本发明属于电力变压器故障诊断技术领域，尤其涉及一种基于频域介电响应的变压器油纸绝缘老化诊断系统。
背景技术：
油纸绝缘是电力变压器的主要绝缘，准确评估其老化状态对实现变压器状态检修具有非常重要的工程意义。现有资料已经表明，绝缘油的使用寿命不是决定变压器服役寿命的关键因素，而绝缘纸/纸板的使用寿命决定了变压器的服役寿命。大量研究结果证明绝缘老化后只会直接导致变压器油纸绝缘的机械性能下降，而诸如工频介质损耗、工频或冲击击穿电压等电气性能不会发生太大的变化，不适宜用作评估绝缘老化程度的判据。采用无损的测试手段对变压器油纸绝缘的老化状态进行准确评估是目前国际上该领域研究的热点问题。
频域介电响应是电介质以极化、介电弛豫为微观机制的一种响应测试技术，作为油-纸复合电介质，变压器油纸绝缘的老化会改变绝缘油和绝缘纸的微观结构，从而影响绕组绝缘的导电性和极化特性，使得其频域介电响应特性也必将发生变化。频域介电响应测试技术就是基于这样的原理诊断变压器油纸绝缘的状态，是无损的电气诊断技术，也是在变压器油纸绝缘状态诊断领域中当今国内外学者研究的热点之一。但目前我国在应用介电响应技术诊断研究方面，还仍然停留在对传统参数变化规律的分析层面，更为深入的研究需要展开。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于频域介电响应的变压器油纸绝缘老化诊断系统。
本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种基于频域介电响应的变压器油纸绝缘老化诊断系统，包括相互连接的介电响应测试仪和应用服务器；
所述介电响应测试仪，用于采集现场运行变压器的频域介电值，并将采集的数据传输至应用服务器；
所述应用服务器包括通信模块、分析处理模块、比对处理模块、数据库模块、无缝对接模块以及数据显示模块；所述通信模块分别与介电响应测试仪、分析处理模块进行连接；所述分析处理模块分别与无缝对接模块、比对处理模块连接；所述比对处理模块分别与数据库模块、数据显示模块连接；
所述通信模块，用于接收介电响应测试仪采集的频域介电值数据；所述分析处理模块，用于对频域介电值数据进行分析处理后，再与变压器绝缘结构、油电导率以及无缝对接模块结合计算出变压器等效纸板介电常数频域谱，并进行温度修正；所述比对处理模块，用于接收所述分析处理模块处理后的数据，并将其与从所述数据库模块提取的频域介电指纹数据对比，得出变压器绕组水分含量及聚合度，并通过数据显示模块显示；所述数据显示模块，用于进行参数设置以及显示所述比对处理模块处理后的结果；所述数据库模块，用于储存频域介电指纹库中的频域介电指纹数据；所述无缝对接模块，用于实现实验室数据与现场测试数据的映射，通过搭建无缝对接模型建立实验室数据与现场测试数据的映射关系，消除因试验环境不同所造成的影响，确保能够准确、灵敏反映变压器绝缘纸的老化状态。
进一步的，所述通信模块采用rs485接口或rs232接口。
进一步的，所述数据库模块中的频域介电指纹库的建立包括以下步骤：
（1）根据实际变压器油纸绝缘的典型老化状态制备不同老化状态的油纸绝缘纸板样品；
（2）消除测试温度对变压器等效纸板介电常数频域谱的影响，对频域介电谱数据进行温度修正，由现场温度t时所测试的数据归算至指定温度t0时的数据；
（3）提取频域介电指纹数据、建立频域介电指纹库；以tanδ频域谱在各自特征频段内的积分面积—stanδ(f)作为油浸绝缘纸板水分含量以及老化状态定量评估的频域介电指纹数据，通过测量大量样本在各自特征频段内的积分面积，建立频域介电指纹库。
进一步的，所述步骤（1）中不同老化状态的油纸绝缘样品的制备过程为：
（1.1）将预处理后的油纸绝缘分成等量的多组，分别放入热老化钢罐内，并分别进行编号；
（1.2）每个老化钢罐中分别放入钢条，并密封后进行抽真空、充氮气处理；
（1.3）将其中一个老化罐用来保存未老化的样品，其他老化罐分别放入热老化烘箱中，在130℃-200℃条件下进行加速热老化；
（1.4）根据热老化实验经验，分别在不同的老化天数后，分别取出老化罐，从而制备出不同老化状态的绝缘纸板样品。
进一步的，所述步骤（1.1）将预处理后的油纸绝缘分成等量的五组，所述步骤（1.4）分别在老化8天，21天、32天、42天后，分别取出老化罐。
与现有技术相比，本发明所提供的基于频域介电响应的变压器油纸绝缘老化诊断系统，包括相互连接的介电响应测试仪和应用服务器；所述应用服务器包括通信模块、分析处理模块、比对处理模块、数据库模块、无缝对接模块以及数据显示模块；通过介电响应测试仪采集现场变压器的频域介电值，并传输至应用服务器，经过分析处理模块、比对处理模块处理后得到变压器绕组水分含量和聚合度，从而对运行过程中的变压器绝缘老化状态进行评估和诊断；本发明采用水分含量和聚合度作为变压器绝缘老化状态的评估指标，并在分析处理过程中采用无缝对接模型实现实验室数据与现场测试数据的映射，消除因试验环境不同所造成的影响；本发明能够准确、快速评估出变压器油纸绝缘的老化状态和水分含量，对在运变压器绝缘老化状态诊断提供了安全、准确、免停电吊罩的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种基于频域介电响应的变压器油纸绝缘老化诊断系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明所提供的一种基于频域介电响应的变压器油纸绝缘老化诊断系统，包括相互连接的介电响应测试仪和应用服务器；
介电响应测试仪，用于采集现场运行变压器的频域介电值，并将采集的数据传输至应用服务器；
应用服务器包括通信模块、分析处理模块、比对处理模块、数据库模块、无缝对接模块以及数据显示模块；通信模块分别与介电响应测试仪、分析处理模块进行连接；分析处理模块分别与无缝对接模块、比对处理模块连接；比对处理模块分别与数据库模块、数据显示模块连接；
通信模块，用于接收介电响应测试仪采集的频域介电值数据；分析处理模块，用于对频域介电值数据进行分析处理后，再与变压器绝缘结构、油电导率以及无缝对接模块结合计算出变压器等效纸板介电常数频域谱，并进行温度修正；比对处理模块，用于接收分析处理模块处理后的数据，并将其与从数据库模块提取的频域介电指纹数据对比，得出变压器绕组水分含量及聚合度，并通过数据显示模块显示；数据显示模块，用于进行参数设置以及显示比对处理模块处理后的结果；数据库模块，用于储存频域介电指纹库中的频域介电指纹数据；无缝对接模块，用于实现实验室数据与现场测试数据的映射，通过搭建无缝对接模型建立实验室数据与现场测试数据的映射关系，例如：现场环境测试的水分含量数据为3%，建立映射关系，将其折算成在实验室条件下的水分含量数据为2.1%，消除因试验环境不同所造成的影响，确保能够准确、灵敏反映变压器绝缘纸的老化状态。
数据库模块中的频域介电指纹库的建立包括以下步骤：
（1）根据实际变压器油纸绝缘的典型老化状态制备不同老化状态的油纸绝缘纸板样品；
（2）消除测试温度对变压器等效纸板介电常数频域谱的影响，对频域介电谱数据进行温度修正，由现场温度t时所测试的数据归算至指定温度t0时的数据；
（3）提取频域介电指纹数据、建立频域介电指纹库；以tanδ频域谱在各自特征频段内的积分面积—stanδ(f)作为油浸绝缘纸板水分含量以及老化状态定量评估的频域介电指纹数据，通过测量大量样本在各自特征频段内的积分面积，建立频域介电指纹库；本实施例中，以高频率范围内的tanδ频域谱作为评估水分含量的特征频段，水分介电指纹提取表达式为：
其中，
以低频率范围内的tanδ频域谱作为评估老化状态的特征频段，老化介电指纹提取表达式为：
其中，
本实施例中，步骤（1）中不同老化状态的油纸绝缘样品的制备过程为：
（1.1）将预处理后的油纸绝缘分成等量的五组，分别放入热老化钢罐内，并分别进行编号no.1、no.2、no.3、no.4、no.5；
（1.2）每个老化钢罐中分别放入钢条，并密封后进行抽真空、充氮气处理；
（1.3）将老化罐no.1用来保存未老化的样品，其他四个老化罐分别放入热老化烘箱中，在130℃条件下进行加速热老化；
（1.4）根据热老化实验经验，分别在老化8天，21天、32天、42天时，分别取出老化罐no.2、no.3、no.4、no.5，从而制备出不同老化状态的绝缘纸板样品。
本发明利用介电响应测试仪采集现场运行变压器的频域介电值，将采集的频域介电值经过分析处理后，与变压器绝缘结构、油电导率以及无缝对接模块结合计算出变压器等效纸板介电常数频域谱，再对变压器等效纸板介电常数频域谱进行温度修正得到变压器等效纸板tanδ频域谱，tanδ频域谱包含水分介电指纹和老化介电指纹，通过比对处理模块将水分介电指纹和老化介电指纹分别与频域介电指纹库中的频域介电指纹数据进行比对，从而得出变压器绕组水分含量及聚合度，并通过数据显示模块进行显示；本发明采用水分含量和聚合度作为变压器绝缘老化状态的评估指标，并在分析处理过程中采用无缝对接模型实现实验室数据与现场测试数据的映射，消除因试验环境不同所造成的影响；本发明能够准确、快速评估出变压器油纸绝缘的老化状态和水分含量，对在运变压器绝缘老化状态诊断提供了安全、准确、免停电吊罩的方法。
以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。