辨识分析油浸式绝缘套管整体性缺陷和局部性缺陷的方法

1.本发明属于电力设备绝缘缺陷检测分析领域，涉及一种辨识分析油浸式绝缘套管整体性缺陷和局部性缺陷的方法。


背景技术：

2.套管是电力变压器的关键组件，近年来其故障发生率始终高居不下，随着电压等级的提高，套管引发的绝缘故障带来的危害也更为严重。套管绝缘材料的整体性能劣化和绝缘结构的局部性缺陷是引起套管故障的主要原因。绝缘材料的整体性能劣化通常是由受潮引起的，而局部性缺陷通常由工艺缺陷或局部绝缘性能劣化所致，仅出现在套管局部位置。因此，迫切需要能有效辨识套管的绝缘缺陷类型的方法，为判断套管的绝缘健康状态提供理论参考，为预防套管缺陷进一步发展以及套管安全可靠运行提供可靠技术支撑。
3.目前，电网中油浸式绝缘套管的使用量最大。据统计，我国110kv及其以上的输变电系统中，油浸式绝缘套管的使用率占所有套管的90％以上。现有油浸式绝缘套管绝缘性能检测方法主要包括绝缘电阻、电容量、工频介损、油中溶解气体分析等，这些参量仅能用于初步判断套管的绝缘可靠性以及整体绝缘状态，无法准确反应引起局部性缺陷的隐患原因。频域介电谱法具有无损，且测试频带宽等特点，被广泛应用于油浸式绝缘套管的绝缘检测中，该方法对套管绝缘材料的性能劣化反应灵敏，但其仅能反应套管的整体绝缘性能，无法诊断其内部绝缘介质中的局部性缺陷。局部放电测试作为电力设备绝缘性能检测中常用的耐压测试方法，能直观反应电力设备的绝缘耐压水平，是发现绝缘中的局部性缺陷的有效手段。已有诊断套管绝缘缺陷的成果方面，曲文韬等人基于混沌量子粒子优化支持向量机对套管的局部放电测试结果开展训练分析，提出了一种套管典型局部性缺陷类型的识别方法；张文赋等人基于改进灰狼算法优化支持向量机对局部放电测试数据进行训练和分类，提出了一种套管局部放电模式识别方法；张玉波等人基于bp神经网络对套管绝缘油的油色谱开展测试与训练分析，提出了一种识别套管受潮缺陷的方法。以上方法能实现对套管某些局部放电缺陷进行辨识(如套管顶部放电缺陷、均压环放电缺陷、末屏接触不良放电缺陷等)，而对因绝缘材料劣化引起的整体性缺陷的辨识分析却未见报道。此外，但现有套管的局部放电分析方法较单一，存在仅考虑单一特征参量的局限性。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种辨识分析油浸式绝缘套管整体性缺陷和局部性缺陷的方法，包括整体性缺陷辨识分析模块、局部性缺陷辨识分析模块。整体性缺陷辨识分析模块基于不同测量电压下的频域介电响应特性，通过对比不同测量电压下介电特征量频域曲线的变化规律辨识分析油浸式绝缘套管整体性缺陷的类型(芯子受潮缺陷、绝缘油受潮缺陷)；局部性缺陷辨识分析模块基于不同测量电压下局部放电特征量变化规律的分析，通过负脉冲最大局部放电量和正脉冲放电重复率与测量电压的变化规律辨识分析局部性缺陷的类型(电容屏短路缺陷、电晕放电缺陷、悬浮放电缺陷)。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种辨识分析油浸式绝缘套管整体性缺陷和局部性缺陷的方法，包括：
7.利用整体性缺陷辨识分析模块，基于不同测量电压下的频域介电响应特性，通过对比不同测量电压下介电特征量频域曲线的变化规律辨识分析油浸式绝缘套管整体性缺陷的类型，所述油浸式绝缘套管整体性缺陷的类型包括芯子受潮缺陷和绝缘油受潮缺陷；
8.利用局部性缺陷辨识分析模块，基于不同测量电压下局部放电特征量变化规律的分析，通过负脉冲最大放电量和正脉冲放电重复率与测量电压的变化规律辨识分析局部性缺陷的类型，所述局部性缺陷的类型包括电容屏短路缺陷、电晕放电缺陷和悬浮放电缺陷。
9.进一步，本方法具体包括以下步骤：
10.s1：对套管工频介损是否超标进行判断：若未超过标准规定值，则进入步骤s2；若其超过了标准规定值，则进入步骤s3；
11.s2：对套管工频电容量变化率是否超标进行判断：若电容量的变化率未超过标准规定值，则进入步骤s4；若工频电容量变化率超标，则进入步骤s5；
12.s3：对套管在不同测量电压下介电特征量频域曲线的变化规律进行分析：若套管的低频段介损曲线随测量电压升高出现上移，则进入步骤s6；若低频段介损曲线随测量电压升高未发生上移，则进入步骤s8；
13.s4：对套管在标准电压下的最大放电量是否超标进行判断：若其未超过10pc，则转至步骤s7；若其超过10pc，则转至步骤s8；
14.s5：对套管在标准电压下的最大放电量是否超标进行判断：若其未超过10pc，则判断套管存在电容屏短路缺陷，结束流程；若其超过10pc，则转至步骤s8；
15.s6：对套管整体性缺陷进行辨识分析，获得结果后结束流程；
16.s7：对套管工频介损变化量是否超标进行判断，判断结果后结束流程；
17.s8：对套管局部性缺陷进行辨识分析，获得结果后结束流程。
18.进一步，所述步骤s2中，具体包括：通过测量套管的工频电容量，与套管铭牌值进行对比，从而判断电容量的变化率。
19.进一步，所述步骤s4中，具体包括：通过最大放电量判断套管是否存在局部性缺陷，其中，对于刚出厂的新套管，施加的工频测量电压，而对于已经投运的套管，施加的工频测量电压，其中um为套管铭牌上标注的最高电压；若最大放电量未超过预设阈值，则转至步骤s7；若最大放电量超过预设阈值，则转至步骤s8。
20.进一步，所述步骤s5中，具体包括：通过最大放电量判断套管是否存在局部性缺陷，其中，对于刚出厂的新套管，施加的工频测量电压，而对于已经投运的套管，施加的工频测量电压，其中um为套管铭牌上标注的最高电压；若其未超过预设阈值，则判断套管存在电容屏短路缺陷，结束流程；若其超过预设阈值，则转至步骤s8。
21.进一步，所述步骤s6中，具体包括：对套管开展不同电压下的频域介电响应测试，随测量电压升高，若套管的低频段电容实部曲线发生下移，则判断套管存在芯子受潮缺陷，结束流程；若随测量电压升高，套管的低频段电容实部曲线未发生下移，则判断套管存在绝缘油受潮缺陷，结束流程。
22.进一步，所述步骤s7中，具体包括：若工频介损变化量未超过标准规定值，则判断套管不存在绝缘缺陷，为正常套管，结束流程；若工频介损变化量超过了标准规定值，则判断套管需加强监测，结束流程。
23.进一步，所述步骤s8中，对套管开展不同测量电压下局部放电测试，规定负脉冲最大放电量增长率的警戒值和正脉冲放电重复率增长率的警戒值，若两者同时超标，则判断套管存在电晕放电缺陷，结束流程；若两者未同时超标，则判断套管存在悬浮放电缺陷，结束流程。
24.本发明的有益效果在于：近几年油浸式绝缘套管故障高发，在套管发生绝缘故障以前，利用本发明可有效对套管的缺陷进行检出与辨识，本发明能最大程度地保障套管以及电力变压器的安全稳定运行，可带来较高的经济效益和社会效益，本发明能为油浸式绝缘套管的质量管控及保障其安全运行提供可靠的技术支撑，具有显著工程价值；此外，本本发明也可以为高等院校及科研机构所用，为其分析套管故障规律提供技术支撑。
25.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
26.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
27.图1为本发明所述辨识分析油浸式绝缘套管整体性缺陷和局部性缺陷的框架图；
28.图2为本发明所述辨识分析油浸式绝缘套管整体性缺陷和局部性缺陷的方法流程图。
具体实施方式
29.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
31.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述
位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
32.请参阅图1，本发明提供一种辨识分析油浸式绝缘套管整体性缺陷和局部性缺陷的方法，包括整体性缺陷辨识分析模块、局部性缺陷辨识分析模块。整体性缺陷辨识分析模块基于不同测量电压下的频域介电响应特性，通过对比不同测量电压下介电特征量频域曲线的变化规律辨识分析油浸式绝缘套管整体性缺陷的类型(芯子受潮缺陷、绝缘油受潮缺陷)；局部性缺陷辨识分析模块基于不同测量电压下局部放电特征量变化规律的分析，通过负脉冲最大放电量和正脉冲放电重复率与测量电压的变化规律辨识分析局部性缺陷的类型(电容屏短路缺陷、电晕放电缺陷、悬浮放电缺陷)。相较于传统的基于单一特征参量的套管绝缘缺陷检测方法，本发明有利于套管在出厂试验、交接试验、诊断型试验中发现缺陷，有效区分套管整体性缺陷及局部性缺陷，且能辨识分析引起局部性缺陷的原因，为套管质量管控及维修决策的科学制定提供技术支撑。
33.如图2所示，辨识分析油浸式绝缘套管整体性缺陷和局部性缺陷的方法流程如下：
34.步骤1：对套管工频介损是否超标进行判断。根据国家标准《gb/t 4109-2008交流电压高于1000v的绝缘套管》以及国家电网公司企业标准《q/gdw 1168-2013输变电设备状态检修试验规程》，工频介损可以作为判断套管是否存在绝缘劣化的依据。若未超过标准规定值(油浸式绝缘套管为0.7％)，则进入步骤s2；若其超过了标准规定值，则进入步骤s3。
35.步骤2：对套管工频电容量变化率是否超标进行判断。根据国家标准《gb/t 4109-2008交流电压高于1000v的绝缘套管》，工频电容量变化率可以作为判断套管是否存在绝缘劣化的依据。通过测量套管的工频电容量，与套管铭牌值进行对比，若电容量的变化率未超过标准规定值(标准规定为
±
5％)，则进入步骤s4；若电容量的变化率超过了标准规定值，则进入步骤s5。
36.步骤3：对套管在不同测量电压下介电特征量频域曲线的变化规律进行分析。随测量电压升高，若套管低频段介损曲线(1mhz-1hz)发生上移，则进入步骤s6；若随测量电压升高，套管的低频段介损曲线(1mhz-1hz)未发生上移，则进入步骤s8。
37.步骤4：对套管在标准电压下的最大放电量是否超标进行判断。根据国家电网公司企业标准《q/gdw 1168-2013输变电设备状态检修试验规程》，最大放电量可以判断套管是否存在局部性缺陷。其中，对于刚出厂的新套管，施加的工频测量电压，而对于已经投运的套管，施加的工频测量电压(其中um为套管铭牌上标注的最高电压)。若最大放电量未超过10pc，则转至步骤s7；若最大放电量超过了10pc，则转至步骤s8。
38.步骤5：对套管在标准电压下的最大放电量是否超标进行判断。根据国家电网公司企业标准《q/gdw 1168-2013输变电设备状态检修试验规程》，最大放电量可以判断套管是否存在局部性缺陷。其中，对于刚出厂的新套管，施加的工频测量电压，而对于已经投运的套管，施加的工频测量电压(其中um为套管铭牌上标注的最高电压)。若其未超过10pc，则判断套管存在电容屏短路缺陷，结束流程；若最大放电量超过了10pc，则转至步骤s8。
39.步骤6：对套管整体性缺陷进行辨识分析。对套管开展不同电压下的频域介电响应
测试，随测量电压升高，若套管的低频段电容实部曲线(1mhz-1hz)发生下移，则判断套管存在芯子受潮缺陷，结束流程；若随测量电压升高，套管的低频段电容实部曲线(1mhz-1hz)未发生下移，则判断套管存在绝缘油受潮缺陷，结束流程。
40.步骤7：对套管工频介损变化量是否超标进行判断。根据国家电网公司企业标准《q/gdw1168-2013输变电设备状态检修试验规程》，工频介损的变化量可以作为判断套管是否存在绝缘劣化的依据。若工频介损变化量未超过标准规定值(标准规定为0.3％)，则判断套管不存在绝缘缺陷，为正常套管，结束流程；若工频介损变化量超过了标准规定值，则判断套管需进一步加强监测，结束流程。
41.步骤8：对套管局部性缺陷进行辨识分析。对套管开展不同测量电压下局部放电测试，规定负脉冲最大放电量增长率k
q-u
的警戒值为25pc/kv，正脉冲放电重复率增长率k
n-u
的警戒值为15(n/s)/kv，若两者同时超标，则判断套管存在电晕放电缺陷，结束流程；若两者未同时超标，则判断套管存在悬浮放电缺陷，结束流程。
42.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。