基于专家综合判断的油浸式电流互感器低温特性研究系统的制作方法

1.本发明属于电气工程输变电技术领域，涉及一种基于专家综合判断的油浸式电流互感器低温特性研究系统。


背景技术：

2.温度、湿度、污秽等外界环境条件是输变电设备设计选型阶段必须考虑的因素。由于地理环境的区域性和气候条件的局限性，低温、大温差的特殊环境条件对于油浸式电气设备的运行影响如何，设备投入运行后应该如何高效运维，设计手册、国家标准并未给出明确的建议。
3.不同于主变压器本体储油量巨大的特点，油浸式电流互感器属于少油电气设备，通常电流互感器出厂说明书中均明确指出“建议运行阶段尽量减少取油样次数”。因此，油浸式电流互感器的绝缘油历史监测数据较少，绝大多数缺陷都表现出了突发性。
4.在实际生产过程中，北方地区不可避免的会出现油浸式电气设备秋冬季节投产，由于热胀冷缩油浸式电气设备冬季填补油的情况。此外，我国西北严寒地区风能资源丰富，风电场建设规模庞大，已形成了以清洁能源送出为主的新型电力系统雏形。但是，风能资源丰富的草原或者荒漠地区，也是冬季环境温度低、冬夏和早晚温度差异较大的地区。据权威统计，同批次同型号的油浸式电气设备(如：箱式变压器、油浸式电流互感器)，在北方寒冷地区的运行缺陷率明显高于气候温暖地区。冬季投产、风力发电机启停所导致的油浸式电气设备的冷启动问题，近年来的技术聚焦度也逐步攀高。
5.目前，由于低温、大温差的特殊环境条件对油浸式电气设备的影响，虽已被技术人员经验认同，但尚无有效的证实手段。其难点之一就在于如何将缺陷自身的发展和温度对缺陷的劣化影响，二者有效的剥离开来。鉴于此，有必要构建油浸式电气设备的低温特性研究系统，借助某一类典型油浸式电气设备低温和高低温变化过程的低温运行特点，来探索低温、大温差的特殊环境条件对于油浸式电气设备的影响。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种基于专家综合判断的油浸式电流互感器低温特性研究系统，利用缺陷排查系统获取待排查油浸式电流互感器的缺陷成因，经专家综合判断系统匹配和设置后，再利用模拟试验平台及其监控系统模拟该缺陷的低温运行表征，以提取温度对互感器缺陷的影响。再利用不同温度下电气参数的测试结果，针对油浸式电流互感器的典型缺陷进行低温运行特点的电场、温度场仿真计算，佐证低温模拟试验结果，从而实现对油浸式电流互感器低温运行特点的研究。
7.本发明的目的通过如下技术方案实现。
8.本发明提供了一种基于专家综合判断的油浸式电流互感器低温特性研究系统，该低温特性研究系统包括缺陷排查系统、专家综合判断系统、参数测试装置和模拟试验平台及其监控系统；
9.所述缺陷排查系统为油浸式电流互感器的缺陷排查系统，该系统依据待排查油浸式电流互感器的历史试验结果、诊断试验结果及其拆解过程，排查该油浸式电流互感器的缺陷成因；所述参数测试装置对待排查油浸式电流互感器进行电气参数测试，包括工作站、温度调控装置、电气参数检测仪器和测试电极；所述模拟试验平台及其监控系统为低温环境中油浸式电流互感器运行特性模拟试验平台及其监控系统，模拟试验平台选用油浸式电流互感器实体设备作为模拟试验试品，在低温环境及温度变化过程中、额定运行条件下模拟油浸式电流互感器的运行状况；
10.所述专家综合判断系统包括数据录入单元、缺陷匹配单元、模拟试验设置单元、综合判断单元、缺陷等效计算单元和输出单元；其中，缺陷匹配单元中预存有油浸式电流互感器典型结构及其典型缺陷的数据；
11.所述缺陷排查系统分别与数据录入单元、综合判断单元单向连接，将待排查油浸式电流互感器的结构信息和缺陷排查数据传递给数据录入单元和综合判断单元；所述数据录入单元与缺陷匹配单元、模拟试验设置单元依次单向连接；数据录入单元梳理结构信息和缺陷排查数据后，将其传递给缺陷匹配单元；缺陷匹配单元将结构信息和缺陷排查数据与内置的油浸式电流互感器典型结构及其典型缺陷做吻合性匹配后，将模拟试验要求传递至模拟试验设置单元
12.所述模拟试验设置单元与模拟试验平台及其监控系统、综合判断单元依次单向连接，模拟试验设置单元按照所接收到的模拟试验要求，设置模拟试验控制策略，并传递给模拟试验平台及其监控系统；模拟试验平台及其监控系统利用模拟试验试品开展低温环境中油浸式电流互感器运行特性模拟试验，并将模拟试验数据传递给综合判断单元；所述模拟试验设置单元还与参数测试装置、综合判断单元依次单向连接，模拟试验设置单元将参数测试要求传递给参数测试装置，参数测试装置开展测试后，将参数测试结果传递回综合判断单元；
13.所述综合判断单元与缺陷等效计算单元、缺陷匹配单元依次单向连接；缺陷等效计算单元接收综合判断单元传递的信息后，构建待排查油浸式电流互感器的缺陷等效模型，并将计算结果反馈回缺陷匹配单元，完成油浸式电流互感器典型结构及其典型缺陷的扩充；
14.所述综合判断单元、缺陷等效计算单元分别与输出单元单向连接，所述输出单元用于输出综合判断结果。
15.优选地，所述缺陷排查系统至少包括信息输入模块a、试验测试装置、试样检测装置、中央处理模块、拆解过程记录模块、缺陷诊断模块、信息输出模块a；
16.所述信息输入模块a与中央处理模块、拆解过程记录模块单向连接，信息输入模块a将待排查油浸式电流互感器的结构信息、缺陷表现和历史试验数据传递给中央处理模块，并将待排查油浸式电流互感器的结构信息传递给拆解过程记录模块；所述试验装置与中央处理模块单向连接，用于将试验测试装置的测试结果传递给中央处理模块；所述试样检测装置与拆解过程记录模块双向连接，按照拆解过程记录模块预存的待排查油浸式电流互感器拆解排查步骤，对拆解过程拍照、对所取的试样进行检测，并将拍摄的照片和试样检测信息反馈给拆解过程记录模块；所述拆解过程记录模块与缺陷诊断模块、信息输出模块a单向连接，拆解过程记录模块将整合后的拆解信息传递给缺陷诊断模块，缺陷诊断模块分析诊
断后给出待排查油浸式电流互感器的缺陷成因，并将其传递给信息输出模块a。
17.优选地，所述模拟试验平台及其监控系统包括控制装置、检测装置、信息输入模块b、信息处理模块、信息输出模块b、提醒模块、温度对比模块，所述低温环境中油浸式电流互感器运行特性模拟试验平台至少包括一个可控温试验箱、一个放置在可控温试验箱内内的油浸式电流互感器实体设备作为模拟试验试品；
18.所述的控制装置用于调控低温环境中油浸式电流互感器运行特性模拟试验平台的试验电流、试验电压和试验温度；所述检测装置用于测试和检测模拟试验试品的绝缘性能。
19.优选地，所述等效计算单元接收综合判断单元传递的信息包括：缺陷排查系统得到的结构信息和缺陷排查数据，模拟试验平台及其监控系统得到的模拟试验数据，参数测试装置得到的参数测试数据。
20.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果为：
21.1、缺陷排查系统获取待排查油浸式电流互感器的缺陷成因，经专家综合判断系统匹配和设置后，再利用模拟试验平台及其监控系统中配置的模拟试验试品来研究油浸式电流互感器的低温运行状态。该系统将温度作为了唯一变量因素，来模拟探索低温对油浸式电流互感器的影响，将缺陷自身发展和温度对缺陷的劣化影响剥离了开来。
22.2、基于缺陷排查系统获取待排查油浸式电流互感器的结构信息、试验数据和缺陷成因，专家综合判断系统给出了模拟试验试验电压、试验电流和温度的控制策略，并利用模拟试验试品来研究缺陷的发展过程；经匹配后的模拟试验针对性强，试验结果更加直观，技术指导性更明确。
23.3、系统中配置了样品电气参数测试装置，可按照模拟试验要求测试样品的电气参数，为缺陷等效计算提供必需参数，以构建待排查油浸式电流互感器的缺陷等效模型，实现典型油浸式电流互感器的电场、磁场和温度场的耦合计算。该技术措施可直观的展现油浸式电流互感器的电场、磁场和温度场的分布情况，其计算结果可佐证低温模拟试验结果，实现对油浸式电流互感器低温运行特点的研究。
24.4、经过缺陷排查系统的排查、模拟试验平台及其监控系统的模拟试验、缺陷等效计算单元的微观场计算，待排查油浸式电流互感器的缺陷分析过程更加真实可靠，其分析方法和结果可进一步充实缺陷匹配单元的算例库。随着试验数据的积累，专家综合判断系统的算例库将更加充实，可更好的辅助现场事故分析，更好的提炼油浸式互感器的低温运行特性。
附图说明
25.图1为基于专家综合判断的油浸式电流互感器低温特性研究系统的结构图。
26.图2为油浸式电流互感器缺陷排查系统的结构图。
27.图3为油浸正立式电流互感器拆解及其缺陷排查流程示意图。
28.图4为低温环境中电流互感器运行特性的模拟试验平台及其监控系统的结构图。
29.图5为低温环境中电流互感器运行特性模拟试验平台的示意图。
30.其中，图1：100、缺陷排查系统；200、专家综合判断系统；300、参数测试装置；400、模拟试验平台及其监控系统；210、数据录入单元；220、缺陷匹配单元；230模拟试验设置单
元；240、综合判断单元；250缺陷等效计算单元；260输出单元。
31.图2中：110、信息输入模块a；120、试验测试装置；130、试样检测装置；140、中央处理模块；150、拆解过程记录模块；160、缺陷诊断模块；170、信息输出模块a；121、绝缘电阻测试仪；122、直流电阻测试仪；123、高压介损和电容量测试装置；124、局部放电测试装置；125、油中溶解气体检测装置；126、油中水分含量检测仪；127、油耐压检测仪；131、照相机；132、电镜扫描仪；133、元素能谱分析仪；134、可控温试样浸泡装置。
32.图4和图5中：401、可控温试验箱；402、模拟试验试品；410、控制装置；411、电流发生装置；412、电压发生装置；413、温度控制装置；420、检测装置；426、试品外表面温度检测装置；427、试品内部温度检测装置；428、绝缘性能检测装置；429、放电信号检测装置；430、信息输入模块b；440、数据处理模块；450、信息输出模块b；460、提醒模块；470、温度对比模块。
具体实施方式
33.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
34.图1为基于专家综合判断的油浸式电流互感器低温特性研究系统的结构图。
35.由图1可见本发明提供了一种基于专家综合判断的油浸式电流互感器低温特性研究系统，该低温特性研究系统包括缺陷排查系统100、专家综合判断系统200、参数测试装置300和模拟试验平台及其监控系统400。
36.所述缺陷排查系统100为油浸式电流互感器的缺陷排查系统，该系统依据待排查油浸式电流互感器的历史试验结果、诊断试验结果及其拆解过程，排查该油浸式电流互感器的缺陷成因；所述参数测试装置300对待排查油浸式电流互感器进行电气参数测试，包括工作站、温度调控装置、电气参数检测仪器和测试电极；所述模拟试验平台及其监控系统400为低温环境中油浸式电流互感器运行特性模拟试验平台及其监控系统，模拟试验平台选用油浸式电流互感器实体设备作为模拟试验试品，在低温环境及温度变化过程中、额定运行条件下模拟油浸式电流互感器的运行状况；
37.所述专家综合判断系统200包括数据录入单元210、缺陷匹配单元220、模拟试验设置单元230、综合判断单元240、缺陷等效计算单元250和输出单元260；其中，缺陷匹配单元220中预存有油浸式电流互感器典型结构及其典型缺陷的数据；
38.所述缺陷排查系统100分别与数据录入单元210、综合判断单元240单向连接，将待排查油浸式电流互感器的结构信息和缺陷排查数据传递给数据录入单元210和综合判断单元240；所述数据录入单元210与缺陷匹配单元220、模拟试验设置单元230依次单向连接；数据录入单元210梳理结构信息和缺陷排查数据后，将其传递给缺陷匹配单元220；缺陷匹配单元220将结构信息和缺陷排查数据与内置的油浸式电流互感器典型结构及其典型缺陷做吻合性匹配后，将模拟试验要求传递至模拟试验设置单元230；
39.所述模拟试验设置单元230与模拟试验平台及其监控系统400、综合判断单元240依次单向连接，模拟试验设置单元230按照所接收到的模拟试验要求，设置模拟试验控制策略，并传递给模拟试验平台及其监控系统400；模拟试验平台及其监控系统400利用模拟试验试品开展低温环境中油浸式电流互感器运行特性模拟试验，并将模拟试验数据传递给综合判断单元240；所述模拟试验设置单元230还与参数测试装置300、综合判断单元240依次
单向连接，模拟试验设置单元230将参数测试要求传递给参数测试装置300，参数测试装置300开展测试后，将参数测试结果传递回综合判断单元240；
40.所述综合判断单元240与缺陷等效计算单元250、缺陷匹配单元220依次单向连接；缺陷等效计算单元250接收综合判断单元240传递的信息后，构建待排查油浸式电流互感器的缺陷等效模型，并将计算结果反馈回缺陷匹配单元220，完成油浸式电流互感器典型结构及其典型缺陷的扩充；
41.所述综合判断单元240、缺陷等效计算单元250分别与输出单元260单向连接，所述输出单元260用于输出综合判断结果。
42.在本实施例中，所述等效计算单元250接收综合判断单元240传递的信息包括：缺陷排查系统100得到的结构信息和缺陷排查数据，模拟试验平台及其监控系统400得到的模拟试验数据，参数测试装置300得到的参数测试数据
43.图2为油浸式电流互感器缺陷排查系统的结构图。由该图可见，所述缺陷排查系统100至少包括信息输入模块a110、试验测试装置120、试样检测装置130、中央处理模块140、拆解过程记录模块150、缺陷诊断模块160、信息输出模块a170；
44.所述信息输入模块a110与中央处理模块140、拆解过程记录模块150单向连接，信息输入模块a110将待排查油浸式电流互感器的结构信息、缺陷表现和历史试验数据传递给中央处理模块140，并将待排查油浸式电流互感器的结构信息传递给拆解过程记录模块150。
45.所述试验装置120与中央处理模块140单向连接，用于将试验测试装置120的测试结果传递给中央处理模块140；所述试验装置120至少包括：绝缘电阻测试仪121、直流电阻测试仪122、高压介损和电容量测试装置123、局部放电测试装置124，油中溶解气体检测装置125、油中水分含量检测仪126和油耐压检测仪127。其中，绝缘电阻测试仪121、直流电阻测试仪122、高压介损和电容量测试装置123和局部放电测试装置124用于测试待排查油浸式电流互感器的绝缘垫子、直流电阻等电气参量，油中溶解气体检测装置125、油中水分含量检测仪126和油耐压检测仪127用于检测待排查油浸式电流互感器的绝缘油性能。
46.所述试样检测装置130与拆解过程记录模块150双向连接，按照拆解过程记录模块150预存的待排查油浸式电流互感器拆解排查步骤，对拆解过程拍照、对所取的试样进行检测，并将拍摄的照片和试样检测信息反馈给拆解过程记录模块150；试样检测装置130包括照相机131、电镜扫描仪132、元素能谱分析仪133和可控温试样浸泡装置134，用于拍摄待排查油浸式电流互感器拆解过程、检测待排查油浸式电流互感器拆解过程中所取的试样。
47.所述拆解过程记录模块150与缺陷诊断模块160、信息输出模块a170单向连接，拆解过程记录模块150将整合后的拆解信息传递给缺陷诊断模块160，缺陷诊断模块160分析诊断后给出待排查油浸式电流互感器的缺陷成因，并将其传递给信息输出模块a170。
48.所述中央处理模块140与缺陷诊断模块160单向连接，中央处理模块140将信息输入模块a110、试验装置120传递的信息进行筛选和梳理后，将待排查油浸式电流互感器筛选和梳理后的有效信息传递给缺陷诊断模块160。
49.所述缺陷诊断模块160与信息输出模块170单向连接。缺陷诊断模块160将中央处理模块140传递的待排查油浸式电流互感器筛选和梳理后的有效信息、拆解过程记录模块150传递的整合后的拆解信息综合在一起，分析诊断后给出待排查油浸式电流互感器的缺
陷成因，并将其传递给信息输出模块a170。
50.油浸式电流互感器分为油浸正立式和油浸倒立式两种。以油浸正立式电流互感器为例说明，图3为油浸正立式电流互感器拆解及其缺陷排查流程示意图，该排查流程内置于拆解过程记录模块150中。由该图可见，在本实施例中，所述待排查油浸式电流互感器的拆解排查步骤包括：
51.步骤1，收集待排查油浸正立式电流互感器的结构信息；
52.步骤2，开展待排查油浸正立式电流互感器拆解前的诊断试验；
53.步骤3，拆解待排查油浸正立式电流互感器，并逐步排查缺陷；
54.步骤3.1，检查密封状况，排空绝缘油；
55.步骤3.2，分离出本体；
56.步骤3.3，拆解本体，逐步排查本体缺陷；
57.步骤3.4，测量一次导体尺寸；
58.步骤4，计算并核对相邻主电容屏之间的实测屏间电容量；
59.步骤5，检测步骤2和步骤3中所取试样。
60.本实施例中，缺陷排查系统100中的拆解过程记录模块150发送拆解过程中的拆解、检测和取样命令后，技术人员留存系统所提示的样品，此时缺陷排查系统100还向参数测试装置300发出样品测试启动提示，保证多样品时样品来源和样品检测结果的对应性。
61.本实施例中，参数测试装置300测试的样品为绝缘油、高压电缆纸带和层压纸板；测试的电气参数至少有：粘度、密度、比热容、导热系数、相对磁导率、相对介电常数、电阻率和比热率。不同温度下电气参数的测试结果为缺陷等效计算单元250提供仿真计算所用的绝缘油、高压电缆纸带等绝缘介质的电气参数，以开展油浸式电流互感器的电场、温度场仿真计算和分析。
62.图4为低温环境中电流互感器运行特性模拟试验平台及其监控系统的结构图，图5为低温环境中电流互感器运行特性模拟试验平台的示意图。由图4和图5可见，所述模拟试验平台及其监控系统400包括控制装置410、检测装置420、信息输入模块b430、信息处理模块440、信息输出模块b450、提醒模块460、温度对比模块470，所述低温环境中油浸式电流互感器运行特性模拟试验平台至少包括一个可控温试验箱401、一个放置在可控温试验箱内401内的油浸式电流互感器实体设备作为模拟试验试品402；
63.所述的控制装置410用于调控低温环境中油浸式电流互感器运行特性模拟试验平台的试验电流、试验电压和试验温度；所述检测装置420用于测试和检测模拟试验试品402的绝缘性能。所述控制装置410包括电流发生装置411、电压发生装置412和温度控制装置413，所述检测装置包括试品外表面温度检测装置426、试品内部温度检测装置427、绝缘性能检测装置428和放电信号检测装置429。
64.所述信息输入模块b430与信息处理模块440单向连接，用于输入模拟试验试品402的基本信息，并将该信息传递给信息处理模块440。
65.所述温度对比模块470分别与温度控制装置413、试品外表面温度检测装置426、试品内部温度检测装置427单向连接，分别用于接收温度控制装置413传递的模拟试验平台中可控温试验箱401的温度数据、接收外表面温度检测装置426检测得到的油浸式电流互感器试品402的外表面温度数据、接收试品内部温度检测装置427检测得到的油浸式电流互感器
试品402的内部温度数据。根据预先储存的温度比较算法，对比并计算可控温试验箱401的温度数据与模拟试验试品402的外表面温度数据、对比并计算可控温试验箱401的温度数据与模拟试验试品402的内部温度数据后，将温度检测结果和对比计算结果转化为数据传递给信息处理模块440。
66.所述信息处理模块440分别与绝缘性能检测装置428和放电信号检测装置429单向连接，用于接收绝缘性能检测装置428和放电信号检测装置429检测得到的数据。所述信息处理模块440分别与电流发生装置411、电压发生装置412双向连接，用于接收电流发生装置411、电压发生装置412传递的模拟试验平台工作时的电流、电压数据，并根据其内置判断算法，控制电压发生装置412、电流发生装置411的启动和停止，用于配合绝缘性能检测装置428停电检测的需要。所述信息处理模块440和温度对比模块470单向连接，用于接收温度对比模块470传递的温度检测结果和对比计算数据。所述信息处理模块440与温度控制装置413单向连接，根据温度对比模块470传递的对比计算数据，用于向温度控制装置413发送调整和控制命令。
67.所述信息输出模块b450与信息处理模块440单向连接，用于模拟试验信息的输出。
68.所述提醒模块460与信息处理模块440单向连接，用于提醒信息的输出，所述提醒信息用于提示电压发生装置412、电流发生装置411的启动和停止，以配合绝缘性能检测装置428电检测的需要。
69.在本实施例中，所述的提醒模块460所发出的提醒信息至少包括：提示电压发生装置412和电流发生装置411已经停止工作，可以安全开启可控温试验箱401的试验箱门，允许使用绝缘性能监测装置428中的油中溶解气体检测仪、绝缘油耐压检测仪、绝缘油水分检测仪、绝缘电阻测试仪和介质损耗因数测试仪等装置进行检测。亦提示绝缘性能监测装置428已完成检测，电压发生装412和电流发生装置411已经启动，平台处于工作状态，试验人员不可靠近。