基于油中纤维色散染色图像特征的绝缘纸老化诊断方法与流程

本发明涉及电气设备故障诊断及状态监测领域，特别是一种基于油中纤维色散染色图像特征的变压器绝缘纸老化诊断方法。

背景技术：

电力设备安全是电网的第一道防御系统，大型油浸式电力变压器作为电力系统的枢纽设备，其绝缘状况好坏及健康水平直接关系到电网的安全与稳定。变压器的寿命取决于油浸绝缘纸的寿命，gigre变压器绝缘纸纤维老化小组指出，大多数的电力变压器平均运行寿命为30年左右，因此判断投运已超过20年的电力变压器纸绝缘老化状态具有重大价值，其判断结果将影响变压器的运维及退役策略。

变压器绝缘纸老化是在电、热、水分与氧气等多种因素下综合作用的结果，但纸绝缘寿命主要取决于热老化程度。

目前评估绝缘纸热老化程度的方法众多，包括聚合度(dp)测量、油中溶解气体分析、油中糠醛含量分析、频域介电谱法等方法。这些方法中，聚合度测量最能直接反应绝缘纸老化程度，但是对运行的变压器取纸样困难，故难以应用；其他方法均为间接测量方法，有的诊断准确度较低，有的受到的影响因素太多而制约了其应用。

油浸绝缘纸在老化过程中会脱落纤维到绝缘油中，故油中悬浮纤维携带了大量的绝缘纸老化信息，那么通过检测油中悬浮纤维的变化可直接反映油浸绝缘纸的老化程度。绝缘纸老化程度会影响绝缘纸中纤维素晶相变化，进而影响其光学特性。

因此，需要一种基于油中纤维色散染色图像特征的变压器绝缘纸老化诊断方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种基于油中纤维色散染色图像特征的变压器绝缘纸老化诊断方法；该方法为直接测量法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的基于油中纤维色散染色图像特征的变压器绝缘纸老化诊断方法，包括以下步骤：

采用色散染色法测量得到油中悬浮纤维的色散染色图像；

建立老化天数与色散染色图像特征的关联模型；

获取未老化样品的油中悬浮纤维色散染色图像的参考点集；

计算不同老化状态油中悬浮纤维色散染色图像与参考点集间的马氏距离md；

按照以下公式计算聚合度与马氏距离md的关联：

其中，p为dp，d为马氏距离md；k1、k2的为常数；

根据聚合度dp判断出绝缘纸的老化状态。

进一步，所述老化天数与色散染色图像特征的关联模型按照以下步骤来建立：

获取不同老化天数的油中悬浮纤维的色散染色图像；

通过图像处理软件提取色散染色图像中三原色值；

根据三原色值建立各颜色分量的散点图；

建立老化天数和色散染色图像相应颜色分量的关联。

进一步，所述参考点集(r0,b0)，其中r0为未老化样品的油中悬浮纤维色散染色图像的红色分量，b0为未老化样品的油中悬浮纤维色散染色图像的蓝色分量。

进一步，所述马氏距离md与聚合度dp的关联包括老化的样品油中悬浮纤维色散染色图像对应的(r,b)与(r0,b0)的马氏距离md。

进一步，所述k1的拟合值为2586.00；k2的拟合值为-0.41。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

本发明提供的基于油中纤维色散染色图像特征的变压器绝缘纸老化诊断方法，利用色散染色法观测到的不同老化阶段的油中悬浮纤维色散染色图像，获取其色散染色图像颜色随老化时间的变化规律，并建立绝缘纸的老化状态(聚合度)与色散染色图像特征的关联关系。该方法为直接测量法，且具有准确度高、操作简单、不受换油等操作的影响的优点，具有较大的应用前景。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

本发明的附图说明如下。

图1为本发明的dp随老化时间的变化关系。

图2为本发明的色散染色图像红色分量和蓝色分量散点图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本实施例提供的基于油中纤维色散染色图像特征的变压器绝缘纸老化诊断方法，针对目前电力变压器老化诊断方法多为间接诊断法且诊断准确度低的特点，利用油中悬浮纤维的色散染色图像特征随绝缘纸老化程度的变化规律，建立基于油中悬浮纤维色散染色图像特征的变压器绝缘纸老化诊断方法。

图1为130℃加速热老化下绝缘纸dp随老化时间的变化关系，可知随着老化时间的增加，绝缘纸dp迅速减小。

采用色散染色法测量得到油中悬浮纤维的色散图像，不同老化天数的油中悬浮纤维色散染色图像，本实施例设置不同的老化天数如10、22、60和90天；以便观察获取，可知随着老化程度的加深，图像从蓝色或蓝紫色逐渐过渡到黄色、红色或紫红色。通过图像处理软件，提取图像三原色(红、黄、蓝)值，其中红色分量(r)和蓝色分量(b)的散点图，可知随着老化程度的加深，色散染色图像中的蓝色分量逐渐减少，红色分量逐渐增多。

以未老化的油中悬浮纤维色散染色图像的(r,b)点集为参考点，计算不同老化状态油中悬浮纤维色散染色图像的(r,b)相应点与参考点集间的马氏距离md，建立md与dp的关联关系如下：

其中，p为dp，d为马氏距离md；k1、k2为常数，其拟合值分别为2586.00、-0.41。那么根据油中悬浮纤维色散染色图像的(r,b)点的马氏距离即可求出dp，进而判断出绝缘纸的老化状态。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于油中纤维色散染色图像特征的变压器绝缘纸老化诊断方法，首先采用色散染色法测量得到油中悬浮纤维的色散染色图像；建立色散染色图像与老化程度的关联关系模型；获取未老化的油中悬浮纤维色散染色图像的参考点集；计算不同老化状态油中悬浮纤维色散染色图像与参考点集间的马氏距离MD；根据聚合度DP判断出绝缘纸的老化状态。本发明提供的诊断方法，利用色散染色法观测到的不同老化阶段的油中悬浮纤维色散染色图像，获取其色散染色图像颜色随老化时间的变化规律，并建立绝缘纸的老化状态与色散染色图像特征的关联关系。该方法为直接测量法，且具有准确度高、操作简单、不受换油等操作的影响的优点，具有较大的应用前景。

技术研发人员：李剑;王飞鹏;陈伟根;杜林;王有元;周湶;黄正勇;万福;杨丽君;廖瑞金;张劲;李旭东;冉合欢
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2017.03.09
技术公布日：2017.07.07