,体系建设，进步扩大西电东送规模，完善区域主干电网，发展特高压等大容量高效率远距离先进输电技术，依托信息控制和储能等先进技术，推进智能电网建设”。随着电网规模的扩大，电压等级的提高，发电容量的增加，电网旦出现故障，对国民经济和国家安全将产生严重的影响。因此，保证电力系统的安全性与供电的可靠性具有极其重要的理论和实际意义。电力变压器是电网中能量转换和传输的核心，在电力系统中具有极其重要的作用，它关系到电网的安全高效经济运行，因此对变压器的可靠性就提出了更高的要求。万方数据三峡大学硕士学位论文引言绪论课题的研究背景和意义国内外研究现状本文主要研究内容本文的创新之处小结介质响应理论与回复电压测量方法的研究介质响应理论回复电压法测量原理本章小结油纸绝缘系统等值电路参数辨识的研究基于回复电压方法辨识等值电路参数的数学模型基于粒子群细菌觅食混合算法的等值电路参数辨识回复电压的计算极化谱的计算本章小结回复电压测量方法的试验研究仪器参数的设置绝缘状态与极化谱关系优化主时间常数诊断实例综合诊断方法提出本章小结变压器绝缘故障诊断系统研究诊断系统的原理及方法系统程序的设计实现系统界面和系统的实现诊断实例本章小结总结与展望论文工作总结万方数据三峡大学硕士学位论文后续研究工作的展望参考文献后记万方数据三峡大学硕士学位论文引言改革开放以来，随着中国的经济建设快速发展，对能源的需求日益增长，特别是对电力的需求急剧增长，年全社会用电量累计达到亿千瓦时，同比增长，为了满足社会需求的持续增长，同时也为了增强电网传输电能的能力，大批的超高压特高压电网正在逐步建设，国家“十二五规划”纲要中提出，“适应大规模跨区输电和新能源发电并网的要求，加快现代电网体系建设，进步扩大西电东送规模，完善区域主干电网，发展特高压等大容量高效率远距离先进输电技术，依托信息控制和储能等先进技术，推进智能电网建设”。随着电网规模的扩大，电压等级的提高，发电容量的增加，电网旦出现故障，对国民经济和国家安全将产生严重的影响。因此，保证电力系统的安全性与供电的可靠性具有极其重要的理论和实际意义。电力变压器是电网中能量转换和传输的核心，在电力系统中具有极其重要的作用，它关系到电网的安全高效经济运行，因此对变压器的可靠性就提出了更高的要求。电力变压器本身造价十分昂贵，检修周期长，以台进口变压器为例，其价格平均约万美元台，如果变压器在运行中发生故障，将可能造成大面积的停电，产生巨大的直接和间接的经济损失，对整个社会产生重大影响。随着电网规模的扩大，电力变压器的数量也在不断增加，保证变压器的安全稳定运行就显得尤为重要，这就需要我们能及时了解变压器的状态。目前许多变压器达到了寿命的中后期，如果全部更换需要大量的资金，也会造成大量的浪费，所以保证大型电力变压器的安全运行对电力系统具有非常重大的意义。目前使用的电辨识数学模型需要积分，精度依赖采样点，增加了许多工作量。本文介质响应等值电路模型采用含有条支路并联，并对数学模型进行了优化，采用粒子群细菌觅食混合算法对非线性多变量方程组求解，并验证了该方法辨识等值电路参数的可行性。在已有的介质响应特征量基础上，计算极化去极化电流和电导率等特征量，辅助分析变压器的绝缘状态，同时也验证了基于回复电压法的新的绝缘老化诊断方法的有效性。小结本章研究了变压器绝缘老化状态评估的背景及其理论与实际意义，分析了变压器油纸绝缘老化的因素，总结了传统的物理化学机械的绝缘老化检测方法，并介绍了当前主要研究的三种基于介质响应原理的方法，着重介绍了回复电压法的研究现状以及本文的创新之处。万方数据三峡大学硕士学位论文介质响应理论与回复电压测量方法的研究电介质物理学作为门基础学科，经过多年的发展和完善，已经形成了科学完整的理论体系。是电气绝缘方面的重要理论依据，所谓电介质即能在电场环境下建立极化的物质，这不仅包括绝缘材料，还包括所谓的多种功能材料，电解质理论详细的论述了介质极化损耗电导和击穿的相关理论。其中介电常数反映了物质的极化特性强弱，它跟电介质的极性强弱温度湿度等均有关。本文研究的内容与变压器绝缘老化有关，变压器的绝缘材料是种电介质，它符合电介质的极化理论。介质响应理论电介质响应的基本概念绝缘材料介质是由极性分子和非极性分子两部分组成。在电场条件下，电介质会由于电场的感应而产生沿电场方向的电偶极矩，并会在电介质的两面形成等量的正负电荷，在电场的作用下，电介质表面会产生束缚电荷并发生弹性位移现象和偶极子取向现象，这种现象被称为电介质的极化现象。从微观上讲，点电荷与指定点的电极矩定义为，正负点电荷的中心位移距离与电荷的乘积，即电偶极矩，其中方向是从负电荷指向正电荷，通常表示其中偶极矩与电场有关并与其成正比，即其中为极化率，分子的极化强度随的增大而变强。当偶极子的正负电荷量为时，它们之间的距离为，当趋近于无穷大时的电偶极矩即是理想偶极矩或点偶极矩。极化强度是表征电介质在电场条件下的极化程度的向量，是电介质在单位体积内的电偶极矩的向量和，用表示其中为电位移在很大的平行极板间充满介电常数为的电介质，由于极性较大，可以忽略极板效应，极板上的电荷分布和电介质内的电场分布均可认为是均匀的。当极板上电荷密度为，电介质内的电场密度为，电感应强度为,极化强度为,则对于均匀介质万方数据三峡大学硕士学位论文设为电介质单位体积中的分子数，则电介质极化强度为根据可得式即为克劳修斯方程，它反映了电介质的宏观参数，与其分子微观参数,，之间的关系。介电常数只受电介质本身的性质所决定，与外界施加电场无关，极化强度取决于材料的特性，般来说，电介质绝缘材料是各向同性的。极化包括电子极化离子式极化，转向极化，界面极化四种类型。此外按不同划分类型，还有分子极化，夹层极化。总的极化率就等于每种极化机制的极化率之和。弛豫个系统，收到外界的作用，处在非平衡状态，在定时间内系统由非平衡状态过度到平衡状态，这个过程就称为弛豫。介质极化按极化所需时间，可分为瞬时极化和弛豫极化两种，可以近似的认为极化过程与时间无关，而弛豫极化强度与时间关系密切，极化强度与时间的关系可以近似表示为其中代表弛豫极化时间常数，为加压后经历时间，代表稳态时极化强度，当弛豫极化强度达到稳定值后，取消电场，代表弛豫极化强度，随时间增加而减小，经过较长时间后，系统极化强度逐渐下降趋于零值，但极化强度减少的速率与有关，即根据弛豫极化强度，通过微分可得其中与介质特征频率关系如下由德拜理论可知，偶极弛豫是无弹性力的纯粹粘性过程，在热平衡状态下，偶极子的总取向极化如下在交变电场条件下，弛豫极化成在交变电场的作用下，会以角频率作正弦万方数据三峡大学硕士学位论文震荡，此时电介质极化强度所以总极化率为介电常数反映了电介质的极化行为，它代表了电介质的极化能力，代表位移极化强度，由式可知极化强度与介电常数存在如下关系其中表示动态介电常数，并且随频率而改变，代表真空介电常数，代表静态相对静电常数，通过可知，介电常数与角频率的关系其中位移极化相对介电常数又称为高频介电常数，其大小等于光折射率的平方，表示低频介电常数，由可得式即为德拜方程。设为弛豫时间的概率分布函数，可得施维德勒方程，即德拜方程的扩展为万方数据三峡大学硕士学位论文变压器绝缘电介质极化与损耗本文研究的电气测量技术，是基于介质响应原理理论，其主要研究绝缘介质在外加电场下的极化特性，其中也包括物质与电磁场之间的相互作用，介质响应分为时域介质响应频域介质响应。电介质的束缚电荷在电场作用下，发生弹性位移和偶极子取向，即称为极化。变压器绝缘系统主要是由固体绝缘和液体绝缘组成，即绝缘纸板和变压器绝缘油。变压器油属于弱极性液体电介质，弱极性液体电介质是指分子固有偶极矩在小于德拜的极性液体电介质，非极性液体和弱极性液体电介质主要作用的是电子极化，介电常数般在左右，介电常数与折射率近似保持麦克斯韦关系。变压器绝缘纸属于非极性固体电介质，如果不考虑聚合物微观结构的不均匀性的微弱效应和晶体介电常数的各向异性，非极性固体介电常数与极化率之间的关系符合克莫方程。在外加的恒定电场下，电介质从极化到稳定状态需要个过程，电子位移极化和原子位移极化，时间极短，而偶极转向极化则相对时间较长，电介质极化强度当外加电压，外加电场强度，在交变电压环境下，介质损耗即介质中的电功率消耗为其中代表周期，代表角频率，等于，代表总的有功电流幅值，由此可得有功功率损耗即介质损耗为其中代表总的无功电流的幅值，为贯穿电导电流的幅值，它与频率无关。由式可以知，介质损耗是由松弛损耗和贯穿电导损耗所组成，其贯万方数据三峡大学硕士学位论文穿电导损耗等于松弛损耗即为其中外施加电压有效值介质的直流电阻介质在交变电压下的等效电导率其松弛损耗和介质损耗如下图和所示图介质松弛损耗图介质损耗变压器油属于弱极性介质，它的极化主要是电子位移极化，偶极转向极化对其影响非常小，在较低频率下，介电常数与频率无关，介质损耗主要为电导损耗，其介质损耗角正切与电导率的关系如下万方数据三峡大学硕士学位论文非极性介质的介电常数受温度影响较小，介质损耗即是电导损耗，与相同，随温度升高而增大，它们满足如下公式式中，温度指数单位体积介质损耗当温度的电导率当温度的介质损耗角正切变压器油在低频下介质损耗的测量结果如图所示，变压器油的单位体积介质损耗与交变电场的频率无关，通过变压器油的介质损耗同温度与频率的关系可以验证式的正确性，如图所示图介质损耗与频率关系变压器绝缘油其介质损耗正切角可由公式知。万方数据分类号密级硕士学位论文变压器绝缘状态评估的回复电压方法研究学位申请人马飞林学科专业电力系统及其自动化指导教师张涛副教授二四年五月万方数据,万方数据三峡大学硕士学位论文三峡大学学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名日期万方数据三峡大学硕士学位论文内容摘要电力变压器作为电网能量传输的最重要核心设备之，其运行状态的好坏直接影响到电网能否安全稳定持续运行且大型变压器的造价昂贵，旦出现故障不仅导致自身受损