基于电路分析法和恢复电压响应的油纸绝缘老化诊断方法

研究油纸绝缘设备老化机理和诊断方法，准确判断绝缘设备老化状况，在工程中有重要应用价值。目前，我们在电介质极化响应和极化谱分析方面做了前提研究与探索，在油纸绝缘设备等效电路建模、参数计算和应用恢复电压响应特征量评估油纸绝缘老化取得了阶段成果。课题以油纸绝缘恢复电压特征量和极化谱解谱分析获得微观特征信息为研究对象，应用介质极化理论和考虑绝缘材料内部不同成分弛豫响应特性，在电路中引入微观极化动力学线型因子，提出油纸绝缘设备极化等效电路新模型。运用电路理论构造求解等效电路参数的目标函数，进而用改进粒子群算法计算电路参数值、恢复电压响应特征量和极化谱等，现场测试、实验室加速绝缘老化试验和绝缘老化干扰因素试验。然后用数理统计方法对大量计算数据和试验数据进行分类，最后用粗糙集理论的可辨识属性约简算法和不完备数据分析法研究绝缘老化与特征量潜在规律，研究油纸绝缘老化机理和用恢复电压响应特征量判断老化的方法。

研究油纸绝缘设备老化机理和和油纸绝缘变压器老化诊断方法，准确判断油纸绝缘变压器的老化状况，在电力工程中具有重要的应用价值。. 课题组研究，首先通过现场测试获取大量油纸绝缘变压器恢复电压极化谱及其特征量，然后应用微分解谱法确定扩展徳拜等效电路的极化支路数。应用这种方法可以大大降低求解极化等效电路参数值的难度，同时为深入研究油纸绝缘老化状况奠定了理论基础。其次在扩展徳拜模型等效电路基础上，建立新型混联极化等效电路，解决了油纸界面极化响应等效电路支路传统采用单一RC串联支路的不合理性，它更加真实地反映油纸绝缘介质的极化响应。最后在介质响应函数中引入微观动力学的线型因子，建立非典型线型介质响应函数，使其更为真实地体现出油纸绝缘系统不同成分在弛豫过程中呈现出的不同响应特性。. 为了挖掘出蕴含在油纸绝缘极化等效电路参数中的老化信息，应用电路分析原理和介质响应理论，提出辨识油纸绝缘极化等效电路参数的数学模型和优化等效电路参数计算的目标函数式，为准确求解油纸绝缘极化等效电路参数值奠定理论基础。在此基础上，提出了应用改进区间自适应粒子群算法、混沌粒子群算法和鱼群-粒子群相结合的智能算法辨识极化等效电路参数的方法，打破了传统粒子群算法存在的局限，灵活地调节局部和全局搜索能力和计算精度。. 在以上研究基础上，应用恢复电压测试数据（初始斜率、峰值电压和主时间常数）、微分解析出的极化支路数与极化支路对应的时间常数、弛豫能量和去极化能量谱等，提出评估变压器油纸绝缘老化状况的诊断判据，填补了基于恢复电压法诊断油纸绝缘老化状态方法存在的不足，能及早发现和预防变压器绝缘故障，大大降低变压器故障率，提高电力系统供电的可靠性。. 为了解决当特征量之间发生竞争难以直接用于判断变压器绝缘劣化程度的问题，提出应用融合改进层次分析和灰色关联综合法诊断变压器绝缘状况的技术，填补了综合应用各个特征量诊断油纸绝缘老化状况存在的缺陷。此外，还首次提出应用弛豫介电谱线解析法诊断油纸绝缘设备微水含量的方法，将隐含在去极化电流极化谱中的不同微观机构各自呈现的信息区分开来，为研究绝缘受潮机理和判断油纸绝缘设备微水含量提供一种直观、定性的理论依据和分析手段。最后还初步探讨了油纸变压器固体绝缘剩余寿命的评估方法，为今后进一步深入探讨电力变压器绝缘剩余寿命做好前提研究。