基于混合量热原理的新型接地装置比热容测试研究

庄新伟，姜 鹏，杨健铭，柏晓路，务孔永，杨易斐

(1.中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局，贵州 贵阳 550081；2.中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，湖北 武汉 430071；3.河南四达电力设备股份有限公司，河南 长葛 461503)

新型接地装置比热容测试是建立在对新型接地装置比热容参数估计和量化特征分析基础上，分析新型接地装置比热容测试的量化参数[1-2]，但是在这个过程中，新型接地装置比热容测试参数的整体输出稳定性不高，对此文献[3]针对特高压某站主变压器交接试验中出现的局部放电异常现象，首次发现了特高压主体变压器内存在的磁屏蔽接地线断裂重大缺陷，判断缺陷类型并进行精准定位，为成功消除该缺陷提供应用前提，但是其整体稳定性没有得到验证。文献[4]为了解决CAD中逆向主动设计问题，推导出满足约束条件的离散曲面公式，调整B样条度量函数的节点向量或控制顶点来调节曲面形状，由此提出以任意多条空间离散曲线为测地线构造离散曲面的算法，并可以满足各种不同需求的曲面，但是其测试效果较差。文献[5]基于有限元与电路理论结合的方法，建立了精确的输电线路接地暂态模型，探究了地表下存在岩层区的输电杆塔冲击降阻优化方法，为山区杆塔接地改造和优化提供参考和理论支持，但是其比热容测试的准确性较低。

针对上述问题，本文提出基于混合量热原理的新型接地装置比热容测试方法。通过构建新型接地装置比热容测试约束参数模型，实现新型接地装置比热容测试过程中的混合热量参数分析，整合空间电荷所引起的比热容差异性和静态介电常数和光频介电系数，实现新型接地装置比热容参数测试和量化评估，展示了本文方法在提高新型接地装置比热容测试精度方面的优越性能，此类新型接地装置比热容测试问题的良好解决可以避免触电事故的发生，保证其使用寿命和地网稳定性，进而保证了人们的生命财产安全，具有一定的经济效益。

1 新型接地装置比热容测试的约束参量及特征提取

1.1 新型接地装置比热容测试的约束参量

为了实现基于混合量热原理的新型接地装置比热容测试，首先需要构建新型接地装置比热容测试约束参数模型[6]。

采用分层分布区域控制的方法，可以得到新型接地装置比热容测试的动态权属函数g(e)和模糊度因子q，g(e)表示为

(1)

pj=ki+((x+q)+g(e)

(2)

联合式(1)和式(2)，根据对新型接地装置比热容的约束参数识别结果完成性能参数稳定性分析[8]。

1.2 新型接地装置比热容测试的过程控制

为了进行新型接地装置比热容测试的过程控制，采用介电响应特征分析方法实现新型接地装置比热容测试过程中的混合热量参数分析[9]。

假设新型接地装置比热容测试的线性迭代模型Va的自适应控制律sa表示为

(3)

式中：Ra为新型接地装置比热容的骤升电压；Ia(s)为无功功率，W；La为新型接地装置的电感参数,H；Eb(s)为接地装置的模糊状态量化识别误差，将耦合支路复制到区域a组中，采用混合量热原理，得到新型接地装置比热容传输密度为

p(w)=Fm+Ag+sa

(4)

式中：Fm为新型接地装置比热容的磁动势；Ag为加速梯度振荡幅度,J(kg·K)；g为区域a节点i子问题的最优解，在新型接地装置比热容参数识别过程中，选择新型接地装置比热容的耦合电势，多个子区域并行求解参数h(r)表示：

(5)

式中：Kb为增广拉格朗日乘子向量；s为新型接地装置比热容的变化幅值，J/(kg·K)；θ(s)为新型接地装置比热容的冲激响应函数，结合耦合控制，得到新型接地装置比热容识别的量化参数辨识模型可表示为

(6)

利用相邻区域耦合支路状态识别的方法，得到新型接地装置比热容参数测量的功率损耗为

T(s)=σ(s)+(J+B)

(7)

式中：J为系统功率效率；B为模块功率密度，W/kg;σ(s)为微分时间。求得新型接地装置的导通电流与导通电压的关系[10]，如图1所示。

图1 新型接地装置的导通电流与导通电压的关系

在新型接地装置器件正向导通电流约束下，接地装置的比热容控制函数描述为

(8)

引入对应的模块导通电阻，模块触发电流Ii可表示为

(9)

式中：Kb为漏源极电压，V;Kt为互感值，H;Ra为模块正向导通性能参数。采用介电响应特征分析方法实现新型接地装置比热容测试过程中的混合热量参数分析，提高新型接地装置比热容测试的收敛性水平[11]。

2 新型接地装置比热容测试优化

2.1 新型接地装置比热容混合量热分析

采用浮空场限环结作为新型接地装置比热容测试的耦合元件[12]，得到新型接地装置比热容模块漏电流Q为

(10)

式中：θ为电流与温度强相关关系；μ为导通电流之间模块的功耗，W;M为恢复时间，ms；在增广拉格朗日乘子向量约束下，新型接地装置比热容分布的漏磁系数f，比热容的原始残差模值为

Et=Q+Kp+f

(11)

采用差拍控制的方法，构建介电模量参数辨识模型，将介电模量识别结构分为结构，得到新型接地装置比热容测试的比例增益Kp，J/(kg·K)。在热激励去极化电流测试过程中[13]，得到介电常数虚部频谱分布特征量为

v(u)=Lq+UJ+UE

(12)

式中：Lq为新型接地装置比热容测量的变化率；UJ为低频区的积分时间，ms；UE为模糊辨识特征量。采用电介质的极化和电导损耗的联合分析的方法[14]，得到复介电常数模为

(13)

式中：Pl为复介电常数；LJ为电频范围内复介电积分参数；LE为微分参数。由此得到新型接地装置比热容混合量热分布曲线如图2所示。

图2 新型接地装置比热容混合量热分布曲线

2.2 新型接地装置比热容参数估计

分析空间电荷所引起的比热容差异性，构建静态介电常数和光频介电系数的转换函数d(e)，表示为

(14)

式中：v为电频范围内复介电模糊度参数；x1为频域介电谱测量信号，Hz；x2为引导因子；h为迭代步长。分析新型接地装置比热容的模糊度辨识模型，当h值不变时，新型接地装置比热容的电极融合模型d(w)为

(15)

式中：ρ为新型接地装置比热容的输出有功功率，Wo实现新型接地装置的滤波分析，ho为相似度特征量，r是待定的，得到电复介电常数实虚部之间的联合测试特征量为

X=ρ+ho+d(w)

(16)

通过高压电极和测量电极的联合特征分析[15]，得到新型接地装置比热容联合测试状态函数为

(17)

式中：δ1、δ2为新型接地装置比热容混合调节参数；kp、kd为复介电系数。由此，分析空间电荷所引起的比热容差异性，实现新型接地装置比热容参数测试和量化结果。

基于混合量热原理的新型接地装置比热容测试流程如图3所示。

图3 新型接地装置比热容测试流程

3 仿真测试分析

试验中以新型接地装置IDAX-300作为测试构件，采用温度传感器实现温度信息采集，在油阀、JJG52-71-试行真空压力表、气阀、三电极结构的协同作用下，形成输入、输出模式，在新型接地装置的输出端得到测量电压取 200 V(峰值)，频率采样点数为20个，反向恢复时间约 200 ms，母线电压 3.6 kV，测试平台设计如图4所示。

图4 测试平台

根据上述试验参数和平台设计，得到新型接地装置比热容参数的测量结果，将所得结果与文献[4]方法和文献[5]方法测量结果进行对比，对比结果如图5所示。

图5 新型接地装置比热容参数测量对比结果

分析在新型接地装置比热容介电参数，得到在0.01～1 Hz，新型接地装置比热容介电常数的实部迅速下降，仅在 0.01～1 Hz，新型接地装置比热容减小速率，弛豫分量与接地装置比热容节点参数处于同一频带范围内(0.01～1 Hz)，但是其他文献方法的减小速率较低，其新型接地装置的比热容参数测量效果受限。

新型接地装置的比热容谱测量效果如图6所示。

图6 新型接地装置的比热容谱

分析上述测试结果得知，本文方法实现新型接地装置比热容测试的准确性较高，频谱跟踪稳健性较好，因为本文方法利用相邻区域耦合支路状态识别的方法，得到新型接地装置比热容参数测量的功率损耗，以此为优化指标，提升比热容测试的准确性。

4 结 语

本文提出基于混合量热原理的新型接地装置比热容测试方法。构建新型接地装置比热容测试约束参数模型，并分析空间电荷所引起的比热容差异性，实现新型接地装置比热容参数测试和量化评估。研究得知，本文方法实现新型接地装置比热容测试的输出稳定性较高，测试准确性得到保证。