[發明專利]一種變壓器油中氣體乙烯和乙炔的混合識別方法及系統

有效

• 申請號: 202110165033.1
• 申請日: 2021-02-06
• 公開（公告）號: CN112504987B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 易國華;童斌;代犇;夏歷;羅浩
• 申請（專利權）人: 湖北鑫英泰系統技術股份有限公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/17;G16C20/20;G16C20/70;G06K9/62;G06N3/08
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 劉璐

本發明涉及一種變壓器油中氣體乙烯和乙炔的混合識別方法及系統，本發明通過對乙烯和乙炔重疊部分光譜特征的提取，建立對應的模型以識別乙烯和乙炔，解決了現有技術中識別乙烯和乙炔需要兩次分別識別且需要定位僅有單一氣體吸收的光的波長的技術問題，達到了使用兩種氣體的干涉光譜對兩種氣體進行識別的技術效果，提升了可用于識別的光譜范圍，提高了識別成功率。

技術領域

本發明涉及高壓輸電技術領域，特別涉及一種變壓器油中氣體乙烯和乙炔的混合識別方法及系統。

背景技術

變壓器油是由天然石油經過蒸餾、精煉而獲得的一種礦物油。它是由各種碳氫化合物所組成的混合物，其中，碳、氫兩元素占其全部重量95%~99%，其他為硫、氮、氧及極少量金屬元素等。石油基碳氫化合物有環烷烴、烷烴、芳香烴以及其他一些成分。

電力變壓器運行過程中變壓器油會產生多種氣體，根據多年來的運維經驗可將其分為故障氣體和正常氣體。變壓器服役過程中未出現異常狀態時，其絕緣系統會隨著服役時間的增長進行常規老化，該老化過程中會有部分氣體生成，這些氣體可以歸為正常氣體；當變壓器發生故障時，其內部的絕緣材料會受到熱或放電的作用而分解產生氣體，這些氣體歸為故障氣體。

由國家質量監督局頒布的最新國家標準“變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則中指出了變壓器絕緣油的產氣原理是由于絕緣油和固體絕緣材料在電及熱作用下的分解；低能量放電故障促使最弱的CH鍵斷裂，主要重新化合成氫氣，乙烯在高于乙炔和乙烷的溫度下生成；大量的乙炔是在電弧的弧道中產生；標準定義了“對判斷充油電器設備內部故障有價值的特征氣體：即氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳，并說明氧氣和氮氣，可作為輔助判斷指標。因此對包含氧氣在內的8種故障氣體進行在線監測才能符合中國國家標準的要求，進一步監測氮氣是國際新發展方向。

現有技術對變壓器油中氣體的監測主要有氣相色譜法、光聲光譜法及電子檢測法；其中，光聲光譜法是基于光聲效應的一種光譜技術，光聲效應是由分子吸收電磁輻射（如紅外線等）而造成，氣體吸收一定量電磁輻射后其溫度也相應升高，但隨即以釋放熱能的方式退激，釋放出的熱量則使氣體及周圍介質產生壓力波動，若將氣體密封于容器內，氣體溫度升高則產生成比例的壓力波，監測壓力波的強度可以測量密閉容器內氣體的濃度。

現有技術中使用光聲光譜法對不同氣體的監測主要是尋找只有目標氣體會產生壓力波的光線波長，通過分別向油中氣體發射找到的波長，當監測到壓力波時則判斷檢測到對應的氣體，并通過多光聲池或單光聲池不同時間監測的方式實現對多種氣體的監測，然而由于多光聲池的方式無法保障每個光聲池的氣體濃度一致，而單光聲池的方式分時過短會造成測試間的干擾而增加間隔時間會給氣體間相互反應留下時間，兩種方式的測量都不準確，且顯著依賴于只有目標氣體會產生壓力波的光線波長。

發明內容

本發明提供一種變壓器油中氣體乙烯和乙炔的混合識別方法及系統，通過使用兩種氣體都會產生壓力波的波長光線，及對目標波長光線下不同濃度的氣體的壓力波特征進行提取，以實現兩種氣體的識別，解決了現有技術中現有的測量方式都不準確，且顯著依賴于只有目標氣體會產生壓力波的光線波長的技術問題，達到了不使用只有目標氣體會產生壓力波的光線波長的情況下實現乙烯和乙炔的混合識別。

本發明提出的變壓器油中氣體乙烯和乙炔的混合識別方法包括以下步驟：

響應于輸入的氣體吸收光譜，對所述氣體吸收光譜進行分析，篩選包含乙烯及乙炔所吸收的光的波長范圍；

根據篩選后的波長范圍讀取數據庫中各個濃度下乙烯及乙炔的吸收光譜，以建立混合分類模型，并根據篩選后的波長范圍讀取數據庫中各個濃度下其它油中氣體的吸收光譜，以建立干擾特征模型；

控制光源以所述篩選后的波長范圍向光聲池發射連續光線，并將收集到的振動頻率轉換為光聲信號發送至所述混合分類模型及所述干擾特征模型，并根據兩個模型的輸出結果，識別所述光聲池中的乙烯和/或乙炔氣體。