[發(fā)明專利]基于拉曼光譜的油紙絕緣設(shè)備老化診斷方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011116736.7
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號(hào): CN112557834B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(quán)）人: 重慶大學(xué);國網(wǎng)山東省電力公司德州供電公司
• 主分類號(hào): G01R31/12
• 分類號(hào): G01R31/12
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11689
• 代理人: 梁慶豐;肖繼軍

本發(fā)明提供一種基于拉曼光譜的油紙絕緣設(shè)備老化診斷方法。本發(fā)明通過加速熱老化實(shí)驗(yàn)獲取大量的油紙絕緣老化樣品并測量老化樣品絕緣紙的聚合度，以建立老化階段與油紙絕緣老化樣本聚合度之間的對應(yīng)關(guān)系，并通過對待測絕緣油拉曼光譜與老化油樣拉曼光譜的KNN分析，快速有效的對待測絕緣樣品老化階段進(jìn)行分類和回歸，從而實(shí)現(xiàn)對油紙絕緣設(shè)備老化情況的實(shí)時(shí)診斷。本發(fā)明診斷方法高效省時(shí)，省去了色譜法的預(yù)處理工作，不需要對模型進(jìn)行訓(xùn)練，可實(shí)現(xiàn)非接觸連續(xù)測量；受環(huán)境因素影響小,易于實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力設(shè)備安全狀態(tài)評(píng)估領(lǐng)域，具體涉及一種基于拉曼光譜的油紙絕緣設(shè)備老化診斷方法。

背景技術(shù)

油紙復(fù)合絕緣是一種重要和優(yōu)良的絕緣組合方式，一直被廣泛用于大型變壓器、套管、互感器、電容器、電纜等電力設(shè)備。在油紙絕緣電力設(shè)備運(yùn)行過程中，其油紙絕緣長期承受熱、電、機(jī)械、化學(xué)等多種外部應(yīng)力作用，導(dǎo)致自身絕緣和機(jī)械性能逐漸下降，出現(xiàn)設(shè)備老化問題，隨著老化程度的加深可能會(huì)引起設(shè)備故障，影響電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。因此準(zhǔn)確診斷油紙絕緣材料老化程度，及時(shí)掌握電力設(shè)備的絕緣老化狀態(tài)，可為油浸式輸變電設(shè)備的絕緣狀態(tài)和全壽命周期管理提供依據(jù)，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。

目前為止，油紙絕緣設(shè)備聚合度的測量是國際上認(rèn)可度最高的確定老化程度的指標(biāo)。但是在設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行過程中，由于絕緣紙無法直接取出，因此聚合度的測量只能作為實(shí)驗(yàn)過程中的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，而不能作為實(shí)際運(yùn)行過程中的評(píng)判指標(biāo)。因此，利用對可直接取出的絕緣油的檢測分析作為評(píng)判指標(biāo)更容易實(shí)現(xiàn)油紙絕緣設(shè)備實(shí)際運(yùn)行過程中老化階段的診斷。

目前檢測油的老化狀態(tài)的方法主要有高效液相色譜法(HPLC)、氣相色譜法 (GC)等，但是這些方法都只能針對有限樣本進(jìn)行測量，且需要較多預(yù)處理工作，耗時(shí)較長。拉曼光譜在物質(zhì)成分分析及狀態(tài)診斷領(lǐng)域已經(jīng)普遍應(yīng)用。與傳統(tǒng)技術(shù)相比,拉曼光譜技術(shù)應(yīng)用于變壓器油中糠醛含量分析具有以下優(yōu)勢:拉曼光譜檢測為非接觸測量,可實(shí)現(xiàn)連續(xù)測量；變壓器老化微量特征物均有拉曼活性,均可進(jìn)行拉曼檢測；受環(huán)境因素影響不大,易于實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測。

因此,如果能根據(jù)絕緣油的拉曼光譜來有效可靠診斷油紙絕緣設(shè)備實(shí)際運(yùn)行過程中的老化程度，則將解決電力設(shè)備安全狀態(tài)評(píng)估領(lǐng)域的一大難題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，本發(fā)明的目的在于，提供一種基于絕緣油拉曼光譜的油紙絕緣設(shè)備老化診斷方法。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案。

一種基于拉曼光譜的油紙絕緣設(shè)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(yīng)關(guān)系：通過油紙絕緣熱老化實(shí)驗(yàn)獲取油紙絕緣老化樣本，按設(shè)定好的取樣時(shí)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(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并根據(jù)各波段數(shù)老化油樣的拉曼光譜數(shù)據(jù)與對應(yīng)老化時(shí)間的相關(guān)系數(shù)篩選信息波段，將對應(yīng)所篩選信息波段的老化油樣的拉曼光譜數(shù)據(jù)作為樣本拉曼光譜，建立樣本拉曼光譜數(shù)據(jù)庫1；

步驟C：獲取未知老化階段的絕緣油拉曼光譜數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，根據(jù)皮爾森相關(guān)系數(shù)計(jì)算所述絕緣油樣本拉曼光譜與所述數(shù)據(jù)庫1中樣本拉曼光譜的相似度，根據(jù)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(gè)已知老化階段老化油樣的拉曼光譜作為數(shù)據(jù)庫2；

步驟D：根據(jù)歐幾里得距離計(jì)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(shù)據(jù)庫2中樣本拉曼光譜的相似度，根據(jù)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(gè)已知老化階段老化油樣的拉曼光譜作為數(shù)據(jù)庫3；

步驟E：根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫3中樣本拉曼光譜所對應(yīng)的聚合度的值，按照KNN 算法的規(guī)則判斷未知老化階段的絕緣油樣本的老化階段及聚合度。

本發(fā)明進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案。