对算法进行验证，并对两只套管的参数辨识结果进行了初略分析，证实了通过扩展德拜模型参数表征绝缘状态的可行性；基于模型辨识参数，推导计算回复电压最大值极化谱曲线，并与测试曲线对比，证明了计算结果与测试结果具有较好的一致性。
　　最后，对不同老化程度、不同含水量和不同测试温度下的油纸绝缘样品 FDS测试结果进行分析，总结上述三个状态因素对FDS测试结果的影响规律；分别对上述不同状态下的FDS测试结果用遗传算法与L-M算法相结合的优化算法辨识扩展德拜模型参数，分析绝缘状态对模型参数的影响，量化各个模型参数与状态量的关系，建立与绝缘状态相关的定量关联模型。根据状态关联模型，提出基于重构曲线与测试曲线相关性计算油纸绝缘状态的方法，并以老化10天的油纸绝缘样品为例，计算结果验证了该计算方法的有效性。

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目录

1 绪 论

1.1课题的背景及意义

1.2介电响应法应研究现状

1.3介电响应等效模型及参数辨识研究现状

1.4 FDS特征量提取研究现状

1.5研究内容

2 介质响应理论基础及模型参数仿真研究

2.1引言

2.2电介质极化与介质响应理论

2.3频域介电响应测量理论基础

2.4介电响应扩展德拜模型

2.5扩展德拜模型参数对FDS影响的仿真研究

2.6小结

3 基于FDS的扩展德拜模型参数辨识研究

3.1引言

3.2基于FDS的扩展德拜模型参数辨识方法

3.3油纸电容式模拟受潮套管的FDS试验

3.4基于FDS测试的受潮套管扩展德拜模型参数辨识及分析

3.5回复电压的计算与实验验证

3.6小结

4 油纸绝缘状态关联扩展德拜模型研究

4.1引言

4.2不同油纸绝缘状态下FDS试验及结果分析

4.3油纸绝缘状态对扩展德拜模型参数的影响及关联模型的建立

4.4基于状态关联模型的状态量计算初探

4.5小结

5 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文

B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目