换流变压器阀侧套管绝缘状态分析方法及装置与流程

1.本发明涉及电器元件绝缘状态检测技术领域，更具体的说，是涉及一种换流变压器阀侧套管绝缘状态分析方法及装置。

背景技术：

2.在高压直流输电工程中，换流变压器和换流阀厅之间均通过换流变压器阀侧套管实现电气连接以及相关绝缘功能，因此换流变压器阀侧套管承担了关键的作用，其运行的安全性和可靠性直接决定了换流变压器甚至是换流变压器系统整体运行的效果。现有技术中换流变压器阀侧套管的绝缘状态分析方法流程图，如图1所示，步骤s101、提取换流站当前的电流数据；步骤s102、对电流数据进行傅里叶分解，得到此时的基波电流数据和谐波电流数据；步骤s103、根据得到的当前的谐波电流数据进行焦耳发热分析计算；步骤s104、以焦耳发热量作为激励热源，根据传热公式完成温度场分布计算；步骤s105、根据温度场在不同时刻的计算结果，与同一时段提前设定好的精度相比较是否达标；步骤s106、若达标，则可以直接得出温度场的分布结果；步骤s107、若不达标，则更新电阻率重新进行焦耳发热分析计算，直到精度达标为止。
3.目前在进行绝缘状态分析的过程中，首先提取换流站当前的电流数据，然后根据谐波电流数据对温度场分布进行分析计算，根据分析的结果确定绝缘状态，但是，通过这种方式进行分析的结果准确性较低，进一步会导致其他电气设备在生产设计和运行中受到影响。

技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种换流变压器阀侧套管绝缘状态分析方法及装置，通过对多次谐波电流和电压共同作用下的换流变压器的具有频率和温度依赖性的主绝缘部分的电场和温度场的分布计算，并且以此为依据对主绝缘结构的绝缘状态进行精准分析。
5.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
6.本发明实施例第一方面提供了一种换流变压器阀侧套管绝缘状态分析方法，包括：
7.根据有限元分析软件，建立与阀侧套管的特征参数信息对应的几何模型；其中，所述特征参数信息包括：尺寸和材料信息；
8.对所述几何模型设置对应的边界条件；其中，所述边界条件包括：电场和温度场边界条件；
9.根据所述边界条件，对所述几何模型进行预处理，获得电场和温度场计算的网格划分；
10.将当前时刻的电流数据输入到所述温度场内，进行焦耳热计算，获得所述当前时刻的温度场分布情况；
11.将所述当前时刻的电压数据输入到所述电场内，进行介质损耗发热计算，获得所
述当前时刻的电场分布情况；
12.根据所述焦耳热计算和所述介质损耗发热计算的耦合分析，计算获得所述当前时刻的温度分布情况；
13.根据所述温度分布情况，判断温度分布是否在误差界内，若在误差界内则计算在所述电场和温度场内的绝缘损伤分布以及累计值；
14.所述计算在所述电场和温度场内的绝缘损伤分布以及累计值之后，则判断绝缘损伤累计值是否越限，若越限则输出所述当前时刻的温度分布结果。
15.可选的，所述将所述当前时刻的电流数据输入到所述温度场内，进行焦耳热计算，获得所述当前时刻的温度场分布情况，包括：
16.对获得的所述当前时刻的电流数据进行离散傅里叶分解，获得所述当前时刻的电流数据中的谐波电流分量；
17.根据所述谐波电流分量，利用频域磁场分析方法获得载流导体杆横截面上的多次谐波电流密度分布数据组；
18.基于所述多次谐波电流密度分布数据组进行所述焦耳热计算，获得所述当前时刻的温度场分布情况。
19.可选的，所述基于所述多次谐波电流密度分布数据组进行所述焦耳热计算，获得所述当前时刻的温度场分布情况，包括：
20.根据导管铜材的电导率γ
cu
和所述多次谐波电流密度分布数据组中的目标电流密度ρn(r)进行所述焦耳热计算，获得所述载流导体杆半径r处的焦耳发热量qr(r)；其中，
21.所述目标电流密度ρn(r)为距离所述载流导体杆中心点为r处的所述多次谐波电流密度分布数据组中的第n次谐波电流密度。
22.可选的，所述将所述当前时刻的电压数据输入到所述电场内，进行介质损耗发热计算，获得所述当前时刻的电场分布情况，包括：所述电场为交变电场；
23.利用多物理场耦合分析的方法获得各频率交变电压作用的所述交变电场的有效值分布数据组；
24.基于所述交变电场的有效值分布数据组进行所述介质损耗发热计算，获得所述当前时刻的电场分布情况。
25.可选的，所述基于所述交变电场的有效值分布数据组进行所述介质损耗发热计算，获得所述当前时刻的电场分布情况，包括：
26.根据基波频率f、真空介电常数ε0、绝缘介质的相对介电常数εr、绝缘介质的损耗角正切值tanδ和所述交变电场的有效值分布数据组中的目标电场强度的有效值e
n,rms
(r,z)进行介质损耗发热计算，获得所述载流导体杆半径为r处，对应点r处的温度为t时的介质损耗发热量qe(r,z)；其中，
27.所述目标电场强度的有效值e
n,rms
(r,z)为距离所述载流导体杆中心点为r处，对应点r处的温度为t时的所述交变电场的有效值分布数据组中的第n次电场强度的有效值。
28.可选的，所述根据所述焦耳热计算和所述介质损耗发热计算的耦合分析，计算获得所述当前时刻的温度分布情况，包括：
29.基于所述焦耳发热量qr和所述介质损耗发热量qe，结合所述当前时刻分析对象的密度ρ、分析对象的热容c
p
、外场因变量u和传导热系数k得到所述当前时刻的温度分布情
况。
30.可选的，所述根据所述温度分布情况，判断温度分布是否在误差界内，还包括：
31.若所述温度分布不在误差界内，则继续执行上述中所述的方法。
32.可选的，所述判断绝缘损伤累计值是否越限，还包括：
33.若没有越限则发出告警信息。
34.可选的，所述电场边界条件是基于所述电场各边界的电位进行设置；
35.所述温度场边界条件是基于所述当前时刻的温度和变压器运行温度进行设置。
36.本发明实施例第二方面提供了一种换流变压器阀侧套管绝缘状态分析装置，所述绝缘状态分析装置包括：
37.模型建立模块，用于根据有限元分析软件，建立与阀侧套管的特征参数信息对应的几何模型，其中，所述特征参数信息包括：尺寸和材料信息；
38.条件设计模块，用于对所述几何模型设置对应的边界条件，其中，所述边界条件包括：电场和温度场边界条件；
39.网格划分模块，用于根据所述边界条件，对所述几何模型进行预处理，获得电场和温度场计算的网格划分；
40.焦耳热计算模块，用于将当前时刻的电流数据输入到所述温度场内，进行焦耳热计算，获得所述当前时刻的温度场分布情况；
41.介质损耗发热计算模块，用于将所述当前时刻的电压数据输入到所述电场内，进行介质损耗发热计算，获得所述当前时刻的电场分布情况；
42.耦合分析模块，用于根据所述焦耳热计算和所述介质损耗发热计算的耦合分析，计算获得所述当前时刻的温度分布情况；
43.温度分布分析模块，用于根据所述温度分布情况，判断温度分布是否在误差界内，若在误差界内则计算在所述电场和温度场内的绝缘损伤分布以及累计值；
44.结果输出模块，用于所述计算在所述电场和温度场内的绝缘损伤分布以及累计值之后，则判断绝缘损伤累计值是否越限，若越限则输出所述当前时刻的温度分布结果。
45.本发明提出一种换流变压器阀侧套管绝缘状态分析方法，首先，根据有限元分析软件，建立与阀侧套管的特征参数信息对应的几何模型，其中，特征参数信息包括：尺寸和材料信息，然后，对几何模型设置对应的边界条件；其中，边界条件包括：电场和温度场边界条件，再根据边界条件，对几何模型进行预处理，获得电场和温度场计算的网格划分，进一步的，将当前时刻的电流数据输入到温度场内，进行焦耳热计算，获得当前时刻的温度场分布情况，将当前时刻的电压数据输入到电场内，进行介质损耗发热计算，获得当前时刻的电场分布情况，随之根据焦耳热计算和介质损耗发热计算的耦合分析，计算获得当前时刻的温度分布情况，根据温度分布情况，判断温度分布是否在误差界内，若在误差界内则计算在电场和温度场内的绝缘损伤分布以及累计值，计算在电场和温度场内的绝缘损伤分布以及累计值之后，则判断绝缘损伤累计值是否越限，若越限则输出当前时刻的温度分布结果。通过考虑换流变压器阀侧套管的电场产生的介质绝缘状态对于温度场的影响，因此可以从电场和温度场两个场景对绝缘状态进行综合分析，使用此方法，对换流变压器阀侧套管绝缘状态分析的结果更加准确，进而增加了换流变压器阀侧套管在电力系统中应用的安全性和可靠性。
附图说明
46.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
47.图1为现有技术提供的一种换流变压器阀侧套管绝缘状态分析方法的流程图；
48.图2为本发明可选实施例提供的一种换流变压器阀侧套管绝缘状态分析方法的流程图；
49.图3至图4为本发明实施例提供的另外两种换流变压器阀侧套管绝缘状态分析方法的流程图；
50.图5为本发明实施例提供的一种换流变压器阀侧套管绝缘状态分析装置的框图示意图。
具体实施方式
51.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
52.本发明实施例提供了一种换流变压器阀侧套管绝缘状态分析方法，如图2所示，方法包括：
53.s201、根据有限元分析软件，建立与阀侧套管的特征参数信息对应的几何模型，其中，特征参数信息包括：尺寸和材料信息。
54.可选的，在本发明的一个可选实施例中，利用有限元分析软件将与特征参数信息有关的函数定义在对应的几何模型上。有限元分析方法相较于其他求解边值问题近似方法的根本区别在于它的近似性仅限于相对小的区域内，不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，所以本方案采用此方法来进行几何模型的构建，增强了构建的准确性。
55.具体的，特征参数信息还可以包括：单元类型、实常数、横截面类型和单元坐标系等，视其具体应用环境而定即可，均在本技术的保护范围内。
56.s202、对几何模型设置对应的边界条件。其中，边界条件包括：电场和温度场边界条件。
57.可选的，电场边界条件是基于电场各边界的电位进行设置，一般情况下，电场的边界为零电位边界。可选的，温度场边界条件是基于当前时刻的温度和变压器运行温度进行设置。
58.具体的，通过利用周围的温度传感器来测定当前时刻周围环境和换流变压器运行时的温度，如果该几何模型某一区域的温度已知，就可以固定为该数值。
59.具体的，温度场边界条件的公式可以如下所示：
[0060][0061]
其中，λ为当前时刻使用材料的热导率；n’为计算边界的法向量。
[0062]
通过温度场的边界条件进行求解可以得到t＝c1；其中c1即为当前时刻温度的具体数值。
[0063]
具体的，解决一个几何模型的问题通常可以用一组包含问题状态的变量边界条件的微分方程式表示，为适合有限元求解，通常将微分方程化成等价的泛函形式。
[0064]
s203、根据边界条件，对几何模型进行预处理，获得电场和温度场计算的网格划分。
[0065]
具体的，预处理是对几何模型进行有限元网格的划分，然后获得电场和温度场计算的网格划分，得到网格划分的结果对应的是电场和温度场的区域。
[0066]
需要说明的是，在实际应用场景下，上述预处理是由可以进行电场和温度场耦合分析的有限元分析软件实现的。其中，上述有限元分析软件可以有多种，例如：工程模拟有限元软件(abaqus)和计算机辅助工程软件(ansys)等。本发明对上述软件的具体类型和应用方式不作过多限定和赘述。
[0067]
s204、将当前时刻的电流数据输入到温度场内，进行焦耳热计算，获得当前时刻的温度场分布情况。
[0068]
可选的，将当前时刻的电流数据输入到温度场内，进行焦耳热计算，获得当前时刻的温度场分布情况，包括以下步骤：
[0069]
(1)获得的当前时刻的电流数据进行离散傅里叶分解，获得当前时刻的电流数据中的谐波电流分量。
[0070]
具体的，对电流数据进行离散傅里叶分解时，获得当前时刻的基波电流分量i
sf
和谐波电流分量i
sh
如下公式所示：
[0071][0072]
其中，和分别为电流的基波以及谐波分量的幅值，a
i1
和b
i1
则为电流基波的傅里叶系数，a
in
和b
in
则为电流谐波的傅里叶系数。
[0073]
具体的，在本实施例中，获得的是当前时刻的电流数据中的谐波电流分量，因为谐波电流分量会影响各种电器设备的正常工作，使变压器局部严重过热，是影响换流变压器阀侧套管绝缘状态的因素之一。
[0074]
(2)根据谐波电流分量，利用频域磁场分析方法获得载流导体杆横截面上的多次谐波电流密度分布数据组。
[0075]
(3)基于多次谐波电流密度分布数据组进行焦耳热计算，获得当前时刻的温度场分布情况。
[0076]
可选的，基于多次谐波电流密度分布数据组进行焦耳热计算，获得当前时刻的温度场分布情况，包括：
[0077]
根据导管铜材的电导率γ
cu
和多次谐波电流密度分布数据组中的目标电流密度ρn(r)进行焦耳热计算，获得载流导体杆半径r处的焦耳发热量qr(r)。
[0078]
具体的，该目标电流密度ρn(r)为距离载流导体杆中心点为r处的多次谐波电流密
度分布数据组中的第n次谐波电流密度。
[0079]
具体的，进行焦耳热计算的公式可以如下所示：
[0080][0081]
其中，本式中的不同符号的具体含义在上述内容中已经有所阐述，在此不再一一赘述。
[0082]
本发明示例性的提供一种进行焦耳热计算的方式，在实际应用中，还可以有多种表示方式，均在本技术的保护范围内。
[0083]
s205、将当前时刻的电压数据输入到电场内，进行介质损耗发热计算，获得当前时刻的电场分布情况。
[0084]
可选的，该电场为交变电场。
[0085]
可选的，将当前时刻的电压数据输入到电场内，进行介质损耗发热计算，获得当前时刻的电场分布情况，包括以下步骤：
[0086]
(1)利用多物理场耦合分析的方法获得各频率交变电压作用的交变电场的有效值分布数据组。
[0087]
具体的，为了简化分析在本模型中忽略极板之间的电荷积累，即认为该交变电场相应区域内的体电荷量为零，当外加电压激励的频率在千赫兹以下且不能导致电容效应丧失的情况下均为交变电场，均在本实施例的保护范围内，从而电场和温度场内的电场分布可以由下式中的拉普拉斯方程完成描述：
[0088][0089]
具体的，考虑到由导体铝箔构成的电容极板在电场作用下也呈现为等势体，但是由于其两侧分别为绝缘极板，故其具体的电位不能提前确定，在具体的计算中将其设置为悬浮电位，具体数值有待在计算过程中具体确定：
[0090][0091]
其中，为第m块电容极板的电位，为第m个尚未确定的悬浮电位，其中ud为(undefined，未定义的)的简称。
[0092]
通过在较高电压等级的阀侧套管中设置带悬浮电位的电容极板，可以用于改善阀侧套管表面的电场分布。
[0093]
(2)基于交变电场的有效值分布数据组进行介质损耗发热计算，获得当前时刻的电场分布情况。
[0094]
可选的，基于交变电场的有效值分布数据组进行介质损耗发热计算，获得当前时刻的电场分布情况，包括：
[0095]
根据基波频率f、真空介电常数ε0、绝缘介质的相对介电常数εr、绝缘介质的损耗角正切值tanδ和交变电场的有效值分布数据组中的目标电场强度的有效值e
n,rms
(r,z)进行介质损耗发热计算，获得载流导体杆半径为r处，对应点r处的温度为t时的介质损耗发热量qe(r,z)。
[0096]
具体的，目标电场强度的有效值e
n,rms
(r,z)为距离载流导体杆中心点为r处，对应点r处的温度为t时的交变电场的有效值分布数据组中的第n次电场强度的有效值。
[0097]
具体的，进行介质损耗发热计算的公式可以如下所示：
[0098][0099]
εr＝εr(nf,t)
[0100]
tanδ＝tanδ(nf,t)
[0101]
其中，本式中的不同符号的具体含义在上述内容中已经有所阐述，在此不再一一赘述。
[0102]
本发明示例性的提供一种进行介质损耗发热计算的方式，在实际应用中，还可以有多种表示方式，均在本技术的保护范围内。
[0103]
上述步骤s204和步骤s205的运行顺序可以根据现场情况进行确定，也可以同时进行，在此不做进一步的限定。
[0104]
s206、根据焦耳热计算和介质损耗发热计算的耦合分析，计算获得当前时刻的温度分布情况。
[0105]
可选的，根据焦耳热计算和介质损耗发热计算的耦合分析，计算获得当前时刻的温度分布情况，包括：
[0106]
基于焦耳发热量qr和介质损耗发热量qe，结合当前时刻分析对象的密度ρ、分析对象的热容c
p
、外场因变量u和传导热系数k得到当前时刻的温度分布情况。
[0107]
具体的，此处温度分布情况与电场和温度场耦合分析中所涉及到的结构区域是一致的。
[0108]
具体的，进行温度分布情况计算的公式可以如下所示：
[0109][0110]
具体的，进行耦合分析包括：间接耦合分析和直接耦合分析，该间接耦合分析的方式是前一个分析的结果作为后续分析的边界条件施加，对应的是限定焦耳热计算和介质损耗发热计算的顺序；该直接耦合分析就是不限定焦耳热计算或介质损耗发热计算的顺序，都能实现对于温度分布情况的获得。在本技术中，上述两种耦合分析的方式都可以，均在本技术的保护范围中。
[0111]
具体的，在分析的过程中，我们认为环境温度是不会发生明显的改变的，在单位时间内，谐波电压和电流是共同作用在套管上面的，但是在分析时，本专申请进行分解后仅能对一个谐波频率下的电流或者电压分量进行处理，进一步的，为了充分考虑绝缘材料的温度依赖性，在迭代的过程中需要将上一次计算得到的温度场结果中的温度以及相关热源情况作为本次计算过程的背景场加以考虑。在考虑到介质在不同频率的交变电场作用下产热情况的叠加效果，还需要考虑前面更多迭代次数下的计算结果的合理叠加。
[0112]
s207、根据温度分布情况，判断温度分布是否在误差界内。
[0113]
具体的，在进行迭代计算的过程中必须有对应的迭代条件，从而保证在合理的时间长度内得到符合实际工程需要的合理结果。考虑到迭代判据的收敛性以及合理性，这里选择关键节点处的温度分布收敛性作为判据。具体来说，当关键节点处的温度在前后两次迭代周期下的差异进入到一个误差界内后，就认为温度场的计算已经收敛，从而结束整个迭代过程。
[0114]
s208、若在误差界内则计算在电场和温度场内的绝缘损伤分布以及累计值。
[0115]
结束迭代过程后，计算换流变压器阀侧套管的电场和温度场内的绝缘损伤分布以及累计值情况，对换流变压器阀侧套管的绝缘状态进行评估。
[0116]
具体的，根据上面计算得到的温度和电场的分布情况，可以对应得到电场强度e和绝对温度t下，d
id
(t)代表的是介质在时间t内的绝缘损伤程度可以通过下式得到：
[0117][0118]
其中，b为一个根据材料的相关属性得到的常数，其和对应绝缘介质发生化学讲解过程中所需要的活化能以及材料所处的温度之间存在密切联系；n为一个利用加速寿命试验测得的有关数据拟合得到的常数。同时，通过加和不同时间跨度下的绝缘损伤程度可以得到累积的绝缘损伤程度。当该累积大于一定阈值时，主绝缘将会发生包括电击穿在内绝缘失效；这里的阈值同样根据相关的加速寿命实验以及设备的安装环境进行确定。
[0119]
s209、计算在电场和温度场内的绝缘损伤分布以及累计值之后，则判断绝缘损伤累计值是否越限，
[0120]
s210、若越限则输出当前时刻的温度分布结果。
[0121]
具体的，提前预设好绝缘损伤分布以及累计值的阈值，根据获得电场和温度场内的绝缘损伤分布以及累计值的情况与阈值进行对比，判断是否越限，若越限则结束该过程，随即输出当前时刻的温度分布结果。
[0122]
在上一个实施例的基础之上，该方法还包括：若温度分布不在误差界内，则继续执行如上述步骤s206中的方法，对应的流程图如图3所示。
[0123]
具体的，将当前时刻得到的焦耳热和介质损耗发热情况，返回到步骤s206中进行再一次的迭代求解计算，直到求解计算的温度分布在误差界内则停止迭代，继续进行下一个步骤s208。
[0124]
进一步的，判断绝缘损伤累计值是否越限，还包括：若没有越限则发出告警信息，对应的流程图如图4所示。
[0125]
具体的，若绝缘损耗累计值在没有越限的情况下，执行步骤s301发出告警消息，该告警消息可以是通过声音或者指示灯的形式发出，发出告警消息之后直接结束此流程，目的是为了保证输出温度分布结果的准确性。
[0126]
图5为本发明提供的一种换流变压器阀侧套管绝缘状态分析装置，如图5所示，本发明提供的绝缘状态分析装置，包括：
[0127]
模型建立模块401，用于根据有限元分析软件，建立与阀侧套管的特征参数信息对应的几何模型，其中，特征参数信息包括：尺寸和材料信息。
[0128]
条件设计模块402，用于对几何模型设置对应的边界条件，其中，边界条件包括：电场和温度场边界条件。
[0129]
网格划分模块403，用于根据边界条件，对几何模型进行预处理，获得电场和温度场计算的网格划分。
[0130]
焦耳热计算模块404，用于将当前时刻的电流数据输入到温度场内，进行焦耳热计算，获得当前时刻的温度场分布情况。
[0131]
介质损耗发热计算模块405，用于将当前时刻的电压数据输入到电场内，进行介质
损耗发热计算，获得当前时刻的电场分布情况。
[0132]
耦合分析模块406，用于根据焦耳热计算和介质损耗发热计算的耦合分析，计算获得当前时刻的温度分布情况。
[0133]
温度分布分析模块407，用于根据温度分布情况，判断温度分布是否在误差界内，若在误差界内则计算在电场和温度场内的绝缘损伤分布以及累计值。
[0134]
结果输出模块408，用于计算在电场和温度场内的绝缘损伤分布以及累计值之后，则判断绝缘损伤累计值是否越限，若越限则输出当前时刻的温度分布结果。
[0135]
根据本发明提供的一种换流变压器阀侧套管绝缘状态分析装置，通过分析电场内的焦耳热计算和温度场内的介质损耗发热计算，获得温度分布的情况，根据分析的结果确定绝缘状态，通过这种方式进行分析的结果更加准确，提高了各种电气设备在运行时的安全性和可靠性。
[0136]
可选的，模型建立模块401中，在有限元分析软件中建立几何模型，建立的过程中需要参考阀侧套管的特征参数信息，以提高几何模型建立的准确性。
[0137]
可选的，条件设计模块402中，对建立的几何模型设置边界条件，目的是为了确定状态变量的类型包括电场和温度场。
[0138]
可选的，网格划分模块403中，利用边界条件，对几何模型进行有限元网络的划分，得到若干个区域，每个区域上都有对应的电场或者温度场的分布情况。
[0139]
可选的，焦耳热计算模块404中，利用谐波电流分量数据输入到温度场内，进行焦耳热计算，可以获得温度场分布情况。
[0140]
可选的，介质损耗发热计算模块405中，利用电压数据输入到交变电场中，进行介质损耗发热计算，可以获得电场分布情况。
[0141]
可选的，耦合分析模块406中，结合温度场和电场内的焦耳热计算和介质损耗发热计算的耦合分析，得到温度分布情况，考虑到了影响温度分布的因素，使绝缘状态分析的结果更加准确。
[0142]
可选的，温度分布分析模块407中，获得的温度分布情况与提前预设的误差界进行比较，若在误差界内，则可以计算电场和温度场内的绝缘损伤分布以及累计值是否越限，从而进行下一步的操作。
[0143]
可选的，结果输出模块408中，若上述中的绝缘损伤分布以及累计值越限，则输出当前时刻的温度分布情况，经过对越限的判断，可以增加输出温度分布情况的准确性。
[0144]
关于上述实施例中的换流变压器阀侧套管绝缘状态分析装置，其各个模块执行操作的具体方式已经在上述相关的方法的实施例中进行了详细描述，在此不做详细阐述说明。
[0145]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0146]
本说明书中各个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间可以根据需要进行组合，且相同相似部分互相参见即可。
[0147]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

1.换流变压器阀侧套管绝缘状态分析方法，其特征在于，包括：根据有限元分析软件，建立与阀侧套管的特征参数信息对应的几何模型；其中，所述特征参数信息包括：尺寸和材料信息；对所述几何模型设置对应的边界条件；其中，所述边界条件包括：电场和温度场边界条件；根据所述边界条件，对所述几何模型进行预处理，获得电场和温度场计算的网格划分；将当前时刻的电流数据输入到所述温度场内，进行焦耳热计算，获得所述当前时刻的温度场分布情况；将所述当前时刻的电压数据输入到所述电场内，进行介质损耗发热计算，获得所述当前时刻的电场分布情况；根据所述焦耳热计算和所述介质损耗发热计算的耦合分析，计算获得所述当前时刻的温度分布情况；根据所述温度分布情况，判断温度分布是否在误差界内，若在误差界内则计算在所述电场和温度场内的绝缘损伤分布以及累计值；所述计算在所述电场和温度场内的绝缘损伤分布以及累计值之后，则判断绝缘损伤累计值是否越限，若越限则输出所述当前时刻的温度分布结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述当前时刻的电流数据输入到所述温度场内，进行焦耳热计算，获得所述当前时刻的温度场分布情况，包括：对获得的所述当前时刻的电流数据进行离散傅里叶分解，获得所述当前时刻的电流数据中的谐波电流分量；根据所述谐波电流分量，利用频域磁场分析方法获得载流导体杆横截面上的多次谐波电流密度分布数据组；基于所述多次谐波电流密度分布数据组进行所述焦耳热计算，获得所述当前时刻的温度场分布情况。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述多次谐波电流密度分布数据组进行所述焦耳热计算，获得所述当前时刻的温度场分布情况，包括：根据导管铜材的电导率γ
cu
和所述多次谐波电流密度分布数据组中的目标电流密度ρn(r)进行所述焦耳热计算，获得所述载流导体杆半径r处的焦耳发热量qr(r)；其中，所述目标电流密度ρn(r)为距离所述载流导体杆中心点为r处的所述多次谐波电流密度分布数据组中的第n次谐波电流密度。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述当前时刻的电压数据输入到所述电场内，进行介质损耗发热计算，获得所述当前时刻的电场分布情况，包括：所述电场为交变电场；利用多物理场耦合分析的方法获得各频率交变电压作用的所述交变电场的有效值分布数据组；基于所述交变电场的有效值分布数据组进行所述介质损耗发热计算，获得所述当前时刻的电场分布情况。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述交变电场的有效值分布数据组进行所述介质损耗发热计算，获得所述当前时刻的电场分布情况，包括：
根据基波频率f、真空介电常数ε0、绝缘介质的相对介电常数ε
r
、绝缘介质的损耗角正切值tanδ和所述交变电场的有效值分布数据组中的目标电场强度的有效值e
n,rms
(r,z)进行介质损耗发热计算，获得所述载流导体杆半径为r处，对应点r处的温度为t时的介质损耗发热量q
e
(r,z)；其中，所述目标电场强度的有效值e
n,rms
(r,z)为距离所述载流导体杆中心点为r处，对应点r处的温度为t时的所述交变电场的有效值分布数据组中的第n次电场强度的有效值。6.根据权利要求2至5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述焦耳热计算和所述介质损耗发热计算的耦合分析，计算获得所述当前时刻的温度分布情况，包括：基于所述焦耳发热量qr和所述介质损耗发热量q
e
，结合所述当前时刻分析对象的密度ρ、分析对象的热容c
p
、外场因变量u和传导热系数k得到所述当前时刻的温度分布情况。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述温度分布情况，判断温度分布是否在误差界内，还包括：若所述温度分布不在误差界内，则继续执行如权利要求6中所述的方法。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断绝缘损伤累计值是否越限，还包括：若没有越限则发出告警信息。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电场边界条件是基于所述电场各边界的电位进行设置；所述温度场边界条件是基于所述当前时刻的温度和变压器运行温度进行设置。10.换流变压器阀侧套管绝缘状态分析装置，其特征在于，包括：模型建立模块，用于根据有限元分析软件，建立与阀侧套管的特征参数信息对应的几何模型，其中，所述特征参数信息包括：尺寸和材料信息；条件设计模块，用于对所述几何模型设置对应的边界条件，其中，所述边界条件包括：电场和温度场边界条件；网格划分模块，用于根据所述边界条件，对所述几何模型进行预处理，获得电场和温度场计算的网格划分；焦耳热计算模块，用于将当前时刻的电流数据输入到所述温度场内，进行焦耳热计算，获得所述当前时刻的温度场分布情况；介质损耗发热计算模块，用于将所述当前时刻的电压数据输入到所述电场内，进行介质损耗发热计算，获得所述当前时刻的电场分布情况；耦合分析模块，用于根据所述焦耳热计算和所述介质损耗发热计算的耦合分析，计算获得所述当前时刻的温度分布情况；温度分布分析模块，用于根据所述温度分布情况，判断温度分布是否在误差界内，若在误差界内则计算在所述电场和温度场内的绝缘损伤分布以及累计值；结果输出模块，用于所述计算在所述电场和温度场内的绝缘损伤分布以及累计值之后，则判断绝缘损伤累计值是否越限，若越限则输出所述当前时刻的温度分布结果。

技术总结

本申请公开了一种换流变压器阀侧套管绝缘状态分析方法及装置，先根据有限元分析软件，建立与阀侧套管对应的几何模型，再基于边界条件，对几何模型进行预处理，获得电场和温度场计算的网格划分，进一步将当前时刻的电流、电压数据输入到对应的电场和温度场内，进行焦耳热计算和介质损耗发热计算的耦合分析，获得当前时刻的温度分布情况，并判断温度分布是否在误差界内，若在误差界内则计算绝缘损伤分布及累计值，再判断绝缘损伤累计值是否越限，若越限则输出温度分布结果。通过从电场和温度场两个场景对绝缘状态进行综合分析，对换流变压器阀侧套管绝缘状态分析的结果更加准确，进而增加了换流变压器阀侧套管在电力系统中应用的安全性和可靠性。中应用的安全性和可靠性。中应用的安全性和可靠性。