(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211332998.6 (22)申请日 2022.10.28 (71)申请人 国网浙江省电力有限公司超高压分 公司 地址 311121 浙江省杭州市余杭区仓前街 道云联路138号 (72)发明人 周国伟　杨杰　姚晖　邹晖　 邢佳磊　陈川　孙林涛　陈欣　 彭晨光　汪全虎　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 专利代理师 鲁丽美 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G01R 31/12(2006.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 换流变压器阀侧套管绝缘状态分析方法及 装置 (57)摘要 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。 权利要求书2页 说明书10页 附图5页 CN 115510725 A 2022.12.23 CN 115510725 A 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γCu和所述多次谐波电流密度分布数据组中的目标电流密度ρ n (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ρ n(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：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115510725 A 2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En,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， 所述目标电场 强度的有效值En,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Qe， 结合所述当前时刻分析对象的密度 ρ 、 分析对象的热容CP、 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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115510725 A 3