CN109521089A - 一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法及装置 - Google Patents

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李丽
范圣平
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Abstract

本发明提供了一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法及装置，该方法包括：获取抗氧化剂浓度互不相同的各组绝缘油；向各组绝缘油输入超声波；测量各组绝缘油的超声波声速，根据各组绝缘油的抗氧化剂浓度和超声波声速进行数据拟合，得到声速浓度模型；测量待测样品的超声波声速，代入声速浓度模型得到待测样品的抗氧化剂浓度。通过本发明提供的绝缘油中抗氧化剂含量测定方法及装置，能够快速而准确地测量绝缘油中的抗氧化剂含量。

Description

一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法及装置
技术领域
本发明涉及变压器绝缘技术领域，尤其涉及一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法及装置。
背景技术
绝缘油具有优良的电气性能和稳定性，是广泛应用的绝缘介质，起着绝缘、散热冷却、保护和信息载体的作用。变压器长期的运行或者者外界的因素的影响下，变压器油会发生劣化，为了增强绝缘油的抗氧化特性，一般会往绝缘油中添加抗氧化剂以此延缓绝缘油的氧化。抗氧化剂在电力设备运行过程中会逐渐消耗，因此监控抗氧化剂的含量，对保持绝缘油的良好性能有重要的保证。
目前测量油中抗氧化剂的方法有气相色谱法、红外光谱法、液相色谱法、分光光度法和扫描伏安法等。这些方法存在的缺点是需要用价格昂贵的仪器，需要萃取等复杂的前处理过程，破坏性的测试。这些缺点使这些技术难以应用于绝缘油中抗氧化剂含量的实时在线监测。
发明内容
本发明实施例提供了一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法及装置，能快速而准确地测量绝缘油中的抗氧化剂含量。
根据本发明的一个方面，提供一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法，包括：
获取抗氧化剂浓度互不相同的各组绝缘油；
向各组所述绝缘油输入超声波；
测量各组所述绝缘油的超声波声速，根据各组所述绝缘油的抗氧化剂浓度和超声波声速进行数据拟合，得到声速浓度模型；
测量待测样品的超声波声速，代入所述声速浓度模型得到所述待测样品的抗氧化剂浓度。
优选地，所述获取抗氧化剂浓度互不相同的各组绝缘油具体为：
分别对各组绝缘油加入对应量的抗氧化剂，并对各组所述绝缘油同时进行机械搅拌、抽真空和加热，再进行冷却，得到抗氧化剂浓度互不相同的各组所述绝缘油。
优选地，所述抽真空的真空度的取值范围为100pa～500pa，所述加热的目标温度的取值范围50℃～80℃，搅拌的时长为半个小时。
优选地，所述测量各组所述绝缘油的超声波声速，根据各组所述绝缘油的抗氧化剂浓度和超声波声速进行数据拟合，得到声速浓度模型具体为：
测量各组所述绝缘油在一个频率下的超声波声速，根据各组所述绝缘油的抗氧化剂浓度和各组所述绝缘油在一个频率下的超声波声速进行数据拟合，得到二维声速浓度模型；
或
测量各组所述绝缘油在多个频率下的超声波声速，根据各组所述绝缘油的抗氧化剂浓度和各组所述绝缘油在多个频率下的超声波声速进行数据拟合，得到三维声速浓度模型。
优选地，测量超声波声速的方式为飞行时间技术法或临界角法或共振干涉法或相位差法。
优选地，数据拟合的方式为分段线性拟合或多项式拟合或支持向量机。
优选地，所述向各组所述绝缘油输入超声波之前还包括：
保持各组所述绝缘油的温度恒定。
根据本发明的另一方面，提供一种绝缘油中抗氧化剂含量测定装置，包括：
获取模块，用于获取抗氧化剂浓度互不相同的各组绝缘油；
输入模块，用于向各组所述绝缘油输入超声波；
拟合模块，用于测量各组所述绝缘油的超声波声速，根据各组所述绝缘油的抗氧化剂浓度和超声波声速进行数据拟合，得到声速浓度模型；
测量模块，用于测量待测样品的超声波声速，代入所述声速浓度模型得到所述待测样品的抗氧化剂浓度。
根据本发明的另一方面，提供一种绝缘油中抗氧化剂含量测定装置，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序指令，当所述程序指令被处理器执行时实现如以上所述的绝缘油中抗氧化剂含量测定方法。
根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，当所述程序指令被处理器执行时实现如以上所述的绝缘油中抗氧化剂含量测定方法。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提供了一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法及装置，该方法包括：获取抗氧化剂浓度互不相同的各组绝缘油；向各组绝缘油输入超声波；测量各组绝缘油的超声波声速，根据各组绝缘油的抗氧化剂浓度和超声波声速进行数据拟合，得到声速浓度模型；测量待测样品的超声波声速，代入声速浓度模型得到待测样品的抗氧化剂浓度。通过本发明提供的绝缘油中抗氧化剂含量测定方法及装置，能够快速而准确地测量绝缘油中的抗氧化剂含量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法的一个实施例的流程示意图；
图2为本发明提供的一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法的另一个实施例的流程示意图；
图3为本发明提供的一种绝缘油中抗氧化剂含量测定装置的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法及装置，能快速而准确地测量绝缘油中的抗氧化剂含量。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供了一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法的一个实施例，包括：
101、获取抗氧化剂浓度互不相同的各组绝缘油；
102、向各组绝缘油输入超声波；
103、测量各组绝缘油的超声波声速，根据各组绝缘油的抗氧化剂浓度和超声波声速进行数据拟合，得到声速浓度模型；
104、测量待测样品的超声波声速，代入声速浓度模型得到待测样品的抗氧化剂浓度。
通过本发明提供的绝缘油中抗氧化剂含量测定方法及装置，能够快速而准确地测量绝缘油中的抗氧化剂含量。
以上为一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法的一个实施例，为进行更具体的说明，下面提供一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法的另一个实施例，请参阅图2，本发明提供的一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法的另一个实施例，包括：
201、分别对各组绝缘油加入对应量的抗氧化剂，并对各组绝缘油同时进行机械搅拌、抽真空和加热，再进行冷却，得到抗氧化剂浓度互不相同的各组绝缘油；
在本实施例中，需要先对各组绝缘油加入对应量的抗氧化剂，如按50mg/kg、500mg/kg、1000mg/kg、2000mg/kg和3000mg/kg的抗氧化剂浓度，将抗氧化剂加入至绝缘油中，放入搅拌子或利用其它机械进行搅拌，在保持搅拌和抽真空(真空度的取值范围为100pa～500pa)下，将绝缘油加热至50℃～80℃，并保持搅拌半小时。然后停止搅拌，各组系列浓度的绝缘油自然冷却至室温。
202、保持各组绝缘油的温度恒定；
将上述准备好的不同浓度的绝缘油放入干净的容器中，容器中浸入超声波检测元件，并调节整个体系的温度，使得各组绝缘油的恒定温度为20℃-80℃中某一温度值。
203、向各组绝缘油输入超声波；
204、测量各组绝缘油的超声波声速，根据各组绝缘油的抗氧化剂浓度和超声波声速进行数据拟合，得到声速浓度模型；
更进一步地，本发明实施例可以通过两种方式测量绝缘油的超声波声速，进而构建不同的模型。两种方式分别如下：
(1)测量各组绝缘油在一个频率下的超声波声速，根据各组绝缘油的抗氧化剂浓度和各组绝缘油在一个频率下的超声波声速进行数据拟合，得到二维声速浓度模型。可以理解的是，此处二维声波浓度模型可以是抗氧化剂含量为横坐标，以超声波声速为纵坐标的模型；
(2)测量各组绝缘油在多个频率下的超声波声速，根据各组绝缘油的抗氧化剂浓度和各组绝缘油在多个频率下的超声波声速进行数据拟合，得到三维声速浓度模型。可以理解的是，此处三维声波浓度模型可以是抗氧化剂含量为横坐标，以超声波声速为纵坐标，以超声波频率为竖坐标的模型。
更进一步地，测量超声波声速的方式可以采用单传感器或双传感器的飞行时间技术法或临界角法或共振干涉法或相位差法。
更进一步地，数据拟合的方式可以为分段线性拟合或多项式拟合或支持向量机。
205、测量待测样品的超声波声速，代入声速浓度模型得到待测样品的抗氧化剂浓度。
得到声速浓度模型后，测量待测样品的超声波声速，代入声速浓度模型即可得到待测样品的抗氧化剂浓度。
以下以三个具体应用例对本发明提供的一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法进行更进一步的说明：
应用例一：
1.按250mg/kg、500mg/kg、1000mg/kg、2000mg/kg和3000mg/kg的抗氧化剂浓度，将抗氧化剂加入至绝缘油中，放入搅拌子或者利用机械搅拌，在搅拌和抽真空下，真空度为100pa，将绝缘油加热至50℃，保持搅拌半小时。
2.停止搅拌，各系列浓度的绝缘油自然冷却至室温。无抗氧化剂的绝缘油按同样的操作进行处理。
3.将上述准备好的不同浓度的绝缘油放入干净的容器中，容器中浸入超声波检测元件。
4.调节整个体系的温度，恒定温度为55℃。
5.调节超声波的频率，进行该温度下的120kHz超声波声速的测定，超声波声速的测定采用单传感器的飞行时间技术。
6.将声速值与标准溶液抗氧化剂的浓度进行数据拟合，建立声速-浓度模型，如下图所示。
7.将待测样品进行测试，代入模型后计算出含抗氧化剂2200mg/kg，采用气相色谱法测定结果为2247mg/kg，准确度高。
应用例二：
1.按250mg/kg、500mg/kg、1000mg/kg、1500mg/kg、2000mg/kg、2500mg/kg、3000mg/kg的抗氧化剂浓度，将抗氧化剂加入至绝缘油中，放入搅拌子或者利用机械搅拌，在搅拌和抽真空下，真空度为200pa，将绝缘油加热至40℃，保持搅拌半小时。
2.停止搅拌，各系列浓度的绝缘油自然冷却至室温。
3.将上述准备好的不同浓度的绝缘油放入干净的容器中，容器中浸入超声波检测元件。
4.调节整个体系的温度，恒定温度为55℃。
5.调节超声波的频率，进行该温度下的120kHz和800kHz超声波声速的测定，超声波声速的测定采用单传感器的飞行时间技术。
6.将声速值与标准溶液抗氧化剂的浓度进行数据拟合，建立声速-浓度模型，如下图所示。
7.将待测样品进行测试，代入模型后计算出含抗氧化剂1787mg/kg，采用气相色谱法测定结果为1801mg/kg，准确度高。
应用例三：
1.按250mg/kg、500mg/kg、1000mg/kg、1500mg/kg、2000mg/kg、2500mg/kg、3000mg/kg的抗氧化剂浓度，将抗氧化剂加入至绝缘油中，放入搅拌子或者利用机械搅拌，在搅拌和抽真空下，真空度为200pa，将绝缘油加热至40℃，保持搅拌半小时。
2.停止搅拌，各系列浓度的绝缘油自然冷却至室温。
3.将上述准备好的不同浓度的绝缘油放入干净的容器中，容器中浸入超声波检测元件。
4.调节整个体系的温度，恒定温度为30℃。
5.调节超声波的频率，进行该温度下的100kHz、1000kHz和2000kHz超声波声速的测定，超声波声速的测定采用双传感器的飞行时间技术。
6.将声速值与标准溶液抗氧化剂的浓度进行数据拟合，采用MATLAB回归学习工具箱，利用SVM支持向量机工具进行拟合，包括Quadratic,Linear和Cubic模式，优选Quadratic模式。
7.拟合后的模型可以保存，采用yfit＝trainedModel.predictFcn(T)函数进行调用，T为数据，yfit为测量浓度。
8.将待测样品进行测试，代入模型后计算出含抗氧化剂467mg/kg，采用气相色谱法测定结果为450mg/kg，准确度高。
本发明提供的一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法，其具备以下优点：
(1)超声波测试所用器件相对红外、气相色谱等受干扰的程度低；
(2)样品前处理容易，测试简便；
(3)容易作为在线监测技术使用。
以上是对本发明提供的一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法进行的详细说明，以下将对本发明提供的一种绝缘油中抗氧化剂含量测定装置的结构和连接关系进行说明，请参阅图3，本发明提供的一种绝缘油中抗氧化剂含量测定装置的一个实施例，包括：
获取模块301，用于获取抗氧化剂浓度互不相同的各组绝缘油；
输入模块302，用于向各组绝缘油输入超声波；
拟合模块303，用于测量各组绝缘油的超声波声速，根据各组绝缘油的抗氧化剂浓度和超声波声速进行数据拟合，得到声速浓度模型；
测量模块304，用于测量待测样品的超声波声速，代入声速浓度模型得到待测样品的抗氧化剂浓度。
更进一步地，获取模块301还用于分别对各组绝缘油加入对应量的抗氧化剂，并对各组绝缘油同时进行机械搅拌、抽真空和加热，再进行冷却，得到抗氧化剂浓度互不相同的各组绝缘油。
更进一步地，抽真空的真空度的取值范围为100pa～500pa，加热的目标温度的取值范围50℃～80℃，搅拌的时长为半个小时。
更进一步地，拟合模块303还用于测量各组绝缘油在一个频率下的超声波声速，根据各组绝缘油的抗氧化剂浓度和各组绝缘油在一个频率下的超声波声速进行数据拟合，得到二维声速浓度模型；
或
测量各组绝缘油在多个频率下的超声波声速，根据各组绝缘油的抗氧化剂浓度和各组绝缘油在多个频率下的超声波声速进行数据拟合，得到三维声速浓度模型。
更进一步地，测量超声波声速的方式为飞行时间技术法或临界角法或共振干涉法或相位差法。
更进一步地，数据拟合的方式为分段线性拟合或多项式拟合或支持向量机。
更进一步地，本发明提供的一种绝缘油中抗氧化剂含量测定装置还包括：
保持模块，用于保持各组绝缘油的温度恒定。
本发明的提供的一种绝缘油中抗氧化剂含量测定装置的另一个实施例，包括处理器和存储器，存储器上存储有计算机程序指令，当程序指令被处理器执行时实现如以上所述的绝缘油中抗氧化剂含量测定方法。
本发明还涉及一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，当程序指令被处理器执行时实现如以上所述的绝缘油中抗氧化剂含量测定方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种绝缘油中抗氧化剂含量测定方法，其特征在于，包括：
获取抗氧化剂浓度互不相同的各组绝缘油；
向各组所述绝缘油输入超声波；
测量各组所述绝缘油的超声波声速，根据各组所述绝缘油的抗氧化剂浓度和超声波声速进行数据拟合，得到声速浓度模型；
测量待测样品的超声波声速，代入所述声速浓度模型得到所述待测样品的抗氧化剂浓度。
2.根据权利要求1所述的绝缘油中抗氧化剂含量测定方法，其特征在于，所述获取抗氧化剂浓度互不相同的各组绝缘油具体为：
分别对各组绝缘油加入对应量的抗氧化剂，并对各组所述绝缘油同时进行机械搅拌、抽真空和加热，再进行冷却，得到抗氧化剂浓度互不相同的各组所述绝缘油。
3.根据权利要求2所述的绝缘油中抗氧化剂含量测定方法，其特征在于，所述抽真空的真空度的取值范围为100pa～500pa，所述加热的目标温度的取值范围50℃～80℃，搅拌的时长为半个小时。
4.根据权利要求1所述的绝缘油中抗氧化剂含量测定方法，其特征在于，所述测量各组所述绝缘油的超声波声速，根据各组所述绝缘油的抗氧化剂浓度和超声波声速进行数据拟合，得到声速浓度模型具体为：
测量各组所述绝缘油在一个频率下的超声波声速，根据各组所述绝缘油的抗氧化剂浓度和各组所述绝缘油在一个频率下的超声波声速进行数据拟合，得到二维声速浓度模型；
或
测量各组所述绝缘油在多个频率下的超声波声速，根据各组所述绝缘油的抗氧化剂浓度和各组所述绝缘油在多个频率下的超声波声速进行数据拟合，得到三维声速浓度模型。
5.根据权利要求4所述的绝缘油中抗氧化剂含量测定方法，其特征在于，测量超声波声速的方式为飞行时间技术法或临界角法或共振干涉法或相位差法。
6.根据权利要求5所述的绝缘油中抗氧化剂含量测定方法，其特征在于，数据拟合的方式为分段线性拟合或多项式拟合或支持向量机。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的绝缘油中抗氧化剂含量测定方法，其特征在于，所述向各组所述绝缘油输入超声波之前还包括：
保持各组所述绝缘油的温度恒定。
8.一种绝缘油中抗氧化剂含量测定装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取抗氧化剂浓度互不相同的各组绝缘油；
输入模块，用于向各组所述绝缘油输入超声波；
拟合模块，用于测量各组所述绝缘油的超声波声速，根据各组所述绝缘油的抗氧化剂浓度和超声波声速进行数据拟合，得到声速浓度模型；
测量模块，用于测量待测样品的超声波声速，代入所述声速浓度模型得到所述待测样品的抗氧化剂浓度。
9.一种绝缘油中抗氧化剂含量测定装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序指令，当所述程序指令被处理器执行时实现如权利要求1至权利要求7中任一项所述的绝缘油中抗氧化剂含量测定方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，当所述程序指令被处理器执行时实现如权利要求1至权利要求7中任一项所述的绝缘油中抗氧化剂含量测定方法。
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