一種油紙絕緣系統(tǒng)電場強度計算方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及直流輸電領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種油紙絕緣系統(tǒng)電場強度計算方 法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 換流變壓器是直流輸電系統(tǒng)的重要設(shè)備，它的閥側(cè)繞組在正常運行時會承受直流 電壓分量，導致在絕緣油和紙板界面會積累空間電荷。在換流變壓器極性反轉(zhuǎn)的分析、測試 中，空間電荷對電場分布和介質(zhì)絕緣的影響是人們一直以來關(guān)注的焦點問題。
[0003] 空間電荷在絕緣系統(tǒng)中對電場分布的影響主要依據(jù)麥克斯韋-瓦格納方程 (Maxwell-Wagner)理論。它依賴于兩種不同材料的電導率和電介質(zhì)常數(shù)。但是，此原理只 適用于線性材料，并沒有考慮到由于空間電荷的存在而引起的油紙絕緣系統(tǒng)的電場畸變， 這使得在對油紙絕緣系統(tǒng)的電場強度計算中，所得的電場強度的計算精度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N油紙絕緣系統(tǒng)的電場強度計算方法和裝置，通過空間 電荷密度計算油紙絕緣系統(tǒng)的空間電荷的電場強度，進而計算整個油紙絕緣系統(tǒng)的電場強 度，考慮了空間電荷效應(yīng)的影響，提高了油紙絕緣系統(tǒng)電場強度的計算精度。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，現(xiàn)提出的方案如下：
[0006] -種油紙絕緣系統(tǒng)電場強度計算方法，包括：
[0007] 將油紙絕緣系統(tǒng)劃分為若干等份，獲取每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)在多個預(yù)設(shè)時刻 的第一空間電荷密度曲線，所述第一空間電荷密度曲線為空間電荷密度隨位置變化的曲 線；
[0008] 根據(jù)所述第一空間電荷密度分布曲線，計算每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)在所述多個 預(yù)設(shè)時刻的平均空間電荷密度；
[0009] 根據(jù)所述多個預(yù)設(shè)時間的平均空間電荷密度，構(gòu)造每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)的第 二空間電荷密度曲線，并確定所述第二空間電荷密度對應(yīng)的關(guān)系式，所述第二空間電荷密 度曲線為空間電荷密度隨時間變化的曲線；
[0010] 根據(jù)每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)的第二空間電荷密度曲線對應(yīng)的關(guān)系式，計算每一 等份的油紙絕緣系統(tǒng)的空間電荷的電場強度；
[0011] 利用麥克斯韋公式計算外加電源對每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)施加的電場強度；
[0012] 根據(jù)所述空間電荷的電場強度和外加電源施加的電場強度，計算每一等份油紙絕 緣系統(tǒng)的電場強度。
[0013] 優(yōu)選的，所述獲取每一等份在多個預(yù)設(shè)時刻的第一空間電荷密度曲線，包括：
[0014] 基于電聲脈沖測試系統(tǒng)，獲取每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)的在所述多個預(yù)設(shè)時刻的 實測電荷密度曲線，所述實測電荷密度曲線為空間電荷隨位置變化的曲線；
[0015] 利用實測電荷密度減去電極處的電荷密度，構(gòu)建所述第一空間電荷密度曲線。
[0016] 優(yōu)選的，所述根據(jù)每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)的第二空間電荷密度曲線對應(yīng)的關(guān)系 式，計算每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)的空間電荷的電場強度，包括：
[0017]利用計算公式玫兮計算每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)的空間電 6 荷的電場強度；
[0018] 其中，E(x)為空間電荷的電場強度，P(x)為第二空間電荷密度曲線對應(yīng)的關(guān)系 式，\是該等份的油紙絕緣系統(tǒng)的相對介電常數(shù)，e。是真空介電常數(shù)，d為該等份油紙絕 緣系統(tǒng)的厚度。
[0019] -種油紙絕緣系統(tǒng)電場強度計算裝置，包括：
[0020] 第一空間電荷密度曲線采集單元，用于將油紙絕緣系統(tǒng)劃分為若干等分，獲取每 一等份的油紙絕緣系統(tǒng)在多個預(yù)設(shè)時刻的第一空間電荷密度曲線，所述第一空間電荷密度 曲線為空間電荷密度隨位置變化的曲線；
[0021] 第一計算單元，用于根據(jù)所述第一空間電荷密度分布曲線，計算每一等份的油紙 絕緣系統(tǒng)在所述多個預(yù)設(shè)時刻的平均空間電荷密度；
[0022] 第二空間電荷曲線構(gòu)建單元，用于根據(jù)所述多個預(yù)設(shè)時間的平均空間電荷密度， 構(gòu)造每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)的第二空間電荷密度曲線，并確定所述第二空間電荷密度對 應(yīng)的關(guān)系式，所述第二空間電荷密度曲線為空間電荷密度隨時間變化的曲線；
[0023] 第二計算單元，用于根據(jù)每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)的第二空間電荷密度曲線對應(yīng) 的關(guān)系式，計算每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)的空間電荷的電場強度；
[0024] 第三計算單元，用于利用麥克斯韋公式計算外加電源對每一等份的油紙絕緣系統(tǒng) 施加的電場強度；
[0025] 第四計算單元，用于根據(jù)所述空間電荷的電場強度和外加電源施加的電場強度， 計算每一等份油紙絕緣系統(tǒng)的電場強度。
[0026] 優(yōu)選的，所述第一空間電荷密度曲線采集單元，包括：
[0027]油紙絕緣系統(tǒng)劃分子單元，用于將油紙絕緣系統(tǒng)劃分為若干等分；
[0028] 實測電荷密度曲線采集單元，用于基于電聲脈沖測試系統(tǒng)，獲取每一等份的油紙 絕緣系統(tǒng)的在所述多個預(yù)設(shè)時刻的實測電荷密度曲線，所述實測電荷密度曲線為空間電荷 隨位置變化的曲線；
[0029] 第一空間電荷密度曲線構(gòu)建子單元，用于利用實測電荷密度減去電極處的電荷密 度，構(gòu)建所述第一空間電荷密度曲線。
[0030] 經(jīng)由上述技術(shù)方案可知，本申請公開了一種油紙絕緣系統(tǒng)的電場強度計算方法和 裝置。該方法將油紙絕緣系統(tǒng)劃分為若干等份，獲取每一等份在多個預(yù)設(shè)時刻的電荷密度 隨位置變化的分布曲線，從而確定每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)在多個預(yù)設(shè)時間的平均電荷密 度，進而，確定每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)的電荷密度隨時間變化的分布曲線。由于每一等份 的油紙絕緣系統(tǒng)的厚度極小，可認為在相同時間該等份的油紙絕緣系統(tǒng)的電荷密度處處相 等。因而，可根據(jù)電荷密度隨時間的變化曲線，計算每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)在任意時刻的 電場強度，進而根據(jù)外加電源在該等份施加的電場強度，計算該等份的油紙絕緣系統(tǒng)的電 場強度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在計算油紙絕緣系統(tǒng)的電場強度時，首先根據(jù)空間電荷密 度計算油紙絕緣系統(tǒng)的空間電荷的電場強度，進而計算整個油紙絕緣系統(tǒng)的電場強度，考 慮了空間電荷效應(yīng)的影響，提高了油紙絕緣系統(tǒng)電場強度的計算精度。
【附圖說明】
[0031] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0032] 圖1示出了本發(fā)明一個實施例公開的一種油紙絕緣系統(tǒng)的電場強度計算方法的 流程示意圖；
[0033]圖2示出了本發(fā)明另一個實施例公開的一種油紙絕緣系統(tǒng)的電場強度計算裝置 的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0034] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0035] 參見圖1示出了本發(fā)明一個實施例公開的一種油紙絕緣系統(tǒng)的電場強度計算方 法的流程示意圖。
[0036] 由圖1可知，該方法包括：
[0037] S101 :將油紙絕緣系統(tǒng)劃分為若干等份，獲取每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)在多個預(yù) 設(shè)時刻的第一空間電荷密度曲線。
[0038] 需要說明的是，所述第一空間電荷密度曲線為空間電荷密度隨位置變化的曲線， 該曲線可通過基于電聲脈沖測試系統(tǒng)獲得。
[0039] 其具體方法如下：
[0040] 利用電聲脈沖測試系統(tǒng)獲取油紙絕緣系統(tǒng)在多個預(yù)設(shè)時刻的實測電荷密度曲線。 利用實測電荷密度減去電極處的電荷密度，以消除極板上的電荷的影響，進而構(gòu)造第一空 間電荷密度曲線。
[0041] S102:根據(jù)所述第一空間電荷密度分布曲線，計算每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)在所 述多個預(yù)設(shè)時刻的平均空間電荷密度。
[0042]由于油紙絕緣系統(tǒng)自身的厚度較小，因而對于同一等份內(nèi)的油紙絕緣系統(tǒng)而言， 該等份的油紙絕緣系統(tǒng)的空間電荷密度處處相等。在本發(fā)明中可將該等份的油紙絕緣系統(tǒng) 的平均空間電荷密度作為在預(yù)設(shè)時刻該等份油紙絕緣系統(tǒng)的空間電荷密度。
[0043] S103:根據(jù)所述多個預(yù)設(shè)時間的平均空間電荷密度，構(gòu)造每一等份的油紙絕緣系 統(tǒng)的第二空間電荷密度曲線，并確定所述第二空間電荷密度對應(yīng)的關(guān)系式。
[0044] 對于每等份的油紙絕緣系統(tǒng)而言，建立坐標系，以時間為橫坐標，空間電荷密度為 縱坐標，根據(jù)多個預(yù)設(shè)時間的平均空間電荷密度，確定多個坐標點，對多個坐標點進行擬 合，得到每等份油紙絕緣系統(tǒng)的空間電荷密度隨時間的變化曲線，即第二空間電荷密度曲 線，并確定相應(yīng)的關(guān)系式。
[0045] S104:根據(jù)每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)的第二空間電荷密度曲線對應(yīng)的關(guān)系式，計 算每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)的空間電荷的電場強度。
[0046] 具體實現(xiàn)方式如下：
[0047] 利用計算公式
f算每一等份的油紙絕緣系統(tǒng)的空間電 荷的電場強度。
[0048] 其中，E(x)為該等份的油紙絕緣系統(tǒng)的空間電荷的電場強度，P (X)為第二空間 電荷密度曲線對應(yīng)的關(guān)系式，\是該等份的油紙絕緣系統(tǒng)的相對介電常數(shù)，e。是真空介 電常數(shù)，d為該等份油紙絕緣系統(tǒng)的厚度。
[0049] S105