本發(fā)明涉及絕緣油水分含量檢測領(lǐng)域，具體涉及一種絕緣油水分含量檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、侵入變壓器絕緣油中的水分，一般以溶解水分、乳化(懸浮)水分、游離水分及固體絕緣材料吸附水分四種形態(tài)存在。水分存在的形態(tài)，在一定條件下，可以相互轉(zhuǎn)換，油中的水分在各個狀態(tài)之間發(fā)生的轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象，可能發(fā)生在電力變壓器進(jìn)行停電檢修與再運行過程中產(chǎn)生的溫度變化，此時油紙中的水分平衡過程也將發(fā)生改變。

2、目前變壓器油微水含量檢測手段原理主要基于傳統(tǒng)電學(xué)或者化學(xué)領(lǐng)域的方法，在檢測油紙水分的過程中各具優(yōu)勢，但相關(guān)成熟的水分檢測技術(shù)均屬于離線檢測范疇，也存在著共同的問題，成本過高或復(fù)雜耗時或抗干擾性差，在發(fā)揮各自檢測優(yōu)勢的同時也顯露出了一定的局限性，在將其運用至變壓器絕緣油水分檢測領(lǐng)域存在著一定的技術(shù)難度和不可避免的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種絕緣油水分含量檢測方法，可實現(xiàn)在現(xiàn)場無損快速檢測變壓器絕緣油水分含量。

2、為解決上述技術(shù)問題，提出了一種絕緣油水分含量檢測方法，包括，

3、獲取待測樣品的太赫茲時域光譜，所述待測樣品為未知水分含量的絕緣油樣品；將所述待測樣品的太赫茲時域光譜轉(zhuǎn)換為待測樣品的太赫茲吸收系數(shù)頻域光譜；根據(jù)所述待測樣品的太赫茲吸收系數(shù)頻域光譜，確定待測樣品的水分太赫茲特征參量；根據(jù)所述待測樣品的水分太赫茲特征參量和太赫茲水分定量評估標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到待測樣品的水分含量；所述太赫茲水分定量評估標(biāo)準(zhǔn)曲線為基于測試標(biāo)樣的太赫茲時域光譜和實測水分值確定的曲線，所述測試標(biāo)樣為不同水分含量絕緣油樣品。

4、作為本發(fā)明所述的一種絕緣油水分含量檢測方法的一種優(yōu)選方案，其中：利用透射式太赫茲光譜儀，分別獲取待測樣品的樣本信號和未放置樣本的參考信號。

5、將所述待測樣品的樣本信號y9ω)與所述未放置樣本的參考信號r(ω)進(jìn)行比較：

6、

7、進(jìn)行傅里葉變換得到樣本信號和參考信號的頻域表示y'(ω)和r'(ω)：

8、

9、其中，as(ω)、ar(ω)為樣本信號和參考信號的幅度，ts、tr為樣本信號和參考信號的中心時間，t為時間變量，τ、τ'為時間擴(kuò)展參數(shù)，決定信號的寬度。fs、fr為樣本信號和參考信號的頻率，n(t)表示信號中的噪聲成分。

10、將樣本信號除以參考信號，得到傳輸比d(ω)：

11、

12、通過歸一化因子處理信號的強(qiáng)度變化修正傳輸比tnorm(ω)：

13、

14、由傳輸比推導(dǎo)吸收特性：

15、θ(ω)＝-10log10|tnorm(ω)|+b

16、使用非線性最小二乘法對吸收特征進(jìn)行擬合θfit(ν)：

17、

18、其中，b為基線校正常數(shù)，θ0為擬合函數(shù)中的常數(shù)項，ω0為擬合函數(shù)的中心頻率，c為振幅調(diào)整因子，k為表示信號的空間頻率，φ為相位偏移，擬合結(jié)果的相位調(diào)整。σ為標(biāo)準(zhǔn)差，控制高斯曲線的寬度。

19、根據(jù)擬合結(jié)果得到待測樣品的太赫茲時域光譜。

20、作為本發(fā)明所述的一種絕緣油水分含量檢測方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述太赫茲吸收系數(shù)頻域光譜包括，將所述待測樣品的太赫茲時域光譜轉(zhuǎn)換為待測樣品的太赫茲吸收系數(shù)頻域光譜的表達(dá)式為：

21、

22、n(ω)＝1+[φs(ω)-φr(ω)]c/dω

23、

24、α(ω)＝2κ(ω)ω/c

25、其中，ω為角頻率，e(ω)為太赫茲頻域電場，e(t)為太赫茲時域電場，a(ω)為頻域幅值，φ(ω)為頻域相位，d為樣品的厚度，c為真空中的光速，φs(ω)為樣品信號頻域相位，φr(ω)為參考信號頻域相位，as(ω)為樣品信號頻域幅值，ar(ω)為參考信號頻域幅值，n(ω)為折射率，κ(ω)為消光系數(shù)，α(ω)為吸收系數(shù)，i是復(fù)數(shù)中的虛部符號。

26、作為本發(fā)明所述的一種絕緣油水分含量檢測方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述水分太赫茲特征參量包括，根據(jù)所述待測樣品的太赫茲吸收系數(shù)頻域光譜，根據(jù)吸收系數(shù)α(ω)，選擇e(ω)大于閾值eth中的max(e(ω))，判斷為主要吸收峰ωpeak，并找到對應(yīng)的吸收系數(shù)α(ωpeak)，并進(jìn)行擬合：

27、

28、其中，a0為峰值的振幅，h為峰的寬度，表示吸收特征的分散程度。

29、從擬合得到的參數(shù)中，提取與水分相關(guān)的特征參量pm包括吸收峰的強(qiáng)度、吸收峰的位置、吸收峰的寬度。

30、作為本發(fā)明所述的一種絕緣油水分含量檢測方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述太赫茲水分定量評估標(biāo)準(zhǔn)曲線包括，獲取測試標(biāo)樣的太赫茲時域光譜和實測水分值。

31、將所述測試標(biāo)樣的太赫茲時域光譜轉(zhuǎn)換為測試標(biāo)樣的太赫茲吸收系數(shù)頻域光譜。

32、根據(jù)所述測試標(biāo)樣的太赫茲吸收系數(shù)頻域光譜，確定測試標(biāo)樣的水分太赫茲特征參量。

33、所述測試標(biāo)樣的水分太赫茲特征參量為太赫茲吸收系數(shù)的積分值。

34、基于所述測試標(biāo)樣的水分太赫茲特征參量和所述實測水分值，確定太赫茲水分定量評估標(biāo)準(zhǔn)曲線：

35、oil_water＝asα+b

36、其中，oil_water為絕緣油水分預(yù)測值，sα為水分太赫茲特征參量，a為斜率，b為截距。

37、作為本發(fā)明所述的一種絕緣油水分含量檢測方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述水分含量包括，根據(jù)所述待測樣品的水分太赫茲特征參量和太赫茲水分定量評估標(biāo)準(zhǔn)曲線，代入得到的水分特征參量pm，通過復(fù)雜的非線性映射和指數(shù)評估預(yù)測待測樣品的水分含量：

38、

39、其中，cmeasured為由測量數(shù)據(jù)得到的待測樣品的水分含量，gm為復(fù)雜映射的系數(shù)，λm是衰減因子，m為復(fù)雜映射的項數(shù)，β(p')為信息過濾函數(shù)：

40、

41、其中，p'是積分變量，表示較小的特征參量。p0是參考水分特征參量。

42、評估預(yù)測的不確定性u：

43、

44、其中，u為預(yù)測結(jié)果的不確定性，為待測水分含量對水分特征參量的二階導(dǎo)數(shù)，表示變化的敏感程度。δpm為水分特征參量的變化量，為待測水分含量對標(biāo)準(zhǔn)水分值的導(dǎo)數(shù)，表示變化關(guān)系。δoil_water為標(biāo)準(zhǔn)水分值的變化量。

45、綜合水分含量及不確定性，得到最終輸出：

46、cfinal＝cmeasured±u

47、其中，cfinal最終輸出，±u表示加減不確定性，反映結(jié)果的置信區(qū)間。

48、作為本發(fā)明所述的一種絕緣油水分含量檢測方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述測試標(biāo)樣包括，測試標(biāo)樣為利用梯度加速熱老化的方式制作的不同水分含量絕緣油樣品、對超過預(yù)設(shè)閾值的高水分樣品進(jìn)行梯度時間干燥獲得的不同水分含量絕緣油樣品、同一廠家不同運行年限的現(xiàn)場變壓器絕緣油樣品。

49、本發(fā)明的另外一個目的是提供了一種絕緣油水分含量檢測系統(tǒng)，本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)檢測方法中存在的測量精度不高、操作復(fù)雜等問題，通過采用太赫茲時域光譜技術(shù)實現(xiàn)無損、快速、準(zhǔn)確的檢測，提高檢測效率，實現(xiàn)自動化檢測，從而確保電力設(shè)備的運行安全性和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。

50、作為本發(fā)明所述的一種絕緣油水分含量檢測系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其特征在于，包括太赫茲時域光譜獲取模塊、轉(zhuǎn)換模塊、太赫茲特征參量確定模塊以及水分含量確定模塊。

51、所述太赫茲時域光譜獲取模塊，用于獲取待測樣品的太赫茲時域光譜。所述待測樣品為未知水分含量的絕緣油樣品。

52、所述轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述待測樣品的太赫茲時域光譜轉(zhuǎn)換為待測樣品的太赫茲吸收系數(shù)頻域光譜。

53、所述太赫茲特征參量確定模塊，用于根據(jù)所述待測樣品的太赫茲吸收系數(shù)頻域光譜，確定待測樣品的水分太赫茲特征參量。所述待測樣品的水分太赫茲特征參量為太赫茲吸收系數(shù)的積分值。

54、所述水分含量確定模塊，用于根據(jù)所述待測樣品的水分太赫茲特征參量和太赫茲水分定量評估標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到待測樣品的水分含量。所述太赫茲水分定量評估標(biāo)準(zhǔn)曲線為基于測試標(biāo)樣的太赫茲時域光譜和實測水分值確定的曲線。所述測試標(biāo)樣為不同水分含量絕緣油樣品。

55、一種計算機(jī)設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實現(xiàn)所述的一種絕緣油水分含量檢測方法的步驟。

56、一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述的一種絕緣油水分含量檢測方法的步驟。

57、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過獲取待測樣品的太赫茲時域光譜；將所述待測樣品的太赫茲時域光譜轉(zhuǎn)換為待測樣品的太赫茲吸收系數(shù)頻域光譜；可以實現(xiàn)對絕緣油的太赫茲光譜進(jìn)行無損測量；進(jìn)而根據(jù)所述待測樣品的太赫茲吸收系數(shù)頻域光譜，確定待測樣品的水分太赫茲特征參量；根據(jù)所述待測樣品的水分太赫茲特征參量和太赫茲水分定量評估標(biāo)準(zhǔn)曲線，即可得到待測樣品的水分含量。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明為無接觸檢測，簡單快捷，無需對樣品進(jìn)行預(yù)處理，在保證傳統(tǒng)方法精度的同時，克服了現(xiàn)有技術(shù)成本過高、復(fù)雜耗時、抗干擾性差等缺點，能夠?qū)崿F(xiàn)在現(xiàn)場無損快速檢測變壓器絕緣油水分含量。