振荡型冲击电压下绝缘介质击穿特性分析方法和装置

摘要

一种振荡型冲击电压下绝缘介质击穿特性分析方法及装置，该方法包括步骤：采用具有相同特性的振荡型冲击电压信号进行预设次数的击穿试验；记录各次击穿试验中绝缘介质在振荡型冲击电压的波形下击穿时的击穿信号；根据振荡型冲击电压信号的振荡频率确定振荡型冲击电压信号的振荡周期，确定各振荡周期的持续时间；根据记录的各击穿信号，统计确定各次击穿试验中总的击穿次数，根据各振荡周期的持续时间计算各振荡周期内的击穿次数；根据各振荡周期的击穿次数、总的击穿次数，确定各振荡周期的击穿概率；根据振荡周期数、各振荡周期的击穿概率，形成振荡周期放电概率曲线。本发明实施例方案可以有效地对振荡型冲击电压对绝缘介质的影响进行分析。

说明书

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种振荡型冲击电压下绝缘介质击穿 特性分析方法、一种振荡型冲击电压下绝缘介质击穿特性分析装置。

背景技术

对于绝缘介质击穿特性的研究，对于判断被试设备是否存在击穿起着重要 作用，针对绝缘介质的击穿特性，目前对于标准冲击电压下绝缘介质击穿特性 的研究较多，即针对标准冲击电压的研究，也形成了诸如击穿电压峰值、伏秒 特性曲线等分析方法。而针对振荡型冲击电压的研究较少，由于振荡型冲击电 压具有标准冲击电压的一过性特点，因此，针对振荡型冲击电压下的绝缘介质 击穿特性，也多用击穿电压峰值、伏秒特性曲线等方法进行分析。然而，由于 振荡型冲击电压同时又具有工频电压的周期性特点，单纯的采用击穿电压峰值 来进行分析，并不能完整的表达振荡型冲击电压下绝缘介质的击穿特性。特别 是在研究振荡型冲击电压波形振荡频率对绝缘介质击穿特性的影响时，如果只 采用击穿电压峰值和伏秒特性，则难以分析振荡频率对击穿特性的影响。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种振荡型冲击电压下绝缘介质击穿特性 分析方法、一种振荡型冲击电压下绝缘介质击穿特性分析装置，其可以有效分 析振荡频率对击穿特性的影响。

为达到上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一种振荡型冲击电压下绝缘介质击穿特性分析方法，包括步骤：

采用具有相同特性的振荡型冲击电压信号进行预设次数的击穿试验；

记录各次击穿试验中所述绝缘介质在所述振荡型冲击电压的波形下击穿时 的击穿信号；

根据所述振荡型冲击电压信号的振荡频率确定振荡型冲击电压信号的振荡 周期，确定各振荡周期的持续时间；

根据记录的各击穿信号，统计确定所述预设次数的击穿试验中总的击穿次 数，并根据各振荡周期的持续时间计算各振荡周期内的击穿次数；

根据各振荡周期的击穿次数、所述总的击穿次数，确定各振荡周期的击穿 概率；

根据所述振荡周期数、各振荡周期的击穿概率，形成振荡周期放电概率曲 线。

一种振荡型冲击电压下绝缘介质击穿特性分析装置，包括：

击穿信号记录单元，用于记录预设次数的击穿试验中绝缘介质在振荡型冲 击电压的波形下击穿时的击穿信号；

振荡周期确定单元，用于根据所述振荡型冲击电压信号的振荡频率确定振 荡型冲击电压信号的振荡周期，确定各振荡周期的持续时间；

击穿次数确定单元，用于根据所述击穿信号记录单元记录的各击穿信号， 统计确定所述预设次数的击穿试验中总的击穿次数，并根据各振荡周期的持续 时间计算各振荡周期内的击穿次数；

击穿概率确定单元，用于根据各振荡周期的击穿次数、所述总的击穿次数， 确定各振荡周期的击穿概率；

曲线生成单元，用于根据所述振荡周期数、各振荡周期的击穿概率，形成 振荡周期放电概率曲线。

基于如上所述的本实施例的方案，其是通过统计在记录振荡型冲击电压下 的击穿试验中的击穿信号，基于记录的各击穿信号得到各振荡周期的击穿概率， 并基于各振荡周期的击穿概率得到振荡周期放电概率曲线，是基于击穿概率曲 线对振荡频率等对绝缘介质击穿特性的影响，同时兼顾到振荡型冲击电压的一 过性和周期性的特性，可以有效地对振荡型冲击电压对绝缘介质的影响进行分 析。

附图说明

图1是本发明的振荡型冲击电压下绝缘介质击穿特性分析方法实施例的流 程示意图；

图2是一个具体示例中的分析方法的流程示意图；

图3是一个振荡型冲击电压的波形示意图；

图4是一个具体示例中记录的振荡型冲击电压及记录击穿电压信号的位置 的示意图；

图5是一个具体示例中形成的振荡周期放电概率曲线的示意图；

图6是是本发明的振荡型冲击电压下绝缘介质击穿特性分析装置实施例的 结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式 仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

图1中示出了本发明的振荡型冲击电压下绝缘介质击穿特性分析方法实施 例的流程示意图。如图1所示，本实施例中的方法包括步骤：

步骤S101：采用具有相同特性的振荡型冲击电压信号进行预设次数的击穿 试验；

步骤S102：记录各次击穿试验中所述绝缘介质在所述振荡型冲击电压的波 形下击穿时的击穿信号；

步骤S103：根据所述振荡型冲击电压信号的振荡频率确定振荡型冲击电压 信号的振荡周期，确定各振荡周期的持续时间；

步骤S104：根据记录的各击穿信号，统计确定所述预设次数的击穿试验中 总的击穿次数，并根据各振荡周期的持续时间计算各振荡周期内的击穿次数；

步骤S105：根据各振荡周期的击穿次数、所述总的击穿次数，确定各振荡 周期的击穿概率；

步骤S106：根据所述振荡周期数、各振荡周期的击穿概率，形成振荡周期 放电概率曲线。

基于如上所述的本实施例的方案，其是通过统计在记录振荡型冲击电压下 的击穿试验中的击穿信号，基于记录的各击穿信号得到各振荡周期的击穿概率， 并基于各振荡周期的击穿概率得到振荡周期放电概率曲线，是基于击穿概率曲 线对振荡频率等对绝缘介质击穿特性的影响，同时兼顾到振荡型冲击电压的一 过性和周期性的特性，可以有效地对振荡型冲击电压对绝缘介质的影响进行分 析。

为了便于进行分析，在上述记录击穿信号之前，还可以对施加在绝缘介质 上的振荡型冲击电压信号进行记录。上述振荡型冲击电压信号的振荡频率，可 以根据记录的振荡型冲击电压信号计算得到。

基于图1中所示的分析方法，图2中示出了一个具体示例中的分析方法的 流程示意图。

如图2所示，在该分析过程中，在进行第一次的击穿试验时，记录下施加 在绝缘介质上的振荡型冲击电压信号，绝缘介质可以是环氧等固体绝缘，也可 以是SF₆(六氟化硫)气体等气体绝缘。典型的振荡型冲击电压信号的波形如图 3所示，其振荡频率范围为1-400kHz。

根据记录的振荡型冲击电压信号，可计算该振荡型冲击电压信号的振荡频 率，由于振荡型冲击电压作为激励电压，其存在固定的振荡频率f，因而可以根 据记录的激励电压信号计算其振荡频率f，具体的计算方式可以采用现有的方式 进行，例如通过电路参数计算等。

基于振荡型冲击电压的振荡频率，可计算出振荡型冲击电压的振荡周期， 得到每个振荡周期的持续时间，具体的计算方式可以采用现有的方式进行，例 如，振荡频率的倒数即为振荡周期，即T＝1/f，f表示振荡型冲击电压信号的振 荡频率，T表示振荡型冲击电压的振荡周期。

在进行击穿试验时，当绝缘介质发生击穿时，记录击穿电压信号。图4中 示出了记录的振荡型冲击电压及记录击穿电压信号的位置的示意图，图4中，1 为记录的振荡型冲击电压信号，2为每次击穿所发生的位置。从图4中可以看出 振荡型冲击电压可存在周期1、周期2、周期3、周期4等数个振荡周期。

需要说明的是，在图2所示中，为了便于流程示意，是以试验时最后记录 击穿电压信号进行图示说明，实际试验过程中，上述记录振荡型冲击电压信号、 计算振荡周期、每个振荡周期的持续时间的过程，与记录击穿电压信号的过程， 可以不分先后顺序地同时进行。

在当前的击穿试验结束后，判断击穿试验的次数是否达到预定次数，如果 未达到，则采用与第1次击穿试验时具有相同特性(例如电压幅值、波形等等) 的振荡型冲击电压信号进行下一次的击穿试验，记录该次击穿试验中的击穿电 压信号。

如果击穿试验的次数已经达到预定次数，则记录所有击穿试验中的总的击 穿次数，即所记录的击穿电压信号的个数。

结合图4所示，根据每个振荡周期所持续的时间t及击穿所发生的时刻，可 以得到击穿所在的振荡周期。计算总的击穿次数N及每个振荡周期的击穿次数 Nn(n＝1,2,3……，n，n为振荡周期数)，从而可根据Nn/N得到第n个振荡周期 内的击穿概率Pn，即Pn＝Nn/N，随后，即可以振荡周期数为横轴，击穿概率为 纵轴绘制曲线，得到振荡周期放电概率曲线。

仍以图4为例，共进行了10次击穿试验，则N＝10，第一个振荡周期内的 击穿次数为4，则N1＝4，第一个振荡周期内的击穿概率为P1＝4/10；第二个振 荡周期内的击穿次数为3，则N2＝3，第二个振荡周期内的击穿概率为P2＝3/10； 以此类推得到每个振荡周期内的击穿概率Pn。将其绘制成曲线，形成的振荡周 期放电概率曲线如图5所示。该曲线清晰的描述出了在不同的振荡周期内所发 生击穿的概率，当改变波形振荡频率时，该曲线会显示出波形振荡频率变化对 击穿特性的影响，可用于分析波形振荡频率变化对绝缘介质击穿特性的影响规 律，基于该规律，可以进行各种具体的应用，例如判别被试设备是否存在击穿 等等。

需要说明的是，由于每次试验时是采用具有相同的振荡型冲击电压信号进 行试验，因此，在上述示例的说明中，是以在第一次击穿试验时记录施加的振 荡型冲击电压信号、且基于该信号计算振荡周期等进行举例说明。在实际试验 中，也可以是每次试验时都记录施加的振荡型冲击电压信号或者是在其中的某 一次试验时记录施加的振荡型冲击电压信号，并据此计算振荡周期，本发明实 施例对此不做限定。

基于与上述方法相同的思想，本发明实施例还提供一种振荡型冲击电压下 绝缘介质击穿特性分析装置。图6中示出了该装置实施例的结构示意图。如图6 所示，本实施例中的装置包括：

击穿信号记录单元601，用于记录预设次数的击穿试验中绝缘介质在振荡型 冲击电压的波形下击穿时的击穿信号；

振荡周期确定单元602，用于根据所述振荡型冲击电压信号的振荡频率确定 振荡型冲击电压信号的振荡周期，确定各振荡周期的持续时间；

击穿次数确定单元603，用于根据击穿信号记录单元601记录的各击穿信号， 统计确定所述预设次数的击穿试验中总的击穿次数，并根据各振荡周期的持续 时间计算各振荡周期内的击穿次数；

击穿概率确定单元604，用于根据各振荡周期的击穿次数、所述总的击穿次 数，确定各振荡周期的击穿概率；

曲线生成单元605，用于根据所述振荡周期数、各振荡周期的击穿概率，形 成振荡周期放电概率曲线。

如图6所示，在一个具体示例中，本发明的装置还可以包括有电压信号记 录单元6001，还可以进一步包括振荡频率确定单元6002，其中：

该电压信号记录单元6001，用于记录施加在所述绝缘介质上的振荡型冲击 电压信号；

该荡频率确定单元6002，用于根据电压信号记录单元6001记录的振荡型冲 击电压信号计算所述振荡频率。

上述曲线生成单元605生成振荡周期放电概率曲线时，可以以振荡周期数 为横轴、各振荡周期的击穿概率为纵轴进行绘制。

上述击穿概率确定单元604确定击穿概率时，可以是分别将各振荡周期的 击穿次数除以所述总的击穿次数，得到各振荡周期的击穿概率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。