[发明专利]基于拉曼光谱聚类分析的油纸绝缘设备老化状态识别方法

说明书

本发明提供一种基于拉曼光谱聚类分析的油纸绝缘设备老化状态识别方法，包括：通过油纸绝缘热老化实验分别获取若干已知老化阶段和未知老化阶段的油纸绝缘样本；获取若干已知老化阶段和未知老化阶段的油纸绝缘样本的拉曼光谱数据，并进行标准化处理；采用主成分分析法提取标准化处理后的已知老化阶段的油纸绝缘样本的拉曼光谱特征量，基于聚类分析方法，建立油纸绝缘老化评估模型；将未知老化阶段的油纸绝缘样本的拉曼光谱特征量输入到模型中进行聚类分析，得到未知老化阶段的油纸绝缘样本的老化阶段。本发明通过基于拉曼光谱测量，建立油纸绝缘老化评估模型，进行老化状态分析，能够快速有效地实现对于现场油纸绝缘设备的整体老化状态的诊断。

技术领域

本发明涉及电气设备安全状态评估技术领域，尤其涉及一种基于拉曼光谱聚类分析的油纸绝缘设备老化状态识别方法。

背景技术

电气设备的安全可靠运行是避免电网重大事故的第一道防线，油纸绝缘设备又是电网中的重要组成部分。油纸绝缘设备长期运行会带来克拉玛依25号矿物油纸老化的问题，容易引起设备故障，影响电力系统的可靠运行。因此，准确诊断油纸绝缘材料的老化程度，及时掌握油纸绝缘设备的老化状态，能够为油纸绝缘设备的绝缘状态和全寿命周期管理提供依据，保证电网的安全运行。

目前，检测油纸绝缘设备老化状态的方法主要有高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱法(GC)等，但是这些方法均只能针对有限物质进行测量，且在测量前需要较多的预处理工作，耗时较长。

现有技术中，拉曼光谱在物质成分分析及状态诊断领域已经普遍适用，可以结合实验室搭建的油纸绝缘拉曼光谱分析平台，根据绝缘纸的平均聚合度将加速热老化实验获得的油纸绝缘样本分为绝缘良好、老化初期、老化中期和老化末期四个阶段。虽然油纸绝缘样本的老化过程存在明显规律，即随着时间增加，老化程度也不断增加，但是此方法并不能得出具体老化程度与老化时间的关系，并且同一老化时间，不同油纸绝缘样本的老化程度也不相同。因此，绝缘纸聚合度只能作为实验过程中的评判标准，而不能作为实际应用中的评判指标，并且不能精确得到油纸绝缘样本的具体老化阶段，尤其是在不同老化阶段的衔接点，油纸绝缘样本的老化阶段更难区分。

发明内容

本发明提供了一种基于拉曼光谱聚类分析的油纸绝缘设备老化状态识别方法，利用聚类分析在处理不确定性、不精确问题方面的优越性，结合拉曼光谱对油纸绝缘样本进行分类，以解决现有技术中存在的不能精确得到油纸绝缘样本的具体老化阶段以及无法评判实际应用中油纸绝缘设备老化状态的问题。

本发明提供一种基于拉曼光谱聚类分析的油纸绝缘设备老化状态识别方法，所述油纸绝缘设备老化状态识别方法具体包括以下步骤：

通过油纸绝缘热老化实验获取若干已知老化阶段的油纸绝缘样本；

获取若干所述已知老化阶段的油纸绝缘样本的拉曼光谱数据，并进行标准化处理；

采用主成分分析法提取标准化处理后的所述已知老化阶段的油纸绝缘样本的拉曼光谱特征量，基于聚类分析方法，建立油纸绝缘老化评估模型；

通过油纸绝缘热老化实验获取若干未知老化阶段的油纸绝缘样本；

获取若干所述未知老化阶段的油纸绝缘样本的拉曼光谱数据，并进行标准化处理；

采用主成分分析法提取标准化处理后的所述未知老化阶段的油纸绝缘样本的拉曼光谱特征量，并输入到所述油纸绝缘老化评估模型中进行聚类分析，得到所述未知老化阶段的油纸绝缘样本的老化阶段。

上述技术方案中，通过主成分分析法对原始拉曼光谱数据进行降维，并将降维后的拉曼光谱数据作为特征量进行聚类分析，建立油纸绝缘老化评估模型，进行老化状态分析，能够快速有效地实现对于现场油纸绝缘设备的整体老化状态的诊断。

可选的，通过油纸绝缘热老化实验获取若干已知老化阶段的油纸绝缘样本包括以下步骤：