阅读说明：本技术 一种基于载波频率修正的高压设备介质损耗因数计算方法 (High-voltage equipment dielectric loss factor calculation method based on carrier frequency correction ) 是由 吴相贤 张坤勇 杨敏 刘红兵 陈平 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于载波频率修正的高压设备介质损耗因数计算方法,本发明将运行设备的线路划分为多个段,然后针对每段分别测量载波频率,再对载波频率进一步处理,消除载波频率的波动误差,最后结合将传统的介质因损耗计算中的参数以载波频率的方式进行更换,从而完成以载波频率作为计算基础,和传统的采用线缆自有参数进行计算相比,本方案考虑了设备的运行状态参数,从而使得测量的结果更为精确。(The invention relates to a high-voltage equipment dielectric loss factor calculation method based on carrier frequency correction, which divides a line of operating equipment into a plurality of sections, then measures carrier frequency for each section respectively, further processes the carrier frequency, eliminates the fluctuation error of the carrier frequency, and finally replaces the parameters in the traditional medium loss calculation in a carrier frequency mode, thereby finishing taking the carrier frequency as a calculation basis.)

一种基于载波频率修正的高压设备介质损耗因数计算方法

技术领域

本发明涉及介质损耗领域，具体涉及一种基于载波频率修正的高压设备介质损耗因数计算方法。

背景技术

质损耗:绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失，简称介损。在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角δ称为介质损耗角。电介质在外电场作用下，其内部会有发热现象，这说明有部分电能已转化为热能耗散掉，电介质在电场作用下，在单位时间内因发热而消耗的能量称为电介质的损耗功率，或简称介质损耗(diclectricloss)。介质损耗是应用于交流电场中电介质的重要品质指标之一。介质损耗不但消耗了电能，而且使元件发热影响其正常工作。如果介电损耗较大，甚至会引起介质的过热而绝缘破坏，所以从这种意义上讲，介质损耗越小越好。电介质在恒定电场作用下，介质损耗的功率为：

W＝U/R＝(Ed)S/ρd＝σESd

定义单位体积的介质损耗为介质损耗率为：

ω＝σE

在交变电场作用下，电位移D与电场强度E均变为复数矢量，此时介电常数也变成复数，其虚部就表示了电介质中能量损耗的大小。

从电路观点来看，电介质中的电流密度为：

J＝dD/dt＝d(εE)/dt＝Jτ+iJe

式中Jτ与E同相位。称为有功电流密度，导致能量损耗；Je，相比较E超前90°，称为无功电流密度。

定义tanδ＝Jτ/Je＝ε〞/εˊ

式中，δ称为损耗角，tanδ称为损耗角正切值，介质损耗因数(dielectriclossfactor)指的是衡量介质损耗程度的参数。损耗角正切表示为获得给定的存储电荷要消耗的能量的大小，是电介质作为绝缘材料使用时的重要评价参数。为了减少介质损耗，希望材料具有较小的介电常数和更小的损耗角正切。损耗因素的倒数Q＝(tanδ)在高频绝缘应用条件下称为电介质的品质因素，希望它的值要高。

目前，测量介质损耗因数的方法有多种，其一般是基于设备本身进行测量，但是在使用过程中由于受各运行参数的影响，尤其是受载波频率的影响会是介质损耗发生改变，因此如何确定设备运行过程中的介质损耗因素，是精确计量介质损耗的重要途径。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于载波频率修正的高压设备介质损耗因数计算方法，基于设备运行过程中的载波频率，对设备进行介质损耗进行修正计算，从而提高测量计算精度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于载波频率修正的高压设备介质损耗因数计算方法，基于设备运行过程中的载波频率进行计算，其方法步骤如下：

S1：测量设备运行过程中，测量每间隔l长度内的运行线路载波频率f_cn，其中n表示第n段线路；

S2：对每个l长度运行线路内反复多次测量载波频率f_cn，并有：

式(1)中k表示每段线路l内测量的次数，

表示第第n段线路内测量次数为k的平均值；

S3：介质损耗因数计算公式为：

假设每单位长度内的介质损耗为W_d(W/cm)，则有W_d＝U²ωCtanδ (3)；

式(3)中C表示单位长度内线路的电容(F/cm)；

S4：由公式(2)和公式(3)可以得出：

由于在设备运行稳定后，线路的发热损耗将取决于线路的电阻值和泄漏电流，因此有：

式(5)中R为测试线路内的电阻值；

S5：结合公式(5)和公式(4)可以得出：

式(6)中K为电缆修正系数，经过多次试验，K＝1.25；

由于U＝IR，所以公式(6)可以变形为

S6：由于ω＝2πf，结合公式(7)，

S7：结合公式(1)和公式(8)可以得到：

和传统的测量方式相比，本方案通过设备运行状态的载波频率作为分析计算的基准参数，由于载波频率相较于其他参数在运行过程中更为稳定，因此基于载波频率计算的介质损耗也更加精确。

进一步的，所述n和k取值相同大于等于10。其取值越大，最后测得的精确度越高。

进一步的，其特征在于，所述l的单位为cm。

进一步的，所述步骤S2中每次测量载波频率f_cn的时间间隔大于等于

本发明的有益效果是：本发明将运行设备的线路划分为多个段，然后针对每段分别测量载波频率，再对载波频率进一步处理，消除载波频率的波动误差，最后结合将传统的介质因损耗计算中的参数以载波频率的方式进行更换，从而完成以载波频率作为计算基础，和传统的采用线缆自有参数进行计算相比，本方案考虑了设备的运行状态参数，从而使得测量的结果更为精确。

具体实施方式

下面结合实例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

一种基于载波频率修正的高压设备介质损耗因数计算方法，基于设备运行过程中的载波频率进行计算，其方法步骤如下：

S1：测量设备运行过程中，测量每间隔l长度内的运行线路载波频率f_cn，其中n表示第n段线路；

S2：对每个l长度运行线路内反复多次测量载波频率f_cn，并有：

式(1)中k表示每段线路l内测量的次数，表示第第n段线路内测量次数为k的平均值；

S3：介质损耗因数计算公式为：

假设每单位长度内的介质损耗为W_d(W/cm)，则有W_d＝U²ωCtanδ (3)；

式(3)中C表示单位长度内线路的电容(F/cm)；

S4：由公式(2)和公式(3)可以得出：

由于在设备运行稳定后，线路的发热损耗将取决于线路的电阻值和泄漏电流，因此有：

式(5)中R为测试线路内的电阻值；

S5：结合公式(5)和公式(4)可以得出：

式(6)中K为电缆修正系数，经过多次试验，K＝1.25；

由于U＝IR，所以公式(6)可以变形为

S6：由于ω＝2πf，结合公式(7)，

S7：结合公式(1)和公式(8)可以得到：

n和k取值相同大于等于10，其特征在于，所述l的单位为cm，步骤S2中每次测量载波频率f_cn的时间间隔大于等于

以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。