[發明專利]一種變壓器油紙絕緣老化拉曼光譜診斷方法

有效

• 申請號: 202011117423.3
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112485609B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 陳偉根;楊定坤;劉建;萬福;史海洋;孫銳;周永闊;李云賢;張薷月;王澤偉
• 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;G01N21/65
• 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: 趙卿;肖繼軍

一種的變壓器油紙絕緣老化拉曼光譜診斷方法，基于拉曼光譜技術實現了油紙絕緣的老化診斷，主要解決了變壓器油紙絕緣老化狀態缺乏現場帶電監測手段，檢測過程繁瑣復雜的技術問題。本發明將油紙絕緣拉曼譜圖簡化為特征向量，以聚合度為間接依據定義了油紙絕緣老化狀態的方法；以光譜向量作為輸入，油紙絕緣老化狀態作為輸出，通過建立變壓器油紙絕緣老化拉曼光譜診斷模型，實現油紙絕緣老化的拉曼光譜診斷。從而有效地監控變壓器油紙絕緣的性能狀態，保障電力系統的運行安全。

技術領域

本發明屬于電氣設備絕緣在線監測與故障診斷領域，具體涉及一種變壓器油紙絕緣老化拉曼光譜診斷方法。

背景技術

變壓器在電力設備中占有很高的比重，其老化問題是關系電網安全運行的關鍵因素。電網的快速發展對變壓器老化狀態評估提出了很高的要求。電力變壓器的使用壽命一般與絕緣材料的劣化有關。變壓器油紙絕緣系統在使用多年后，會受到熱應力和電應力的作用而老化，影響變壓器的絕緣性能。絕緣油和絕緣紙分解產生反映故障性質和老化程度的一氧化碳、二氧化碳、糠醛、甲醇、丙酮等物質，溶于油中。由于絕緣油含有豐富的老化信息，對絕緣油的檢測具有重要意義。為了評價油浸電力設備的老化狀態，經常采用油中糠醛含量、油中溶解氣體、絕緣紙聚合度等試驗結果。然而，這些方法由于步驟復雜，采樣困難，往往難以用于現場快速老化狀態評估。

拉曼光譜是一種基于C.V.Raman發現的拉曼散射效應的散射光譜。分析了入射光不同頻率的散射光譜，得到了分子振動和轉動的信息，并應用于分子結構的研究。由于不同物質的結構、性質和含量不同，在激光照射下會產生不同的拉曼信號，從而實現對材料特性的分析。拉曼光譜技術不僅在石化、生物環保、醫藥、食品安全等領域得到了廣泛的應用，而且在油紙絕緣老化診斷領域也引起了廣泛的關注。不同物質由于結構、性質、含量的不同，在受到激光照射時將會產生不同的拉曼信號，從而實現物質特征的分析。在油紙絕緣的老化過程中，油中的物質種類繁多且不斷發生一系列復雜的化學變化，拉曼光譜技術恰恰能夠體現這一復雜過程。

發明內容

為解決現有技術存在的以上問題，本發明公開了一種變壓器油紙絕緣老化拉曼光譜診斷方法，其特點是基于拉曼光譜技術實現了油紙絕緣的老化診斷，準確度高，是目前一種新穎的方法。

為實現上述發明目的，本發明具體采用以下技術方案。

一種變壓器油紙絕緣老化拉曼光譜診斷方法，其特征在于：根據絕緣油的拉曼光譜數據，利用改進的T-S模糊神經網絡，對油紙絕緣樣本的老化程度進行預測。

本發明將絕緣油的拉曼光譜向量與神經網絡的輸入層相連接，以油紙絕緣的老化狀態作為神經網絡的輸出，利用實驗數據訓練診斷模型，不斷修改隸屬函數，挖掘油紙絕緣拉曼光譜特性與油紙絕緣老化狀態之間的內在數學關系，達到利用絕緣油拉曼光譜數據預測油紙絕緣老化程度的目的。

一種變壓器油紙絕緣老化拉曼光譜診斷方法，其特征在于，所述診斷方法包括以下步驟：

步驟1：模擬真實變壓器的老化狀態，獲取老化絕緣油樣本；

將真實變壓器置于密封系統中，在120℃條件下模擬真實變壓器的老化狀態來獲取老化絕緣油樣本。

分別獲取老化時間0，1,5,10,20,35,50和80天加速老化油樣，共獲取訓練樣本40個及測試樣本15個。對油紙絕緣老化的監測，為保障設備的安全穩定運行，研究重點更加關心老化程度較深時。因此總共55個樣本在0，1,5,10,20,35,50和80天的分布為：5個，5個，5個，6個，6個，11個，11個，6個。其中訓練樣本在在0，1,5,10,20,35,50和80天的分布為：5個，5個，5個，5個，5個，5個，5個，5個。測試樣本15個，老化10天1個，老化20天1個，老化35天6個，老化50天6個，老化80天1個。

對訓練樣本老化階段的劃分，以各個老化時間階段絕緣紙平均聚合度為判別依據，按照上述的定義計算油紙絕緣樣本的老化程度，以此初步建立訓練樣本庫。