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一种利用传递函数与最优加权组合法的油纸绝缘水分含量评估方法技术

技术编号:25756995 阅读:39 留言:0更新日期:2020-09-25 21:05
本发明专利技术涉及一种利用传递函数与最优加权组合法的油纸绝缘水分含量评估方法,包括以下步骤:建立油纸绝缘混联等效模型的传递函数方程;基于系统的传递函数方程推导混联模型的极化支路极点表达式;建立敏感极化支路极点值与水分含量的关系式;结合最优加权组合法得出油纸绝缘水分含量复合评估方程。本发明专利技术能够提高油纸绝缘水分含量评估结果的准确性与可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种利用传递函数与最优加权组合法的油纸绝缘水分含量评估方法
本专利技术涉及油纸绝缘水分含量评估
,特别是一种利用传递函数与最优加权组合法的油纸绝缘水分含量评估方法。
技术介绍
目前FDS评估油纸绝缘水分含量的方法主要是通过获取油纸绝缘试品的频域介电谱曲线,然后依据曲线提取特征量,建立特征量与水分含量的相关性来评估。在以往对油纸绝缘频谱的研究当中,所利用的扩展德拜模型无法反映油纸绝缘复杂的界面极化反应,所利用的特征量无法排除绝缘纸厚度和横截面积的影响。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的是提出一种利用传递函数与最优加权组合法的油纸绝缘水分含量评估方法,能够提高油纸绝缘水分含量评估结果的准确性与可靠性。本专利技术采用以下方案实现:一种利用传递函数与最优加权组合法的油纸绝缘水分含量评估方法,具体包括以下步骤:建立油纸绝缘混联等效模型的传递函数方程;基于系统的传递函数方程推导混联模型的极化支路极点表达式;建立敏感极化支路极点值与水分含量的关系式;结合最优加权组合法得出油纸绝缘水分含量复合评估方程。进一步地,还包括步骤:由新的试验数据及实测感应调压器数据对得到的复合评估方程进行检验。进一步地,所述建立油纸绝缘混联等效模型的传递函数方程具体包括以下步骤:步骤S11:通过油纸绝缘混联等效模型推出如下式所示的导纳方程Y(w):其中,油纸绝缘混联等效模型依次包括几何等效电路、RC串联极化等效电路以及界面极化等效电路;式(1)中,Rg为几何等效电路中系统的绝缘电阻,Cg代表几何等效电路中系统的整体几何电容值,Rpi和Cpi表示RC串联极化等效电路中不同介电常数的介质在极化过程中等效的极化电阻和极化电容,Chm表示界面极化等效电路中不同介电常数的介质在极化过程中等效的极化电容,Rh(2m-1)、Rh(2m)表示界面极化等效电路中不同介电常数的介质在极化过程中等效的极化电阻,k为RC串联极化等效电路中的极化电阻或极化电容个数,2n为界面极化等效电路中的极化电阻或极化电容个数;步骤S12:由式(1)推导出系统传递函数,如式(2):进一步地,所述基于系统的传递函数方程推导混联模型的极化支路极点表达式具体包括以下步骤:步骤S21:由传递函数分解出表示几何等效电路和RC串联极化支路的H1(s)以及表示界面极化支路的H2(s),具体表达式如式(3)和式(4)所示;式中,N1(s)与N2(s)表示含有s的多项式,Ppi表示串联极化支路极点,Phm表示界面极化支路极点;Rg为几何等效电路中系统的绝缘电阻,Cg代表几何等效电路中系统的整体几何电容值,Rpi和Cpi表示RC串联极化等效电路中不同介电常数的介质在极化过程中等效的极化电阻和极化电容,Chm表示界面极化等效电路中不同介电常数的介质在极化过程中等效的极化电容,Rh(2m-1)、Rh(2m)表示界面极化等效电路中不同介电常数的介质在极化过程中等效的极化电阻,k为RC串联极化等效电路中的极化电阻或极化电容个数,2n为界面极化等效电路中的极化电阻或极化电容个数;步骤S22:由式(3)和(4)分别推导出串联极化支路极点和界面极化支路极点表达式,具体如式(5)和(6)表示:进一步地,所述建立敏感极化支路极点值与水分含量的关系式具体包括以下步骤:步骤S31:利用DIRANA介电响应分析仪测试油纸绝缘系统,获取其对应的频域介电谱数据,包括介质损耗因数tanδ,复电容实部C'和虚部C”;并基于这些数据辨识混联等效电路模型参数获取极化支路极点;步骤S32:拟合步骤S31中得到的极化支路极点与水分含量之间的曲线,并筛选出与水分含量具有显著指数函数关系的两个敏感极化支路极点;步骤S33:逆向推导出水分含量MC与两个敏感极化支路极点的数学关系式,得到单一特征量评估方程。进一步地,所述结合最优加权组合法得出油纸绝缘水分含量复合评估方程具体包括以下步骤:步骤S41:由如式(7)所示的组合预测模型Y,结合如式(8)所示的子模型的预测偏差ejt得出式(9)所示的拟合偏差矩阵E:式中,l为单一评估方程的个数,wj为第j个单一评估方程对应的权重,为第j个单一评估方程的预测值;式中,t=1,2,...n为样本个数,yjt对应第j个单一评估方程的第t个样本的真实值,表示第t个样本第j个单一评估方程的预测值;步骤S42:将求解权重问题转化为如式(10)所示的约束方程,并代入R=(1,1,...,1)T将式(10)转化为式(11):式中,et表示第t个样本真实值与预测值的偏差;步骤S43:对式(11)用拉格朗日法求得最优权重,具体表达式如式(12)所示,Q最小值表达式如式(13)所示:步骤S44:由两个敏感极化支路极点的数据结合单一特征量水分含量评估值,然后利用式(9)得到拟合偏差矩阵E,最后通过式(12)得到最优权重值;步骤S45:由最优权重值结合组合预测模型Y式(7)得到水分含量的复合评估方程。进一步地,所述由新的试验数据及实测感应调压器数据对得到的复合评估方程进行检验具体包括以下步骤:步骤S51:制备新的四组不同水分含量油纸绝缘试品,并得到两个敏感极化支路极点值,再带入单一特征量评估方程和复合评估方程,得到不同评估方程下的油纸绝缘水分含量;步骤S52:引入平均绝对百分比误差,均方根误差,相关系数三个量值作为评价指标;步骤S53:将步骤S51得到的不同评估方程下的油纸绝缘水分含量结合步骤S52中的各项评价指标,通过对比得出复合评估方程更具有准确性。与现有技术相比,本专利技术有以下有益效果:1、本专利技术在扩展德拜模型的基础之上引入了混联等效模型,从而能够更好的反映油纸绝缘复杂的界面极化反应,使所提取的特征量能够更充分的表现支路所携带的绝缘信息;2、本专利技术通过结合传递函数与混联等效模型提取出与油纸厚度与横截面积无关的新特征量,从而能够排除试品尺寸对检测结果的影响,使其能够更充分的反映支路所携带的绝缘信息;3、本专利技术运用最优加权组合法对单一特征量评估方程进行权重组合,所得复合评估方程能够线性融合两个单一特征量所携带的支路绝缘信息,可有效避免单一特征量评估方程的误差,使复合评估方程的评估精度高于单一特征量评估方程。附图说明图1为本专利技术实施例的油纸绝缘系统新型混联等效电路。图2为本专利技术实施例的不同水分含量油纸绝缘试品曲线。图3为本专利技术实施例的敏感支路极点与水分含量之间的关系。图4为本专利技术实施例的油浸式感应调压器测试频谱。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用传递函数与最优加权组合法的油纸绝缘水分含量评估方法,其特征在于,包括以下步骤:/n建立油纸绝缘混联等效模型的传递函数方程;/n基于系统的传递函数方程推导混联模型的极化支路极点表达式;/n建立敏感极化支路极点值与水分含量的关系式;/n结合最优加权组合法得出油纸绝缘水分含量复合评估方程。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用传递函数与最优加权组合法的油纸绝缘水分含量评估方法,其特征在于,包括以下步骤:
建立油纸绝缘混联等效模型的传递函数方程;
基于系统的传递函数方程推导混联模型的极化支路极点表达式;
建立敏感极化支路极点值与水分含量的关系式;
结合最优加权组合法得出油纸绝缘水分含量复合评估方程。


2.根据权利要求1所述的一种利用传递函数与最优加权组合法的油纸绝缘水分含量评估方法,其特征在于,还包括步骤:
由新的试验数据及实测感应调压器数据对得到的复合评估方程进行检验。


3.根据权利要求1所述的一种利用传递函数与最优加权组合法的油纸绝缘水分含量评估方法,其特征在于,所述建立油纸绝缘混联等效模型的传递函数方程具体包括以下步骤:
步骤S11:通过油纸绝缘混联等效模型推出如下式所示的导纳方程Y(w):



其中,油纸绝缘混联等效模型依次包括几何等效电路、RC串联极化等效电路以及界面极化等效电路;式(1)中,Rg为几何等效电路中系统的绝缘电阻,Cg代表几何等效电路中系统的整体几何电容值,Rpi和Cpi表示RC串联极化等效电路中不同介电常数的介质在极化过程中等效的极化电阻和极化电容,Chm表示界面极化等效电路中不同介电常数的介质在极化过程中等效的极化电容,Rh(2m-1)、Rh(2m)表示界面极化等效电路中不同介电常数的介质在极化过程中等效的极化电阻,k为RC串联极化等效电路中的极化电阻或极化电容个数,2n为界面极化等效电路中的极化电阻或极化电容个数;
步骤S12:由式(1)推导出系统传递函数,如式(2):





4.根据权利要求1所述的一种利用传递函数与最优加权组合法的油纸绝缘水分含量评估方法,其特征在于,所述基于系统的传递函数方程推导混联模型的极化支路极点表达式具体包括以下步骤:
步骤S21:由传递函数分解出表示几何等效电路和RC串联极化支路的H1(s)以及表示界面极化支路的H2(s),具体表达式如式(3)和式(4)所示;






式中,N1(s)与N2(s)表示含有s的多项式,Ppi表示串联极化支路极点,Phm表示界面极化支路极点;Rg为几何等效电路中系统的绝缘电阻,Cg代表几何等效电路中系统的整体几何电容值,Rpi和Cpi表示RC串联极化等效电路中不同介电常数的介质在极化过程中等效的极化电阻和极化电容,Chm表示界面极化等效电路中不同介电常数的介质在极化过程中等效的极化电容,Rh(2m-1)、Rh(2m)表示界面极化等效电路中不同介电常数的介质在极化过程中等效的极化电阻,k为RC串联极化等效电路中的极化电阻或极化电容个数,2n为界面极化等效电路中的极化电阻或极化电容个数;
步骤S22:由式(3)和(4)分别推导出串联极化支路极点和界面极化支路极点表达式,具体如式(5)和(6)表示:
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【专利技术属性】
技术研发人员:邹阳翁祖辰林超群叶荣何津何倩玲
申请(专利权)人:福州大学
类型:发明
国别省市:福建;35

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