變壓器油紙絕緣介質(zhì)響應(yīng)等值電路參數(shù)辨識的改進方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種變壓器油紙絕緣介質(zhì)響應(yīng)電路參數(shù)辨識方法，特別是一種基于回 復(fù)電壓法的變壓器油紙絕緣介質(zhì)響應(yīng)等值電路參數(shù)辨識的改進方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力變壓器對電網(wǎng)的正常運行十分重要，在運行中，由于受到電氣、熱和環(huán)境應(yīng)力 的作用，其油紙絕緣系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化，變壓器的絕緣老化狀態(tài)診斷是目前國內(nèi)外研宄 的熱點之一。變壓器的壽命主要取決于油紙絕緣系統(tǒng)的老化狀態(tài)，油紙絕緣的介電特性在 運行過程中會發(fā)生改變，目前介電測量方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于評估變壓器的油紙絕緣老化狀 態(tài)，通過建立介質(zhì)響應(yīng)和介質(zhì)之間的聯(lián)系，對介質(zhì)進行診斷。
[0003] 傳統(tǒng)的絕緣狀態(tài)評估方法只能給出固體絕緣狀態(tài)的部分信息，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在 電力企業(yè)的需求。最近幾十年國內(nèi)外學(xué)者提出了一些新的診斷方法，這些方法均是以介電 響應(yīng)為基礎(chǔ)的?；貜?fù)電壓方法是一種基于介電響應(yīng)理論現(xiàn)場診斷電力變壓器的非破壞性檢 測方法，它能夠表征介質(zhì)的絕緣狀況及老化狀態(tài)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。
[0004] 基于回復(fù)電壓原理，擴展Debye模型的介質(zhì)響應(yīng)等值電路參數(shù)與油紙絕緣老化狀 態(tài)存在著映射關(guān)系。辨識介質(zhì)響應(yīng)等值電路參數(shù)非常繁瑣，需要選擇合適的數(shù)學(xué)模型對參 數(shù)進行求解。Xushuzhen選擇的數(shù)學(xué)模型需要積分，過程非常復(fù)雜，而且在辨識參數(shù)過程中 忽略了數(shù)學(xué)模型中的一些參數(shù)，影響了參數(shù)辨識的精度；張濤提出利用回復(fù)電壓初始斜率 特征量辨識介質(zhì)響應(yīng)等值電路參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，取得了良好的參數(shù)辨識效果；熊維兵利用 回復(fù)電壓最大值和峰值時間特征量建立了參數(shù)辨識數(shù)學(xué)模型，也取得了較好的參數(shù)辨識效 果；但上述兩種模型測量數(shù)據(jù)時都需要很長時間，且不能直接辨識出所有未知參數(shù)。已有研 宄表明，利用初始斜率特征量對大型變壓器進行絕緣老化狀態(tài)檢測是有效的，但是對小型 變壓器進行絕緣老化狀態(tài)檢測時效果并不理想。因此需要進一步改進數(shù)學(xué)模型以達(dá)到更好 的參數(shù)辨識效果，從而使得到的等值電路參數(shù)能更好的反映油紙絕緣變壓器的油紙絕緣狀 O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于回復(fù)電壓法的變壓器油紙絕緣介 質(zhì)響應(yīng)等值電路參數(shù)辨識的改進方法，旨在解決特征量測量時間較長、初始斜率測量值不 精確對參數(shù)辨識造成誤差以及初始斜率特征量對小型變壓器進行絕緣老化狀態(tài)檢測時效 果并不理想的問題。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] 變壓器油紙絕緣介質(zhì)響應(yīng)等值電路參數(shù)辨識的改進方法，其特征在于包括以下步 驟：
[0008] 步驟⑴：利用RVM5461測量儀器對現(xiàn)場三臺變壓器油紙絕緣系統(tǒng)低壓側(cè)進行特 征量測量，所測的變壓器等級為110KV及以上，測得的特征量包括最大峰值電壓Umax、峰值 測量時間tp和回復(fù)電壓初始斜率dU,/dt;
[0009] 步驟（2):采用擴展Debye模型對變壓器油紙絕緣系統(tǒng)進行等效，選取6條松弛支 路，共有14個未知量；
[0010] 步驟（3):建立利用回復(fù)電壓峰值、峰值時間以及初始斜率特征量求解介質(zhì)響應(yīng) 等值電路參數(shù)的改進數(shù)學(xué)模型，通過多個回復(fù)電壓測試循環(huán)建立相應(yīng)規(guī)模的非線性方程組 為：
【主權(quán)項】
1. 一種變壓器油紙絕緣介質(zhì)響應(yīng)等值電路參數(shù)辨識的改進方法，其特征在于包括以下 步驟： (1) 利用RVM5461測量儀器對現(xiàn)場三臺變壓器油紙絕緣系統(tǒng)低壓側(cè)進行特征量測量， 所測的變壓器等級為IlOKV及以上，測得的特征量包括回復(fù)電壓峰值U niiax、峰值測量時間tp 和回復(fù)電壓初始斜率duydt; (2) 采用擴展Debye模型對變壓器油紙絕緣系統(tǒng)進行等效，η條松弛支路的等值模型將 有2η+2個模型參數(shù)待求解； (3) 建立利用回復(fù)電壓峰值、峰值時間以及初始斜率特征量求解介質(zhì)響應(yīng)等值電路參 數(shù)的改進數(shù)學(xué)模型，選取6條松弛支路，共有14個未知量，從而需要通過多個回復(fù)電壓測試 循環(huán)建立相應(yīng)規(guī)模的非線性方程組進行求解； (4) 將非線性方程組的求解轉(zhuǎn)化為求解目標(biāo)函數(shù)最小值的優(yōu)化問題，采用混合PSO的 細(xì)菌覓食優(yōu)化算法辨識等值電路參數(shù)值； (5) 根據(jù)辨識所得參數(shù)值計算回復(fù)電壓曲線，將回復(fù)電壓計算曲線與回復(fù)電壓測量曲 線觀察比較發(fā)現(xiàn)二者主時間常數(shù)相同，具有很好的一致性，能夠正確判斷變壓器油紙絕緣 狀態(tài)，說明本發(fā)明提出的改進方法是可行的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變壓器油紙絕緣介質(zhì)響應(yīng)等值電路參數(shù)辨識的改進方法， 其特征在于：所述步驟（1)中，對于雙繞組變壓器，通過測量高壓側(cè)一地或低壓側(cè)一地得到 變壓器油紙絕緣系統(tǒng)的特征量；對于三繞組變壓器，通過測量高壓側(cè)一地、中壓側(cè)一地或低 壓側(cè)一地得到變壓器油紙絕緣系統(tǒng)的特征量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變壓器油紙絕緣介質(zhì)響應(yīng)等值電路參數(shù)辨識的改進方法， 其特征在于：所述步驟（3)中，建立了利用回復(fù)電壓峰值、峰值時間以及初始斜率特征量求 解介質(zhì)響應(yīng)等值電路參數(shù)的改進數(shù)學(xué)模型，多個回復(fù)電壓測試循環(huán)建立相應(yīng)規(guī)模的非線性 方程組為：
其中Um為回復(fù)電壓峰值、t ρ為峰值測量時間、dU 為回復(fù)電壓初始斜率；〖。、一分別 為充、放電時間，一般取、=為回復(fù)電壓測試時間，η為極化支路數(shù)，Utl為直流電源 電壓；未知參數(shù)為極化電阻Rpi、極化電容Cpi、絕緣電阻Rg和幾何電容C g，Ti= RpiCpi。i = 1，···，]! ;j = 1，···，2n+l ;m 為其中一個 j 的數(shù)值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變壓器油紙絕緣介質(zhì)響應(yīng)等值電路參數(shù)辨識的改進方法， 其特征在于：所述步驟（4)中，將非線性方程組的求解轉(zhuǎn)化為求解目標(biāo)函數(shù)最小值的優(yōu)化 問題，目標(biāo)函數(shù)為：
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變壓器油紙絕緣介質(zhì)響應(yīng)等值電路參數(shù)辨識的改進方法， 其特征在于：所述步驟（4)中，采用混合PSO的細(xì)菌覓食優(yōu)化算法計算出等值電路參數(shù)值， 算法的主要參數(shù)設(shè)計如下：細(xì)菌規(guī)模s = 100,迀移次數(shù)Ned = 2、復(fù)制次數(shù)Nre = 4、趨化 次數(shù)Nc = 50,游動次數(shù)Ns = 5、迀移概率Ped = 0. 25 ;其中，粒子群算法采用慣性權(quán)重ω =1的線性策略，學(xué)習(xí)因子cl = c2 = 2,粒子數(shù)為100。
【專利摘要】變壓器油紙絕緣介質(zhì)響應(yīng)等值電路參數(shù)辨識的改進方法，采用回復(fù)電壓法測量現(xiàn)場變壓器油紙絕緣系統(tǒng)的回復(fù)電壓峰值、峰值時間和回復(fù)電壓初始斜率；采用擴展Debye模型模擬變壓器油紙絕緣系統(tǒng)等值電路；建立回復(fù)電壓峰值、峰值時間以及初始斜率特征量求解介質(zhì)響應(yīng)等值電路參數(shù)的改進數(shù)學(xué)模型，n條松弛支路的等值模型有2n+2個模型參數(shù)待求解，從而需通過多個回復(fù)電壓測試循環(huán)建立相應(yīng)規(guī)模的非線性方程組進行求解；將非線性方程組的求解轉(zhuǎn)化為求解目標(biāo)函數(shù)最小值的優(yōu)化問題，采用混合PSO的細(xì)菌覓食優(yōu)化算法辨識出等值電路參數(shù)并計算回復(fù)電壓曲線，與回復(fù)電壓測量曲線比較發(fā)現(xiàn)二者主時間常數(shù)相同，能夠準(zhǔn)確判斷變壓器油紙絕緣狀態(tài)。
【IPC分類】G06F19-00, G01R31-12
【公開號】CN104764984
【申請?zhí)枴緾N201510179547
【發(fā)明人】張濤, 李小琴, 呂浩云, 馬飛林, 張引
【申請人】三峽大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月16日