油浸式电力变压器绝缘诊断技术

本书撰写内容是作者及合作者多年承担国家自然科学基金项目《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，编号：61174117》、省自然科学基金项目《油纸绝缘变压器微水含量的测试与评估，编号：2010J01283》及校企合作项目《基于时域介电谱微分解谱法的油纸绝缘设备老化模型分析及诊断，编号：52130413502L》以及历届博士研究生撰写的学位论文和在油纸绝缘测试、老化评估研究领域取得近期新研究成果，经过精心提炼、汇总撰写而成的。书中由浅入深、先理论后实践，详细阐述以下几方面内容：首先阐述油纸绝缘电介质极化的基本理论、时域响应介电谱的测量方法以及参数的优化选择；然后确定油纸绝缘极化等效电路模型及其响应函数和电路极化参数的计算，而后分析了油纸绝缘老化与时域介电谱特征量之间的相互关系。在此基础上，提出各种评估油纸绝缘老化状况的理论和方法。最后给出介质响应及其极化谱测试系统的框架结构和应用回复电压特征量评估油纸绝缘变压器老化状况的诊断系统。全书从理论出发、模型解析、诊断方法的提出、测量系统的构建到诊断系统的实现，构成一个理论体系与实践环节并举的完整体系。书中含有大量的诊断实例、分析诊断数据、图表和曲线，全方位、立体而形象地向读者传授知识。

前言
第1章油纸绝缘弛豫响应介电谱的测量1
1.1油纸绝缘劣化过程1
1.2油纸绝缘介质极化过程3
1.2.1电介质极化形式3
1.2.2电介质弛豫响应特性4
1.3时域介电谱的测量7
1.3.1回复电压极化谱测量7
1.3.2极化、去极化电流测量11
1.4频域介电谱测量法14
1.5影响回复电压测量的主要因素16
1.6极化电压对回复电压的影响20
1.6.1极化电压对回复电压优选值影响22
1.6.2极化电压对回复电压初始斜率影响22
1.6.3极化电压对峰值时间的影响23
1.7不同充电放电时间比对极化谱特征量的影响23
1.7.1充放电时间比对回复电压优选值的影响25
1.7.2充放电时间比对回复电压初始斜率影响26
1.7.3充放电时间比对回复电压峰值时间的影响26
第2章油纸绝缘极化等效电路及其响应29
2.1油纸绝缘极化等效电路模型29
2.2扩展德拜极化等效电路模型33
2.3扩展德拜等效电路的时域响应35
2.4扩展德拜混联电路时域响应38
2.4.1混联等效电路回复电压响应38
2.4.2改进的混联电路回复电压响应41
2.5扩展德拜等效电路极化、去极化电流响应49
2.6扩展德拜等效电路频域响应51
第3章油纸绝缘极化等效电路参数计算53
3.1极化等效电路参数计算方程式53
3.2极化等效电路支路数的确定55
3.2.1基于回复电压解谱的极化支路数判断56
3.2.2去极化电流解谱的极化支路数判断63
3.3基于改进粒子群算法的参数计算69
3.3.1建立求解非线性方程组的目标函数69
3.3.2标准粒子群优化算法70
3.3.3改进粒子群优化算法71
3.4应用改进粒子群算法求解扩展德拜电路参数73
3.5极化等效电路回复电压计算74
3.5.1单极化支路回复电压计算公式75
3.5.2多极化支路回复电压计算通式77
3.5.3等效电路中几何电阻Rg的求解78
3.6等效电路参数计算准确性分析78
3.7去极化电流三次微分的等效电路参数计算79
3.8极化等效电路参数计算示例84
3.9基于频域介电谱的混联等效电路参数计算87
3.9.1混联极化等效电路参数与频域介电谱关系87
3.9.2求解混联等效电路参数目标函数89
3.9.3混联等效电路参数计算示例89
第4章油纸绝缘状态与等效电路特征量关系94
4.1油纸绝缘状况实验测试分析94
4.1.1测试平台和实验操作过程94
4.1.2实验分析结果96
4.2油纸绝缘变压器回复电压极化谱分析102
4.2.1绝缘油处理前后测试结果分析102
4.2.2刚投运变压器测试结果分析103
4.2.3检修前后测试结果分析105
4.3油纸绝缘状况与弛豫机构的关系107
4.3.1油纸绝缘老化程度与极化支路数关系107
4.3.2油纸绝缘老化程度与弛豫时间常数关系111
4.3.3实例分析和验证114
4.4去极化电流的弛豫响应参数分析116
4.4.1换油处理前后变压器的弛豫参数分析117
4.4.2更换低压绕组前后变压器的弛豫参数分析118
4.4.3不同绝缘状况变压器的弛豫参数分析120
第5章基于回复电压特征量的油纸绝缘诊断124
5.1基于弛豫机构数的油纸绝缘诊断124
5.1.1弛豫子谱线与绝缘老化的关系124
5.1.2油纸绝缘诊断分析125
5.2等值弛豫极化强度老化评估法131
5.2.1电介质极化强度131
5.2.2油纸绝缘诊断分析133
5.3基于回复电压极化谱特征量的绝缘诊断139
5.3.1采用回复电压极化谱特征值的油纸绝缘诊断139
5.3.2油纸绝缘诊断分析140
5.3.3含有弛豫因子的油纸绝缘诊断142
5.4非标准回复电压极化谱的绝缘诊断145
5.4.1非标准极化谱的绝缘诊断方法145
5.4.2油纸绝缘诊断分析146
第6章基于去极化电流特征量的油纸绝缘诊断149
6.1去极化电流微分峰谷点的绝缘诊断149
6.1.1基于峰谷点数的绝缘劣化程度判据149
6.1.2油纸绝缘诊断分析150
6.2基于弛豫损耗与去极化能量的油纸绝缘诊断153
6.2.1弛豫损耗153
6.2.2去极化弛豫能量154
6.2.3油纸绝缘诊断分析155
6.3基于陷阱密度谱特征量的油纸绝缘诊断157
6.3.1去极化电流陷阱密度及其特征量157
6.3.2Sgmax和tgmax在油纸绝缘评估中应用158
6.3.3油纸绝缘诊断分析162
6.4含有弛豫线型因子的油纸绝缘诊断165
6.4.1极化支路数与绝缘老化的联系166
6.4.2弛豫线型因子与绝缘老化的联系171
第7章基于时域介电谱特征量的油纸绝缘综合诊断173
7.1基于模糊粗糙集理论的油纸绝缘诊断173
7.1.1油纸绝缘特征量的模糊划分173
7.1.2可辨识矩阵的属性约简174
7.1.3基于模糊粗糙集的油纸绝缘诊断176
7.2基于多元回归法的油纸绝缘诊断183
7.2.1回复电压时域特征量分析183
7.2.2融合多特征量的油纸绝缘诊断186
7.3融合多特征量的油纸绝缘定量诊断190
7.3.1油纸绝缘定量诊断方法和判据191
7.3.2绝缘诊断示例分析194
7.4油纸绝缘系统分类诊断196
7.4.1油和纸评估指标选取及绝缘等级划分196
7.4.2确定油纸绝缘状态分级的诊断规则196
7.4.3油纸绝缘状态分类分级诊断200
第8章油纸绝缘变压器微水含量的诊断方法203
8.1单特征量的油纸绝缘微水含量诊断203
8.1.1回复电压极化谱特征量与微水含量的关系203
8.1.2RVM初始斜率与微水含量的关系204
8.1.3微水含量诊断分析204
8.2基于弛豫等效电路参数的微水含量诊断206
8.2.1大时间常数支路参数与微水含量的关系207
8.2.2等效电路电阻、电容与微水含量的关系209
8.2.3变压器的微水含量诊断分析212
8.3基于去极化电流解谱的微水含量诊断213
8.3.1去极化电流峰值点与微水含量的关系213
8.3.2微水含量诊断分析214
8.4基于去极化电量的微水含量判别217
8.4.1去极化电流弛豫电量217
8.4.2基于去极化电量的绝缘微水含量判别217
8.4.3诊断示例分析218
8.5油纸绝缘微水含量多指标综合诊断219
8.5.1油纸绝缘微水含量多指标熵权关联诊断219
8.5.2油纸绝缘微水含量诊断分析222
8.5.3油纸绝缘微水含量可拓诊断法223
第9章时域介电谱测试装置机理及其仿真228
9.1时域介电谱测试装置框架图228
9.2高压直流电源模块229
9.3开关控制模块236
9.4信号采集模块240
9.5仪器显示模块242
第10章基于回复电压特征量的绝缘诊断系统251
10.1回复电压测试诊断系统框图251
10.2诊断系统软件安装252
10.3诊断系统设置说明252
10.4RVM系统程序安装和软件使用说明254
10.4.1系统登录255
10.4.2数据管理256
10.5RVM诊断系统应用分析260
10.6报表管理267
10.7用户管理268
10.8系统设置270
参考文献273