[發明專利]基于拉曼光譜的油紙絕緣設備老化診斷方法

有效

• 申請號: 202011116736.7
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112557834B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 陳偉根;周永闊;陳鈺;楊定坤;韓丙光;萬福;史海洋;王希若;王澤偉;張薷月
• 申請（專利權）人: 重慶大學;國網山東省電力公司德州供電公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 梁慶豐;肖繼軍

1.基于拉曼光譜的油紙絕緣設備老化診斷方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟A：建立老化階段與油紙絕緣老化樣本聚合度之間的對應關系：通過油紙絕緣熱老化實驗獲取油紙絕緣老化樣本，按設定好的取樣時間定期中斷加熱，冷卻后測量聚合度；

步驟B：獲取步驟A中已知老化階段老化油樣的拉曼光譜數據，對數據進行標準化處理，并根據各波段數老化油樣的拉曼光譜數據與對應老化時間的相關系數篩選信息波段，將對應所篩選信息波段的老化油樣的拉曼光譜數據作為樣本拉曼光譜，建立樣本拉曼光譜數據庫1；

步驟C：獲取未知老化階段的絕緣油拉曼光譜數據，對數據進行標準化處理，根據皮爾森相關系數計算所述絕緣油樣本拉曼光譜與所述數據庫1中樣本拉曼光譜的相似度，根據相似度選出與未知老化階段的絕緣油拉曼光譜最接近的m個已知老化階段老化油樣的拉曼光譜作為數據庫2；

步驟D：根據歐幾里得距離計算步驟C中的未知老化階段的絕緣油樣本拉曼光譜與所述數據庫2中樣本拉曼光譜的相似度，根據相似度選出與未知老化階段的絕緣油樣本光譜最接近的p個已知老化階段老化油樣的拉曼光譜作為數據庫3；

步驟E：根據所述數據庫3中樣本拉曼光譜所對應的聚合度的值，按照KNN算法的規則判斷未知老化階段的絕緣油樣本的老化階段及聚合度；

所述步驟B包括以下步驟：

步驟B1：獲取各個老化階段老化油樣的拉曼光譜數據；

步驟B2：將所獲得的各個老化階段老化油樣的拉曼光譜進行標準化處理，

所述標準化按如下公式處理

其中x^*為標準化后的值，x_min為光譜數據的最小值，x_max為光譜數據的最大值，x為光譜數據原始值；

步驟B3：通過相關系數的計算篩選特征量：

采用計算各波數處拉曼強度與老化時間相關系數的方法來篩選特征，相關系數的計算方法采用如下皮爾森相關系數的計算公式：

式中ρ為已知老化階段老化油樣各波段的拉曼光譜數據與對應的老化時間之間的皮爾森相關系數，x(y)為老化時間為y時某波數的拉曼光譜強度x(i)，n為波段數，y(i)為第i個波段所對應的老化時間；

選取相關系數絕對值大于或等于0.5的波段作為后續分析的信息波段；并建立樣本拉曼光譜數據庫1；

所述步驟C包括：

步驟C1：獲取未知老化階段絕緣油樣本的拉曼光譜數據；

步驟C2：將所述獲取的拉曼光譜數據進行標準化處理；

步驟C3：選取標準化處理后的對應步驟B所篩選信息波段的拉曼光譜數據；

步驟C4：根據如下皮爾森相關系數計算C3選取的未知老化階段絕緣油樣本拉曼光譜與步驟B中建立的樣本拉曼光譜數據庫1中樣本光譜的相關系數ρ_p：

式中ρ_p為未知老化階段絕緣油樣本拉曼光譜與步驟B中建立的數據庫1中樣本光譜的之間的皮爾森相關系數，y_Test為未知老化階段絕緣油樣本拉曼光譜的特征值，y_Ref為數據庫1中樣本光譜的特征值，n_b為步驟B所得的信息波段數即樣本拉曼光譜數據庫1中樣本光譜對應的總波段數；

步驟C5：根據相似度選出與未知老化階段的絕緣油拉曼光譜最接近的m個波段已知老化階段老化油樣的拉曼光譜構建數據庫2；

所述m的上限為10；

采用10次交互驗證來計算預測精度。

2.根據權利要求1所述的油紙絕緣設備老化診斷方法，其特征在于，所述步驟D包括：

步驟D1：根據下式計算步驟C中標準化處理過后的各未知老化階段的絕緣油拉曼光譜與步驟C中得到的m個波段已知老化階段老化油樣樣本的相似度ρ_e：

式中，y_Test為未知老化階段絕緣油樣本拉曼光譜的特征值，y_ref2為已知老化階段老化油樣樣本的特征值；

步驟D2：根據相似度選出與未知老化階段的絕緣油拉曼光譜最接近的p個波段已知老化階段老化油樣的拉曼光譜，并將這p個波段老化階段老化油樣的拉曼光譜作為樣本，建立數據庫3。

3.根據權利要求2所述的油紙絕緣設備老化診斷方法，其特征在于：

所述p的上限為10。

4.根據權利要求2所述的油紙絕緣設備老化診斷方法，其特征在于：

所述p優選為5。