一種油紙絕緣系統電場強度計算方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本申請涉及直流輸電領域，更具體地說，涉及一種油紙絕緣系統電場強度計算方 法和裝置。
【背景技術】
[0002] 換流變壓器是直流輸電系統的重要設備，它的閥側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的分析、測試 中，空間電荷對電場分布和介質絕緣的影響是人們一直以來關注的焦點問題。
[0003] 空間電荷在絕緣系統中對電場分布的影響主要依據麥克斯韋-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常數。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的電場畸變， 這使得在對油紙絕緣系統的電場強度計算中，所得的電場強度的計算精度低。
【發明內容】
[0004] 有鑒于此，本申請提供一種油紙絕緣系統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的空間電荷的電場強度，進而計算整個油紙絕緣系統的電場強 度，考慮了空間電荷效應的影響，提高了油紙絕緣系統電場強度的計算精度。
[0005] 為了實現上述目的，現提出的方案如下：
[0006] -種油紙絕緣系統電場強度計算方法，包括：
[0007] 將油紙絕緣系統劃分為若干等份，獲取每一等份的油紙絕緣系統在多個預設時刻 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在所述多個 預設時刻的平均空間電荷密度；
[0009] 根據所述多個預設時間的平均空間電荷密度，構造每一等份的油紙絕緣系統的第 二空間電荷密度曲線，并確定所述第二空間電荷密度對應的關系式，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] 根據每一等份的油紙絕緣系統的第二空間電荷密度曲線對應的關系式，計算每一 等份的油紙絕緣系統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施加的電場強度；
[0012] 根據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 緣系統的電場強度。
[0013] 優選的，所述獲取每一等份在多個預設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，獲取每一等份的油紙絕緣系統的在所述多個預設時刻的 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，構建所述第一空間電荷密度曲線。
[0016] 優選的，所述根據每一等份的油紙絕緣系統的第二空間電荷密度曲線對應的關系 式，計算每一等份的油紙絕緣系統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的關系 式，\是該等份的油紙絕緣系統的相對介電常數，e。是真空介電常數，d為該等份油紙絕 緣系統的厚度。
[0019] -種油紙絕緣系統電場強度計算裝置，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劃分為若干等分，獲取每 一等份的油紙絕緣系統在多個預設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 絕緣系統在所述多個預設時刻的平均空間電荷密度；
[0022] 第二空間電荷曲線構建單元，用于根據所述多個預設時間的平均空間電荷密度， 構造每一等份的油紙絕緣系統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 應的關系式，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，用于根據每一等份的油紙絕緣系統的第二空間電荷密度曲線對應 的關系式，計算每一等份的油紙絕緣系統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 施加的電場強度；
[0025] 第四計算單元，用于根據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的電場強度。
[0026] 優選的，所述第一空間電荷密度曲線采集單元，包括：
[0027]油紙絕緣系統劃分子單元，用于將油紙絕緣系統劃分為若干等分；
[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，獲取每一等份的油紙 絕緣系統的在所述多個預設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，構建所述第一空間電荷密度曲線。
[0030] 經由上述技術方案可知，本申請公開了一種油紙絕緣系統的電場強度計算方法和 裝置。該方法將油紙絕緣系統劃分為若干等份，獲取每一等份在多個預設時刻的電荷密度 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在多個預設時間的平均電荷密 度，進而，確定每一等份的油紙絕緣系統的電荷密度隨時間變化的分布曲線。由于每一等份 的油紙絕緣系統的厚度極小，可認為在相同時間該等份的油紙絕緣系統的電荷密度處處相 等。因而，可根據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在任意時刻的 電場強度，進而根據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的電 場強度。與現有技術相比，本發明在計算油紙絕緣系統的電場強度時，首先根據空間電荷密 度計算油紙絕緣系統的空間電荷的電場強度，進而計算整個油紙絕緣系統的電場強度，考 慮了空間電荷效應的影響，提高了油紙絕緣系統電場強度的計算精度。
【附圖說明】
[0031] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術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 發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0032] 圖1示出了本發明一個實施例公開的一種油紙絕緣系統的電場強度計算方法的 流程示意圖；
[0033]圖2示出了本發明另一個實施例公開的一種油紙絕緣系統的電場強度計算裝置 的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0034] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0035] 參見圖1示出了本發明一個實施例公開的一種油紙絕緣系統的電場強度計算方 法的流程示意圖。
[0036] 由圖1可知，該方法包括：
[0037] S101 :將油紙絕緣系統劃分為若干等份，獲取每一等份的油紙絕緣系統在多個預 設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獲得。
[0039] 其具體方法如下：
[0040] 利用電聲脈沖測試系統獲取油紙絕緣系統在多個預設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，進而構造第一空 間電荷密度曲線。
[0041] S102:根據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在所 述多個預設時刻的平均空間電荷密度。
[0042]由于油紙絕緣系統自身的厚度較小，因而對于同一等份內的油紙絕緣系統而言， 該等份的油紙絕緣系統的空間電荷密度處處相等。在本發明中可將該等份的油紙絕緣系統 的平均空間電荷密度作為在預設時刻該等份油紙絕緣系統的空間電荷密度。
[0043] S103:根據所述多個預設時間的平均空間電荷密度，構造每一等份的油紙絕緣系 統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的關系式。
[0044] 對于每等份的油紙絕緣系統而言，建立坐標系，以時間為橫坐標，空間電荷密度為 縱坐標，根據多個預設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，并確定相應的關系式。
[0045] S104:根據每一等份的油紙絕緣系統的第二空間電荷密度曲線對應的關系式，計 算每一等份的油紙絕緣系統的空間電荷的電場強度。
[0046] 具體實現方式如下：
[0047] 利用計算公式
f算每一等份的油紙絕緣系統的空間電 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 電荷密度曲線對應的關系式，\是該等份的油紙絕緣系統的相對介電常數，e。是真空介 電常數，d為該等份油紙絕緣系統的厚度。
[0049] S105