[发明专利]一种基于多频超声波的变压器绝缘油粘度监测方法

权利要求书

1.一种基于多频超声波的变压器绝缘油粘度监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：搭建绝缘油粘度在线监测系统

搭建多频超声波绝缘油粘度在线监测系统，所述多频超声波绝缘油粘度在线监测系统包括超声波发射控制模块(1)、第一超声波发射传感器(2)、第二超声波接收传感器(3)、温度传感器(4)、前置放大器(5)、数据采集器(6)、信号传输线(11)、终端机(12)、计时器(13)；第一超声波发射传感器(2)、第二超声波接收传感器(3)和温度传感器(4)安装在油枕(9)与变压器油箱(7)之间的油路(8)上，超声波发射控制模块(1)连接到第一超声波发射传感器(2)定期控制第一超声波发射传感器(2)依次发出多频超声波信号，所述多频超声波信号的频率f_i(i＝1、2、…、9)分别为f₁＝800kHz、f₂＝850kHz、f₃＝900kHz、f₄＝950kHz、f₅＝1000kHz、f₆＝1050kHz、f₇＝1100kHz、f₈＝1150kHz、f₉＝1200kHz，所述多频超声波信号的峰-峰值恒定为U，第二超声波接收传感器(3)采集依次经过绝缘油(10)后的所述多频超声波信号，采集到的所述多频超声波信号依次经过前置放大器(5)后存储到数据采集器(6)，温度传感器(4)将测量到的实时油温T传输到数据采集器(6)存储，计时器(13)将超声波发射控制模块(1)依次发出的所述多频超声波信号的起始时刻t_l，fi、所述多频超声波信号依次到达第二超声波接收传感器(3)的时刻t_a，fi送入数据采集器(6)存储，t_l，fi、t_a，fi(i＝1、2、····、9)分别为9个超声波信号依次从第一超声波发射传感器(2)发出和依次到达第二超声波接收传感器(3)的时刻，终端机(12)每天从数据采集器(6)获取数据、处理数据并更新绝缘油(10)粘度数据库；

第二步，多频超声波信号放大、去噪、曲线绘制：

根据从数据采集器(6)获取的经过前置放大器(5)放大的所述多频超声波信号数据绘制频率f_i分别为800kHz、850kHz、900kHz、950kHz、1000kHz、1050kHz、1100kHz、1150kHz、1200kHz的超声波波形曲线，利用小波去噪方法对所述多频超声波信号去噪；

第三步，计算所述多频超声波信号的衰减系数、超声波波速：

获取不同频率f_i下的去噪后的超声波波形曲线信号的峰-峰值U_fi；

所述衰减系数计算式如下：

式中，α_fi为频率为f_i的超声波信号的衰减系数，单位为分贝/厘米，U为超声波发射控制模块(1)设定的初始多频超声波信号的峰-峰值，单位为伏特，L为第一超声波发射传感器(2)与第二超声波接收传感器(3)之间的间距，单位为厘米；

所述频率为f_i的超声波波速的计算式如下：

式中，超声波波速的单位为厘米/秒；

第四步，特征参数归一化处理：

对衰减系数α_fi、超声波频率f_i、超声波波速v_fi进行归一化处理，

归一化处理计算式如下：

式中，X^*为归一化处理后的特征参数，具体为衰减系数归一化参数α_fi^*、超声波频率归一化参数f_i^*、超声波波速归一化参数v_fi^*，X为待归一化特征参数，具体为衰减系数α_fi、超声波频率f_i、超声波波速v_fi，max()为求最大值函数、min()为求最小值函数；

第五步，绝缘油粘度计算：

所述绝缘油(10)粘度计算式为，

式中，μ为绝缘油(10)在40摄氏度时的粘度，单位为平方毫米/秒，β为温度修正因子，K₁、K₂、K₃均为常数，根据实验室内大量试验数据拟合得到，μ₀为全新绝缘油在40摄氏度时的粘度，单位为平方毫米/秒；

第六步，绝缘油粘度数据库更新：

将测量得到的各特征参数以及计算得到的绝缘油(10)粘度存入数据库，若绝缘油(10)在40摄氏度时的粘度超出全新绝缘油在40摄氏度时的粘度的10％，终端机(12)立即给出预警信息。