CN110553990A - 一种矿物绝缘油状态的表征方法、系统和可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿物绝缘油状态的表征方法、系统和可读存储介质状态的表征方法，所述方法包括：获取待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量，基于关系模型以及待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量得到待测矿物绝缘油的老化程度，将所述待测矿物绝缘油的老化程度作为待测矿物绝缘油状态的表征特征；所述关系模型是基于不同老化程度的矿物绝缘油中可溶性老化产物相对含量构建的矿物绝缘油老化程度与可溶性老化产物相对含量对应关系的模型。本发明直接对矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量进行检测，并基于相对含量得到矿物绝缘油老化程度的判断结果，用于表征矿物绝缘油的运行状态。
Description
技术领域
本发明属于电力设备技术领域，具体涉及一种矿物绝缘油状态的表征方法、系统和可读存储介质。
背景技术
变压器的安全运行对于电力系统的稳定起着至关重要的作用，由于变压器在日常运行过程中受温度、电场等因素的影响，内部油纸绝缘材料会逐渐老化，导致变压器发生故障。研究发现，氧化老化是油品变质的最常见原因。矿物绝缘油氧化阶段主要产生游离基，当油吸收大量氧气后，游离基与氧气发生反应，其中油被氧化后产生的过氧化物是极不稳定的中间产物，会分解产生一系列链式反应。过氧化物除可以分解为游离基外，还可以进一步转化为醛、酮、酚、酸等其它产物，同时伴有水分析出。随着矿物绝缘油氧化程度的加剧，它对水的溶解能力增强，当油中的水分与劣化物的极性物质相结合时，就会大大影响矿物绝缘油的电气绝缘性能。因此，对矿物绝缘油中的溶解物质进行定期跟踪监测，掌握其变化范围和发展趋势，能够准确判断油质优劣和设备的运行状态，及时采取有针对性的措施，能够最大限度地保证设备的安全运行。
现有技术中用于表征矿物绝缘油状态时常采用老化来表征，然而现有技术中表征矿物绝缘油老化的方法有两种，一是对矿物绝缘油加热老化一段时间，通过监测老化过程中耗氧量的变化及老化后油的酸值、油泥等参数来进行判断；二是直接通过检测矿物绝缘油色度和酸值来判断老化程度。第一种方法耗时长，操作繁琐，第二种方法主要依据经验值来间接判断，容易受到外部因素干扰，准确性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种矿物绝缘油状态的表征方法、系统和可读存储介质，其可以通过直接测定老化产物含量来表征矿物绝缘油老化程度。
本发明提供的一种矿物绝缘油状态的表征方法，包括如下步骤：
获取待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量；
基于关系模型以及待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量得到待测矿物绝缘油的老化程度，将所述待测矿物绝缘油的老化程度作为待测矿物绝缘油状态的表征特征；
其中，所述关系模型为基于不同老化程度的矿物绝缘油中可溶性老化产物相对含量构建的矿物绝缘油老化程度与可溶性老化产物相对含量对应关系的模型。其中，若待测矿物绝缘油为正常运行下的矿物绝缘油，再基于待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量对正常运行的待测矿物绝缘油进行异常鉴别，将待测矿物绝缘油的异常鉴别结果作为矿物绝缘油状态的另一表征特征；
其中，正常运行的待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量若高于同一运行年限对应的可溶性老化产物的正常相对含量阈值，所述待测矿物绝缘油异常，可溶性老化产物的正常相对含量阈值的计算公式如下：
A＝a+k1+k2×t2
式中，A表示运行年限t对应的可溶性老化产物的正常相对含量阈值，a为新矿物绝缘油或再生处理后矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量，k1为修正系数，并与矿物绝缘油油基和抗氧化添加剂种类相关，k2为修正系数，并与矿物绝缘油再生与否、油基和抗氧化添加剂种类及含量相关。其中，基于关系模型来获取老化程度的方式可以有多种，譬如插值匹配等。
本发明中若待测矿物绝缘油为正常运行下的矿物绝缘油，将待测矿物绝缘油的老化程度作为状态定量表征特征，同时将异常鉴别结果作为状态定性表征特征，矿物绝缘油异常，则表示其状态异常，需要及时替换。
进一步优选，修正系数k1的取值范围为：[-0.03，-0.02]，修正系数k2的取值范围为：[1.2，1.5]，新矿物绝缘油或再生处理后矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量a的取值范围为：[10，20]。
进一步优选，采用紫外-可见分光度法获取矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量，执行过程为：
首先，将装有庚烷的比色皿放入仪器作为测量背景扫描背景吸光度，并根据背景吸光度调整仪器的空白吸光度；
然后，将装有矿物绝缘油样品的比色皿放入调整空白吸光度后的仪器上并扫描样本得到在360～600nm波段的吸光度曲线；
其次，计算矿物绝缘油样品在360～600nm波段的吸光度曲线的峰面积，所述峰面积为矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量。
进一步优选，所述比色皿为光程10mm的石英比色皿。
进一步优选，步骤S1中不同老化程度的矿物绝缘油包括正常运行下的矿物绝缘油、100℃及以上高温老化后的矿物绝缘油，所述正常运行下的矿物绝缘油包括新矿物绝缘油、运行5年及以上的矿物绝缘油以及再生处理后矿物绝缘油。
本发明还提供一种基于上述方法的矿物绝缘油状态的表征系统，包括采集模块、关系模型构建模块以及处理模块；
所述采集模块，用于获取待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量；
所述关系构建模块，用于基于不同老化程度的矿物绝缘油中可溶性老化产物相对含量构建矿物绝缘油老化程度与可溶性老化产物相对含量的关系模型；
所述处理模块，用于根据所述关系模型以及待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量得到待测矿物绝缘油的老化程度，将待测矿物绝缘油的老化程度作为待测矿物绝缘油状态的表征特征。
进一步优选，所述系统还包括鉴别模块，若待测矿物绝缘油为正常运行下的矿物绝缘油，所述鉴别模块用于基于待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量对正常运行的待测矿物绝缘油进行异常鉴别，将待测矿物绝缘油的异常鉴别结果作为矿物绝缘油状态的另一表征特征。
此外，本发明还提供一种可读存储介质，包括计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理终端执行时使所述处理终端执行上述一种矿物绝缘油状态的表征方法。
有益效果
本发明提供的是一种可以直接对矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量进行检测，并基于相对含量得到矿物绝缘油老化程度的判断，进而来表征矿物绝缘油的状态，该方法简单直接且准确，能够在在矿物绝缘油的运行维护管理工作中发挥重要的作用。同时，本发明该方法还提供了矿物绝缘油异常鉴别的标准，可以对待测矿物绝缘油进行异常鉴别，为及时进行维护提供了基础。
附图说明
图1是本发明所述方法的流程示意图；
图2是本发明提供的实施例1的实验数据图；
图3是本发明提供的实施例2的实验数据图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明做进一步的说明。
本发明提供的一种矿物绝缘油状态的表征方法主要是用于来鉴别矿物绝缘油的老化情况，进而为矿物绝缘油在运行维护管理工作中提供依据。
本发明实施例得到待测矿物绝缘油的老化程度是基于构建的矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量与矿物绝缘油老化程度关系模型进行的，该关系模型的构建过程如下：
S1：采用紫外-可见分光度法获取不同老化程度的矿物绝缘油中可溶性老化产物相对含量。
其中，本实施例中不同老化程度的矿物绝缘油的类型包括正常运行下的矿物绝缘油、100℃及以上高温老化后的矿物绝缘油，正常运行下的矿物绝缘油包括新矿物绝缘油、运行5年及以上的矿物绝缘油、经过再生吸附处理后的矿物绝缘油。其中，高温老化系列为了丰富老化表征模型的数据基础，主要是提供异常老化的数据。
其中，本发明采用紫外-可见分光度法获取矿物绝缘油中可溶性老化产物相对含量的具体过程如下：
A：将装有庚烷的比色皿放入仪器作为测量背景扫描背景吸光度，并根据背景吸光度调整仪器的空白吸光度。
本发明选择装有庚烷的比色皿放入仪器作为测量背景的原因如下：很多物质都会对紫外-可见光有吸收，矿物绝缘油本体就会对紫外-可见光有强的吸收，而本发明主要是测矿物绝缘油劣化产物的含量，如果不扣除矿物绝缘油的吸收峰，会对劣化产物含量的测量产生干扰，光谱纯的庚烷紫外-可见光的吸收强度与矿物绝缘油相近，而且不会带入其他杂质影响检测，所以该发明采用庚烷作为测量背景并调节仪器的空白吸光度，进而得到测试样品的吸收谱图实质上是扣除庚烷的背景谱图，进而达到消除矿物绝缘油吸收峰对劣化产物含量测量的干扰。
B：将装有矿物绝缘油样品的比色皿放入调整空白吸光度后的仪器上并扫描样本得到在360～600nm波段的吸光度曲线；
C：计算矿物绝缘油样品在360～600nm波段的吸光度曲线的峰面积，所述峰面积为矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量。
其中，本发明实施例选用的比色皿为光程10mm的石英比色皿。
S2：基于不同老化程度的矿物绝缘油中可溶性老化产物相对含量构建矿物绝缘油老化程度与可溶性老化产物相对含量的关系模型。
基于上述关系模型，本发明实施例提供的一种矿物绝缘油状态的表征方法包括如下步骤：
步骤1：采用紫外-可见分光度法获取待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量；
步骤2：基于所述关系模型得到待测矿物绝缘油的老化程度，将待测矿物绝缘油的老化程度作为待测矿物绝缘油状态的表征特征。
基于上述实施例，若待测矿物绝缘油为正常运行下的矿物绝缘油，该表征方法还包括：
步骤3：基于待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量对正常运行的待测矿物绝缘油进行异常鉴别，将待测矿物绝缘油的异常鉴别结果作为矿物绝缘油状态的另一表征特征；
其中，正常运行的待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量若高于同一运行年限对应的可溶性老化产物的正常相对含量阈值，所述待测矿物绝缘油异常，可溶性老化产物的正常相对含量阈值的计算公式如下：
A＝a+k1+k2×t2
式中，A表示运行年限t对应的可溶性老化产物的正常相对含量阈值，a为新矿物绝缘油或再生处理后矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量，k1为修正系数，并与矿物绝缘油油基和抗氧化添加剂种类相关，k2为修正系数，并与矿物绝缘油油基和抗氧化添加剂种类相关。本发明实施例中修正系数k1的取值范围为：[-0.03，-0.02]，修正系数k2的取值范围为：[1.2，1.5]，新矿物绝缘油或再生处理后矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量a的取值范围为：[10，20]。
应当理解，若待测矿物绝缘油为正常运行下的矿物绝缘油，上述实施例的执行过程是先执行步骤2再执行步骤3，其他可行的实施例中，也可以先执行步骤3，再执行步骤2；再或者步骤2与步骤3同时执行，本发明对此不进行具体的限定。
本发明以两个实施例为例进行说明。
实施例1：
采用Evolution600型紫外分光光度计分别对新矿物绝缘油和运行了5年、10年、20年的矿物绝缘油中可溶性老化产物相对含量进行测定，具体步骤为：
(a)将装有庚烷的比色皿放入仪器，扫描背景吸光度，调整仪器的空白吸光度；
(b)再依次将装有新矿物绝缘油和运行了5年、10年、20年的矿物绝缘油测试样品的比色皿放入仪器，扫描样品在360～600nm波段的吸光度；
(c)分别计算样品在360～600nm波段的吸光度曲线的峰面积，即为该样品中可溶性老化产物的相对含量，得到如下表1的结果以及图2所示的光谱图。
表1不同运行年限矿物绝缘油中可溶性老化产物的分析结果数据
| 序号 | 样品名称 | 可溶性老化产物相对含量/A |
| 1 | 新油 | 13.6 |
| 2 | 运行5年 | 39.8 |
| 3 | 运行10年 | 153.9 |
| 4 | 运行20年 | 543.7 |
通过测试发现，随着运行年限的增长矿物绝缘油中可溶性老化产物相对含量也随之增加，从而证实了通过测定矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量可以用来表征矿物绝缘油老化程度。譬如，根据不同老化程度对应的可溶性老化产物的正常相对含量阈值对运行20年的矿物绝缘油进行是否异常鉴别，经过查证该矿物绝缘油是克拉玛依炼油厂出厂的环烷基油，添加了抗氧化剂T501 0.3％，其新油中可溶性老化产物相对含量一般为18.3，其k1为-0.02，k2为1.4，计算得到正常相对含量阈值为577.9，比较该绝缘油中可溶性劣化产物相对含量实测结果为543.7，判断该矿物绝缘油劣化正常。
实施例2：
采用Evolution600型紫外分光光度计分别对运行了10年的3组矿物绝缘油中可溶性老化产物相对含量进行测定，具体步骤为：
(a)将装有庚烷的比色皿放入仪器，扫描背景吸光度，调整仪器的空白吸光度；
(b)再分别将装有运行了10年的3组矿物绝缘油测试样品的比色皿放入仪器，扫描样品在360～600nm波段的吸光度；
(c)计算样品在360～600nm波段的吸光度曲线的峰面积，即为该样品中可溶性老化产物的相对含量，得到如下表2以及图3所示的结果：
表2三组运行了10年的矿物绝缘油中可溶性老化产物含量
通过测试发现，虽然都是运行了10年，但是矿物绝缘油中可溶性老化产物含量还是存在一定的差异，这主要是因为不同的矿物绝缘油运行条件不同，其老化情况也不尽相同，说明老化程度不单单与运行年限有关，还与运行条件相关，因此本发明利用设定的老化程度规则构建关系模型，进而基于关系模型进行老化程度鉴别的方式对矿物绝缘油状态中老化状态的表征有较高的辨识度。
基于上述方法，本发明实施例还提供一种矿物绝缘油状态的表征系统，其包括采集模块、关系模型构建模块、处理模块以及鉴别模块；
所述采集模块，用于获取待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量；
所述关系构建模块，用于基于不同老化程度的矿物绝缘油中可溶性老化产物相对含量构建矿物绝缘油老化程度与可溶性老化产物相对含量的关系模型；
所述处理模块，用于根据所述关系模型以及待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量得到待测矿物绝缘油的老化程度，将待测矿物绝缘油的老化程度作为待测矿物绝缘油状态的表征特征。
若待测矿物绝缘油为正常运行下的矿物绝缘油，所述鉴别模块用于基于待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量对正常运行的待测矿物绝缘油进行异常鉴别，将待测矿物绝缘油的异常鉴别结果作为矿物绝缘油状态的另一表征特征。
应当理解，本发明各个实施例中的功能单元模块可以集中在一个处理单元中，也可以是各个单元模块单独物理存在，也可以是两个或两个以上的单元模块集成在一个单元模块中，可以采用硬件或软件的形式来实现。
本发明实施例还提供一种可读存储介质，包括计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理终端执行时使所述处理终端执行所述矿物绝缘油状态的表征方法，其有益效果参见方法部分的有益效果，在此不再赘述。
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器、CD-ROM、光学存储器等)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器中，使得存储在该计算机可读存储器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。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种矿物绝缘油状态的表征方法，其特征在于：包括如下步骤：
获取待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量；
基于关系模型以及待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量得到待测矿物绝缘油的老化程度，将所述待测矿物绝缘油的老化程度作为待测矿物绝缘油状态的表征特征；
其中，所述关系模型是基于不同老化程度的矿物绝缘油中可溶性老化产物相对含量构建的矿物绝缘油老化程度与可溶性老化产物相对含量对应关系的模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：若待测矿物绝缘油为正常运行下的矿物绝缘油，获取待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量后，还包括：基于待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量对正常运行的待测矿物绝缘油进行异常鉴别；将待测矿物绝缘油的异常鉴别结果作为矿物绝缘油状态的另一表征特征；以及
正常运行的待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量若高于同一运行年限对应的可溶性老化产物的正常相对含量阈值，所述待测矿物绝缘油异常，其中，可溶性老化产物的正常相对含量阈值的计算公式如下：
A＝a+k1+k2×t2
式中，A表示运行年限t对应的可溶性老化产物的正常相对含量阈值，a为新矿物绝缘油或再生处理后矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量，k1、k2均为修正系数，k1与矿物绝缘油油基和抗氧化添加剂种类相关，k2与矿物绝缘油再生与否、油基和油中抗氧化添加剂种类及含量相关。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：修正系数k1的取值范围为：[-0.03，-0.02]，修正系数k2的取值范围为：[1.2，1.5]，新矿物绝缘油或再生处理后矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量a的取值范围为：[10，20]。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：采用紫外-可见分光度法获取矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量，执行过程为：
将装有庚烷的比色皿放入仪器作为测量背景扫描背景吸光度，并根据背景吸光度调整仪器的空白吸光度；
将装有矿物绝缘油样品的比色皿放入调整空白吸光度后的仪器上并扫描样本得到在360～600nm波段的吸光度曲线；
其次，计算矿物绝缘油样品在360～600nm波段的吸光度曲线的峰面积，所述峰面积为矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述比色皿为光程10mm的石英比色皿。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S1中不同老化程度的矿物绝缘油包括正常运行下的矿物绝缘油、100℃及以上高温老化后的矿物绝缘油，所述正常运行下的矿物绝缘油包括新矿物绝缘油、运行5年及以上的矿物绝缘油以及再生处理后矿物绝缘油。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述方法的系统，其特征在于：包括采集模块、关系模型构建模块以及处理模块；
所述采集模块，用于获取待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量；
所述关系构建模块，用于基于不同老化程度的矿物绝缘油中可溶性老化产物相对含量构建矿物绝缘油老化程度与可溶性老化产物相对含量的关系模型；
所述处理模块，用于根据所述关系模型以及待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量得到待测矿物绝缘油的老化程度，将所述待测矿物绝缘油的老化程度作为待测矿物绝缘油状态的表征特征。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：还包括鉴别模块，若待测矿物绝缘油为正常运行下的矿物绝缘油，所述鉴别模块用于基于待测矿物绝缘油中可溶性老化产物的相对含量对正常运行的待测矿物绝缘油进行异常鉴别，将待测矿物绝缘油的异常鉴别结果作为矿物绝缘油状态的另一表征特征。
9.一种可读存储介质，包括计算机程序指令，其特征在于：所述计算机程序指令被处理终端执行时使所述处理终端执行权利要求1至6任一项所述的方法。
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2019
- 2019-09-10 CN CN201910852995.7A patent/CN110553990A/zh active Pending
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