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油纸绝缘混合频率介电响应测试方法研究

叶果  
【摘要】:电力变压器是输配电过程中的关键设备,其良好的运行状态是保证电网安全运行的关键,而决定变压器正常良好运行的关键因素则是其油纸绝缘系统。定期对变压器油纸绝缘系统进行检测,评估其老化状态及水分含量是对变压器进行维护的关键前提,对保证变压器安全稳定运行、保证电网安全经济运行起着举足轻重的意义。频域介电频谱法(Frequency Domain Dielectric Spectroscopy, FDS)是诊断诊断变压器绝缘状态的无损方法之一。其实质是测量绝缘在交流电场激励下的极化响应,一般通过改变激励频率逐点扫描测量,其优点是受噪声干扰小,所需实验电源电压低,携带信息丰富。传统的FDS测量方法频率较低,由于振荡单一,低频下每次测量会消耗大量时间。在实际工况中,由于开窗时间短,对变压器进行测试的时间非常有限,而且受环境温度影响,变压器内部温度在实际测量过程中是变化的,测试时间过长会影响测试结果有效性,因此,传统的FDS方法可能不能适用。基于上述原因,本文提出一项更加高效省时的解决方案——混合频率介电响应(Multiple Frequency Domain Dielectric Spectroscopy, MFDS)测试方法。该方法基本原理是通过同时测量多个不同频率的正弦响应来减少测量时间。具体来说,MFDS测试方法是将多个正弦电压激励叠加而成的混频信号作用于绝缘介质,取代传统的单一频率正弦电压激励。将所测得的混频响应电流加以拟合并采用基于压缩感知的超分辨率方法对该电流进行正弦分解,最终得到与之对应的每个单一频率电流信号的响应信息,通过计算便能得到复电容和介质损耗角正切等油纸绝缘判断因素。本文将MFDS测试方法所得的复电容曲线与传统FDS测量曲线以及IDAX300绝缘诊断分析仪测量曲线进行比较,验证了MFDS方法真实可行可靠。本文利用MFDS混合频率介电响应测试方法对油纸绝缘试样进行了不同温度、不同老化程度下,不同水分含量等不同条件下的实验,并获取介电响应曲线。进一步实验中笔者发现为满足时间成本最小化,在实际测量中不必测量混频信号的完整周期,只测部分周期,然后通过数学拟合也能得到良好效果。研究结果表明:MFDS相对于传统FDS测量方法而言,它一次测量便能得到FDS多次测量所获取的频谱信息,综合考虑,MFDS能节省大量测量时间。


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