[发明专利]基于拉曼光谱的油纸绝缘设备老化诊断方法

说明书

本发明提供一种基于拉曼光谱的油纸绝缘设备老化诊断方法。本发明通过加速热老化实验获取大量的油纸绝缘老化样品并测量老化样品绝缘纸的聚合度，以建立老化阶段与油纸绝缘老化样本聚合度之间的对应关系，并通过对待测绝缘油拉曼光谱与老化油样拉曼光谱的KNN分析，快速有效的对待测绝缘样品老化阶段进行分类和回归，从而实现对油纸绝缘设备老化情况的实时诊断。本发明诊断方法高效省时，省去了色谱法的预处理工作，不需要对模型进行训练，可实现非接触连续测量；受环境因素影响小,易于实现在线监测。

技术领域

本发明属于电力设备安全状态评估领域，具体涉及一种基于拉曼光谱的油纸绝缘设备老化诊断方法。

背景技术

油纸复合绝缘是一种重要和优良的绝缘组合方式，一直被广泛用于大型变压器、套管、互感器、电容器、电缆等电力设备。在油纸绝缘电力设备运行过程中，其油纸绝缘长期承受热、电、机械、化学等多种外部应力作用，导致自身绝缘和机械性能逐渐下降，出现设备老化问题，随着老化程度的加深可能会引起设备故障，影响电力系统的可靠运行。因此准确诊断油纸绝缘材料老化程度，及时掌握电力设备的绝缘老化状态，可为油浸式输变电设备的绝缘状态和全寿命周期管理提供依据，保证电网安全运行。

目前为止，油纸绝缘设备聚合度的测量是国际上认可度最高的确定老化程度的指标。但是在设备的实际运行过程中，由于绝缘纸无法直接取出，因此聚合度的测量只能作为实验过程中的评判标准，而不能作为实际运行过程中的评判指标。因此，利用对可直接取出的绝缘油的检测分析作为评判指标更容易实现油纸绝缘设备实际运行过程中老化阶段的诊断。

目前检测油的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，但是这些方法都只能针对有限样本进行测量，且需要较多预处理工作，耗时较长。拉曼光谱在物质成分分析及状态诊断领域已经普遍应用。与传统技术相比,拉曼光谱技术应用于变压器油中糠醛含量分析具有以下优势:拉曼光谱检测为非接触测量,可实现连续测量；变压器老化微量特征物均有拉曼活性,均可进行拉曼检测；受环境因素影响不大,易于实现在线监测。

因此,如果能根据绝缘油的拉曼光谱来有效可靠诊断油纸绝缘设备实际运行过程中的老化程度，则将解决电力设备安全状态评估领域的一大难题。

发明内容

有鉴于此，为解决现有技术中存在的难题，本发明的目的在于，提供一种基于绝缘油拉曼光谱的油纸绝缘设备老化诊断方法。

为实现上述发明目的，本发明具体采用以下技术方案。

一种基于拉曼光谱的油纸绝缘设备老化诊断方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤A：建立老化阶段与油纸绝缘老化样本聚合度之间的对应关系：通过油纸绝缘热老化实验获取油纸绝缘老化样本，按设定好的取样时间定期中断加热，冷却后测量聚合度；

步骤B：获取步骤A中已知老化阶段老化油样的拉曼光谱数据，对数据进行标准化处理，并根据各波段数老化油样的拉曼光谱数据与对应老化时间的相关系数筛选信息波段，将对应所筛选信息波段的老化油样的拉曼光谱数据作为样本拉曼光谱，建立样本拉曼光谱数据库1；

步骤C：获取未知老化阶段的绝缘油拉曼光谱数据，对数据进行标准化处理，根据皮尔森相关系数计算所述绝缘油样本拉曼光谱与所述数据库1中样本拉曼光谱的相似度，根据相似度选出与未知老化阶段的绝缘油拉曼光谱最接近的m 个已知老化阶段老化油样的拉曼光谱作为数据库2；

步骤D：根据欧几里得距离计算步骤C中的未知老化阶段的绝缘油样本拉曼光谱与所述数据库2中样本拉曼光谱的相似度，根据相似度选出与未知老化阶段的绝缘油样本光谱最接近的p个已知老化阶段老化油样的拉曼光谱作为数据库3；

步骤E：根据所述数据库3中样本拉曼光谱所对应的聚合度的值，按照KNN 算法的规则判断未知老化阶段的绝缘油样本的老化阶段及聚合度。

本发明进一步包括以下优选方案。