CN109406444A - 变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法、含水率检测方法、装置及存储介质 - Google Patents
变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法、含水率检测方法、装置及存储介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种变压器油含水率‑吸收系数标准曲线拟合方法、含水率检测方法、装置及存储介质，标准曲线拟合方法包括：采集不同标准含水率变压器油样品的太赫兹透射波；获取各太赫兹透射波的频率谱；计算频率谱上不同角频率点对应的吸收系数；根据变压器油样品的含水率、不同角频率点对应的吸收系数进行曲线拟合，获取相同角频率点对应的含水率‑吸收系数拟合曲线；计算各含水率‑吸收系数拟合曲线的相关性系数；选取相关性系数最大的含水率‑吸收系数拟合曲线作为含水率‑吸收系数标准曲线；含水率检测方法是将待测变压器油吸收系数与标准曲线相对照从而获取变压器油含水率。本发明能够降低变压器油含水率检测操作的复杂度、提高检测效率及检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法、含水率检测方法、装置及存储介质。
背景技术
变压器油含水率对变压器油的绝缘性能有着极为重要的影响，因此精确检测变压器油的含水率十分必要。现有技术中变压器油的含水率检测通常采用库伦法，该方法在测量过程中会用到吡啶、二氧化硫、碘、甲醇等化学试剂，考虑到部分化学试剂对人体有毒害作用、且测量操作方法较复杂，一般只能在实验室进行，测量环境的变化也必然导致测量结果精确度偏低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法、含水率检测方法、装置及存储介质，能够提供一种变压器油含水率-吸收系数标准曲线，应用该标准曲线进行变压器油含水率检测有助于提高变压器油含水率检测结果的精确度。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法，所述方法包括如下步骤：
采集不同标准含水率变压器油样品的太赫兹透射波；
对各太赫兹透射波进行处理以获取不同含水率变压器油样品的频率谱；
计算频率谱上不同角频率点的吸收系数；
根据变压器油样品的含水率、不同角频率点对应的吸收系数进行曲线拟合，获取相同角频率点对应的含水率-吸收系数拟合曲线；
计算各含水率-吸收系数拟合曲线的相关性系数；
选取相关性系数最大的含水率-吸收系数拟合曲线作为含水率-吸收系数标准曲线。
第二方面，本发明提供了一种变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合装置，包括：
采集模块：用于采集不同标准含水率变压器油样品的太赫兹透射波；
频率谱获取模块：对各太赫兹透射波进行处理以获取不同含水率变压器油样品的频率谱；
第一计算模块：用于计算频率谱上不同角频率点的吸收系数；
曲线拟合模块：用于根据变压器油样品的含水率、不同角频率点对应的吸收系数进行曲线拟合，获取相同角频率点对应的含水率-吸收系数拟合曲线；
第二计算模块：用于计算各含水率-吸收系数拟合曲线的相关性系数；
选取模块：用于选取相关性系数最大的含水率-吸收系数拟合曲线作为含水率-吸收系数标准曲线。
第三方面，本发明提供了一种变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合装置，包括存储介质和处理器；
所述存储介质：用于存储指令；
所述处理器：用于根据所述指令进行操作以执行前述变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法的步骤。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法的步骤。
第五方面，本发明提供了一种变压器油含水率检测方法，所述方法包括：
根据待测变压器油的太赫兹透射波计算其吸收系数；
将待测变压器油的吸收系数与变压器油含水率-吸收系数标准曲线相对照，获取待测变压器油含水率。
第六方面，本发明提供了一种变压器油含水率检测装置，所述装置包括：
第三计算模块：用于根据待测变压器油的太赫兹透射波计算其吸收系数；
对照模块：将待测变压器油的吸收系数与变压器油含水率-吸收系数标准曲线相对照，获取待测变压器油含水率。
第七方面，本发明提供了一种变压器油含水率检测装置，包括存储介质和处理器；
所述存储介质：用于存储指令；
所述处理器：用于根据所述指令进行操作以执行前述变压器油含水率检测方法的步骤。
第八方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述变压器油含水率检测方法的步骤。
因此，本发明提供的变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法、含水率检测方法、装置及存储介质，通过对不同标准含水率变压器油样品的太赫兹透射波进行处理以获取相应频率谱，通过曲线拟合获取相同角频率点对应的含水率-吸收系数拟合曲线，进一步通过相关性系数选取出含水率-吸收系数标准曲线，该标准曲线能够更加直观、准确地反映变压器油含水率与吸收系数的关系，为变压器油含水率检测提供了可靠的依据；通过将变压器油吸收系数与含水率-吸收系数标准曲线相对照获取变压器油含水率，显著降低了检测操作的复杂度，提高了检测效率，且能够减少检测环境变化对检测结果的影响，有助于提高检测结果的精确度；通过对变压器油的太赫兹透射波进行分析计算获取吸收系数，不涉及对人体有害的化学物质，提高了检测操作的安全性能，方便于在现场实施检测。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种变压器油含水率检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，不能以此来限制本发明的保护范围。
应当理解，太赫兹波是频率在0.1～10THz(波长为0.03～3mm)之间的电磁波，由于极性液体中分子的转动和整体振动对太赫兹波有强烈的吸收，使得利用THz辐射可以用来测量物质中的微量水含量。本发明实施例提供的变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法，包括如下步骤：
步骤201：采集不同标准含水率变压器油样品的太赫兹透射波；
其中，标准含水率变压器油样品可以采用下述方法配置：
步骤201a：取等体积基础变压器油于多个器皿中；
具体的，取N只烧杯，称取重量并编号记为1、2、……、N，分别加入体积为V的基础变压器油，再次称重后计算烧杯重量增量，该增量为变压器油的重量，记为X1、X2、……、Xn，计算加入蒸馏水后的重量分别为：Y1-X1、Y2-X2、……、Yn-Xn。基础变压器油的体积V优选200ml。
步骤201b：将不同量的蒸馏水加入上述各器皿中并振荡成乳液状；
具体的，采用0.1μL精度的移液器分别向每只烧杯的基础变压油中加入不同量的蒸馏水，每只烧杯中加入的水量为烧杯编号×0.5μL，加入蒸馏水后采用超声波振荡成乳状液，再次称取烧杯重量为Y1、Y2、……、Yn，
步骤201c：根据每个器皿中基础变压器油的重量、所加蒸馏水的重量，计算各器皿中变压器油的含水率，获取不同标准含水率变压器油样品。各烧杯中油样的含水率分别为(Y1-X1)/X1、(Y2-X2)/X2、……、(Yn-Xn)/Xn；
步骤201a中，获取所述基础变压器油的方法包括：采用真空滤油机对变压器油进行脱气、脱水处理。
根据本发明实施例提供的标准含水率变压器油样品配制方法制备的变压器油样品，含水率精确度高，应用于变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合中能够提高曲线拟合的准确度，为后续变压器油含水率检测结果提供了可靠的依据。
获取太赫兹透射波的方法具体包括：
将标准含水率变压器油样品注入比色皿中，采用太赫兹波透射模式对所述比色皿进行透射检测。比色皿可以采用石英比色皿，石英比色皿的光路长度主要有：5mm、10mm、20mm，本发明实施例可选择光路长度为10mm的石英比色皿。
太赫兹波的频段为可以选用0.05～2THz，优选0.45THz、0.56THz、0.62THz、0.75THz、0.92THz。
步骤202：对各太赫兹透射波进行处理以获取不同含水率变压器油样品的频率谱；所述处理包括对快速傅里叶变换。
步骤203：计算频率谱上不同角频率点的吸收系数；
所述吸收系数的计算方法包括：
采用公式(1)计算不同含水率变压器油样品的太赫兹波折射率：
根据所述太赫兹波折射率，采用公式(2)计算吸收系数：
式中：n(ω)为太赫兹波折射率；φ(ω)为变压器油样品的太赫兹透射波时域信号傅里叶变换后的相位频谱和参考信号的相位频谱之差，参考信号来自于空白比色皿的太赫兹透射波谱图；ω为角频率，ω＝2πf，f为自然频率，频谱图上横坐标是直接以自然频率f为基准的，角频率ω是在做傅里叶变换时方便计算引入的一个计算量；c为光速；d为比色皿样品池的中间厚度；α(ω)为吸收系数；ρ(ω)为变压器油样品的太赫兹透射波时域信号傅里叶变换后的幅度频谱和预配置的参考信号的幅度频谱之比。
步骤204：根据变压器油样品的含水率、不同角频率点对应的吸收系数进行曲线拟合，获取相同角频率点的含水率-吸收系数拟合曲线；
步骤205：计算各含水率-吸收系数拟合曲线的相关性系数；
计算相关性系数的方法计算相关性系数rf的方法为：
采用公式(3)计算相关性系数：
式中：rf为相关性系数；f为自然频率；N为变压器油样品的总数；i为变压器油样品的序号，i＝1，2，……，N；xi为第i个变压器油样品的含水率，为N个变压器油样品含水率平均值；αi为第i个变压器油样品的吸收系数，为N个变压器油样品吸收系数的平均值。
步骤206：选取相关性系数最大的含水率-吸收系数拟合曲线作为含水率-吸收系数标准曲线。
假设对N个变压器油样品的M个频率点进行含水率-吸收系数曲线拟合，则可以得到M条频率相同的含水率-吸收系数拟合曲线，对M条拟合曲线分别进行相关系数计算，取相关性系数最大的一条拟合曲线作为变压器油含水率-吸收系数标准曲线。优选的，N＝40，M＝4。
本发明实施例提供的一种变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合装置，可用于执行前述的变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法，包括：
采集模块：用于采集不同标准含水率变压器油样品的太赫兹透射波；
频率谱获取模块：对各太赫兹透射波进行处理以获取不同含水率变压器油样品的频率谱；
第一计算模块：用于计算频率谱上不同角频率点的吸收系数；
曲线拟合模块：用于根据变压器油样品的含水率、不同角频率点对应的吸收系数进行曲线拟合，获取相同角频率点对应的含水率-吸收系数拟合曲线；
第二计算模块：用于计算各含水率-吸收系数拟合曲线的相关性系数；
选取模块：用于选取相关性系数最大的含水率-吸收系数拟合曲线作为含水率-吸收系数标准曲线。
本发明实施例还提供了一种变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合装置，同样可用于执行前述的变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法，包括存储介质和处理器；
所述存储介质：用于存储指令；
所述处理器：用于根据所述指令进行操作以执行前述变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现前述变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法的步骤。
因此，本发明实施例提供的变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法、装置、存储介质，利用太赫兹波在极性液体中强烈的吸收特性，建立了变压器油含水率-吸收系数标准曲线，不涉及对人体有毒的化学试剂且曲线拟合精确度高，为变压器油含水率的精确检测奠定了良好的基础。
本发明实施例还提供了一种变压器油含水率检测方法，图1示出了该检测方法的流程图，包括：
采用前述的变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法获取变压器油含水率-吸收系数标准曲线；
根据待测变压器油的太赫兹透射波计算其吸收系数；
将待测变压器油的吸收系数与变压器油含水率-吸收系数标准曲线相对照，获取待测变压器油含水率。
本发明实施例还提供了一种变压器油含水率检测装置，可用于执行前述的变压器油含水率检测方法，所述装置包括前述的变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合装置；还包括：
第三计算模块：用于根据待测变压器油的太赫兹透射波计算其吸收系数；
对照模块：将待测变压器油的吸收系数与变压器油含水率-吸收系数标准曲线相对照，获取待测变压器油含水率。
本发明实施例还提供了一种变压器油含水率检测装置，同样可用于执行前述的变压器油含水率检测方法，具体包括存储介质和处理器；
所述存储介质：用于存储指令；
所述处理器：用于根据所述指令进行操作以执行前述的变压器油含水率检测方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现变压器油含水率检测方法的步骤。
综上，本发明提供的变压器油含水率检测方法、装置、存储介质，对于不同待测变压器油，只需计算其对太赫兹波的吸收系数，将吸收系数与预配置的变压器油含水率-吸收系数标准曲线相对照即可获取待测变压器油含水率，其检测操作对检测环境要求较低，方便在变电站等场所进行现场检测，整个检测过程极其简单方便，明显提高了变压器油含水率的检测效率，且具有较高的检测精度。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储介质、CD-ROM、光学存储介质等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储介质中，使得存储在该计算机可读存储介质中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (16)
1.一种变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
采集不同标准含水率变压器油样品的太赫兹透射波；
对各太赫兹透射波进行傅里叶变换以获取不同含水率变压器油样品的频率谱；
计算频率谱上不同角频率点的吸收系数；
根据变压器油样品的含水率、不同角频率点对应的吸收系数进行曲线拟合，获取相同角频率点对应的含水率-吸收系数拟合曲线；
计算各含水率-吸收系数拟合曲线的相关性系数；
选取相关性系数最大的含水率-吸收系数拟合曲线作为含水率-吸收系数标准曲线。
2.根据权利要求1所述的变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法，其特征在于，所述吸收系数的计算方法包括：
采用公式(1)计算不同含水率变压器油样品的太赫兹波折射率：
根据所述太赫兹波折射率，采用公式(2)计算吸收系数：
式中：n(ω)为太赫兹波折射率；φ(ω)为变压器油样品的太赫兹透射波时域信号傅里叶变换后的相位频谱和预配置的参考信号的相位频谱之差；ω为角频率；c为光速；d为用于获取变压器油样品的太赫兹透射波的比色皿样品池的中间厚度；α(ω)为吸收系数；ρ(ω)为变压器油样品的太赫兹透射波时域信号傅里叶变换后的幅度频谱和预配置的参考信号的幅度频谱之比。
3.根据权利要求1所述的变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法，其特征在于，采用公式(3)计算相关性系数：
式中：rf为相关性系数；f为自然频率；N为变压器油样品的总数；i为变压器油样品的序号，i＝1，2，……，N；xi为第i个变压器油样品的含水率，为N个变压器油样品含水率平均值；αi为第i个变压器油样品的吸收系数，为N个变压器油样品吸收系数的平均值。
4.根据权利要求1所述的变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法，其特征在于，所述标准含水率变压器油的获取方法包括：
取等体积基础变压器油于多个器皿中；
将不同量的蒸馏水加入上述各器皿中并振荡成乳液状；
根据每个器皿中基础变压器油的重量、所加蒸馏水的重量，计算各器皿中变压器油的含水率，获取不同标准含水率变压器油样品。
5.根据权利要求1所述的变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法，其特征在于，所述基础变压器油的获取方法包括：对变压器油进行脱气、脱水处理。
6.根据权利要求1所述的变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法，其特征在于，获取太赫兹透射波的方法包括：
将标准含水率变压器油样品注入比色皿中，采用太赫兹波透射模式对所述比色皿进行透射检测。
7.根据权利要求6所述的变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合方法，其特征在于，所述太赫兹波的频段为0.05～2THz。
8.一种变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合装置，其特征在于，包括：
采集模块：用于采集不同标准含水率变压器油样品的太赫兹透射波；
频率谱获取模块：对各太赫兹透射波进行处理以获取不同含水率变压器油样品的频率谱；
第一计算模块：用于计算频率谱上不同角频率点的吸收系数；
曲线拟合模块：用于根据变压器油样品的含水率、不同角频率点对应的吸收系数进行曲线拟合，获取相同角频率点对应的含水率-吸收系数拟合曲线；
第二计算模块：用于计算各含水率-吸收系数拟合曲线的相关性系数；
选取模块：用于选取相关性系数最大的含水率-吸收系数拟合曲线作为含水率-吸收系数标准曲线。
9.一种变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合装置，其特征在于，包括存储介质和处理器；
所述存储介质：用于存储指令；
所述处理器：用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求3～5任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1～3任一项所述方法的步骤。
11.一种变压器油含水率检测方法，其特征在于，所述方法包括：
根据待测变压器油的太赫兹透射波计算其吸收系数；
将待测变压器油的吸收系数与变压器油含水率-吸收系数标准曲线相对照，获取待测变压器油含水率。
12.根据权利要求11所述的变压器油含水率检测方法，其特征在于，根据权利要求1～8任一项所述方法获取变压器油含水率-吸收系数标准曲线。
13.一种变压器油含水率检测装置，其特征在于，所述装置包括：
第三计算模块：用于根据待测变压器油的太赫兹透射波计算其吸收系数；
对照模块：将待测变压器油的吸收系数与变压器油含水率-吸收系数标准曲线相对照，获取待测变压器油含水率。
14.根据权利要求13所述的变压器油含水率检测装置，其特征在于，所述装置还包括：权利要求8或9所述的变压器油含水率-吸收系数标准曲线拟合装置。
15.一种变压器油含水率检测装置，其特征在于，包括存储介质和处理器；
所述存储介质：用于存储指令；
所述处理器：用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求11所述方法的步骤。
16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求11所述方法的步骤。
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