基于油光谱的变压器检测方法、装置、设备和存储介质与流程

1.本技术涉及电力设备领域，特别是涉及一种基于油光谱的变压器检测方法、装置、计算机设备和存储介质。


背景技术：

2.变压器运行中故障主要有机械故障、电故障与热故障三种，其中又以电故障与热故障为主。目前，国内电力系统大部分变压器都采用绝缘油来绝缘与散热。随着长时间的运行，变压器中的绝缘油与固体绝缘材料中在温度、电场、氧化等多因素作用下逐渐老化，并产生少量h2及低分子烃类气体，如ch4、c2h6、c2h4等。
3.目前针对变压器故障的检测方法一般都是通过机械数据的分析，从结构本身出发的检测，这种检测虽然可以达到目的，但是由于结构本身的变化是伴随着变压器使用一直也跟随变化的，因此需要不断的进行结构数据的检测，这导致了检测效率的不高。如何通过变压器结构本身以外的数据分析变压器的故障与否，需要进一步的技术创新。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够快速检测出异常使用权限的基于油光谱的变压器检测方法、装置、设备和存储介质。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种基于油光谱的变压器检测方法，该方法包括：
6.通过变压器油光谱在线监测系统对变压器中的油进行加热，分离出溶解在油中的气体；
7.通过tdlas技术对分离的气体浓度进行测量，获得气态物质的吸收谱线，并分析所述气态物质的成分和状态信息；
8.在气体浓度测量过程中，用标准吸收峰数据与在测二次谐波中的各个波峰的数据做互相关计算，计算各个波峰与存储吸收峰的互相关值；
9.根据所述互相关值和吸收峰，比较得出所述变压器存在的故障信息。
10.进一步的，所述在气体浓度测量过程中，用标准吸收峰数据与在测二次谐波中的各个波峰的数据做互相关计算，计算各个波峰与存储吸收峰的互相关值，包括：
11.检测二次谐波的各个波峰位置与存储的标准吸收峰位置进行比较，按波峰偏离程度赋予每个波峰一定的权重值；
12.对波峰偏离程度远的赋予预设范围下的权重，对波峰偏离程度近的赋予预设范围上的权重。
13.进一步的，所述根据所述互相关值和吸收峰，比较得出所述变压器存在的故障信息，包括：
14.将各波峰权重与各波峰的互相关值相乘，计算得综合系数；
15.选取综合系数最大的波峰作为吸收峰并计算浓度，根据所述吸收峰及其浓度，比较得出所述变压器存在的故障信息。
16.进一步的，所述比较得出所述变压器存在的故障信息，包括：
17.根据co与co2的浓度确定变压器中固定绝缘材料过热分解情况；
18.根据c2h2的浓度确定变压器中发生的放电故障。
19.另一方面本发明实施例还提供了一种基于油光谱的变压器检测系统，包括：
20.气体分离模块，用于通过变压器油光谱在线监测系统对变压器中的油进行加热，分离出溶解在油中的气体；
21.气体检测模块，用于通过tdlas技术对分离的气体浓度进行测量，获得气态物质的吸收谱线，并分析所述气态物质的成分和状态信息；
22.相关值计算模块，用于在气体浓度测量过程中，用标准吸收峰数据与在测二次谐波中的各个波峰的数据做互相关计算，计算各个波峰与存储吸收峰的互相关值；
23.故障分析模块，用于根据所述互相关值和吸收峰，比较得出所述变压器存在的故障信息。
24.进一步的，所述相关值计算模块包括权重确定单元，所述权重确定单元用于：
25.检测二次谐波的各个波峰位置与存储的标准吸收峰位置进行比较，按波峰偏离程度赋予每个波峰一定的权重值；
26.对波峰偏离程度远的赋予预设范围下的权重，对波峰偏离程度近的赋予预设范围上的权重。
27.进一步的，所述故障分析模块包括吸收峰获取单元，所述吸收峰获取单元用于：
28.将各波峰权重与各波峰的互相关值相乘，计算得综合系数；
29.选取综合系数最大的波峰作为吸收峰并计算浓度，根据所述吸收峰及其浓度，比较得出所述变压器存在的故障信息。
30.进一步的，所述故障分析模块还包括气体浓度对比单元，所述气体浓度对比单元用于：
31.根据co与co2的浓度确定变压器中固定绝缘材料过热分解情况；
32.根据c2h2的浓度确定变压器中发生的放电故障。
33.本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
34.通过变压器油光谱在线监测系统对变压器中的油进行加热，分离出溶解在油中的气体；
35.通过tdlas技术对分离的气体浓度进行测量，获得气态物质的吸收谱线，并分析所述气态物质的成分和状态信息；
36.在气体浓度测量过程中，用标准吸收峰数据与在测二次谐波中的各个波峰的数据做互相关计算，计算各个波峰与存储吸收峰的互相关值；
37.根据所述互相关值和吸收峰，比较得出所述变压器存在的故障信息。
38.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
39.通过变压器油光谱在线监测系统对变压器中的油进行加热，分离出溶解在油中的气体；
40.通过tdlas技术对分离的气体浓度进行测量，获得气态物质的吸收谱线，并分析所
述气态物质的成分和状态信息；
41.在气体浓度测量过程中，用标准吸收峰数据与在测二次谐波中的各个波峰的数据做互相关计算，计算各个波峰与存储吸收峰的互相关值；
42.根据所述互相关值和吸收峰，比较得出所述变压器存在的故障信息。
43.上述基于油光谱的变压器检测方法、装置、计算机设备和存储介质，该方法包括：通过变压器油光谱在线监测系统对变压器中的油进行加热，分离出溶解在油中的气体；通过tdlas技术对分离的气体浓度进行测量，获得气态物质的吸收谱线，并分析所述气态物质的成分和状态信息；在气体浓度测量过程中，用标准吸收峰数据与在测二次谐波中的各个波峰的数据做互相关计算，计算各个波峰与存储吸收峰的互相关值；根据所述互相关值和吸收峰，比较得出所述变压器存在的故障信息。该方法能做到变压器油中溶解的各项气体的吸收峰均可准确识别，且互相关算法能利用峰型的相似性排除噪声的影响而准确定位吸收峰，大大减少了运算量，保证了系统的实时性。同时互相关算法无需对二次谐波信号本身进行处理，这避免了信号的幅值改变，保证了信号的真实性，故而准确度得到保障。
附图说明
44.图1为一个实施例中基于油光谱的变压器检测方法的流程示意图；
45.图2为一个实施例中按波峰偏离程度赋予波峰权重值的流程示意图；
46.图3为一个实施例中通过相关性得到吸收峰的流程示意图；
47.图4为一个实施例中基于油光谱的变压器检测系统的结构框图；
48.图5为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
49.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
50.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于油光谱的变压器检测方法，包括以下步骤：
51.步骤101，通过变压器油光谱在线监测系统对变压器中的油进行加热，分离出溶解在油中的气体；
52.步骤102，通过tdlas技术对分离的气体浓度进行测量，获得气态物质的吸收谱线，并分析所述气态物质的成分和状态信息；
53.步骤103，在气体浓度测量过程中，用标准吸收峰数据与在测二次谐波中的各个波峰的数据做互相关计算，计算各个波峰与存储吸收峰的互相关值；
54.步骤104，根据所述互相关值和吸收峰，比较得出所述变压器存在的故障信息。
55.具体地，本实施例应用场景是变压器油光谱在线监测系统，变压器油光谱在线监测系统是对变压器中的油进行加热，分离出溶解在油中的气体，再通过tdlas技术对气体的浓度进行测量，通过气体浓度推测变压器可能隐藏的故障。tdlas技术是通过对二极管激光器施加调谐信号实现波长扫描，获得气态物质吸收谱线从而推算其成分和状态信息的技术，广泛应用于工业及环境领域的气体检测。
56.目前常规变压器油光谱监测系统吸收峰寻找方法不具备普适性，往往一种气体需要一种方法。而本方法与气体种类无关，能做到变压器油中溶解的各项气体的吸收峰均可准确识别。气体浓度较高时，系统噪声相对吸收峰而言较小，容易识别；而气体浓度低时，噪声虽然幅值也较大，但是往往峰型尖锐，或者过于平坦，故互相关算法能利用峰型的相似性排除噪声的影响而准确定位吸收峰。传统互相关算法往往是将两个完整的信号进行互相关运算，计算量大，占用系统资源多，而本算法仅将二次谐波中的某个峰与标准吸收峰进行互相关，大大减少了运算量，保证了系统的实时性。互相关算法无需对二次谐波信号本身进行处理，这避免了信号的幅值改变，保证了信号的真实性，故而准确度得到保障。
57.在一个实施例中，如图2所示，按波峰偏离程度赋予波峰权重值的流程包括：
58.步骤201，检测二次谐波的各个波峰位置与存储的标准吸收峰位置进行比较，按波峰偏离程度赋予每个波峰一定的权重值；
59.步骤202，对波峰偏离程度远的赋予预设范围下的权重，对波峰偏离程度近的赋予预设范围上的权重。
60.具体地，在实际操作过程中，通常采用二次谐波中气体吸收峰的峰峰值作为浓度计算的依据，通过提前往怀特池中通入已知浓度气体，计算得出二次谐波气体吸收峰的峰峰值与浓度之间的一次关系。在需要测量未知浓度气体时，则其二次谐波峰峰值与此关系进行计算即可反推浓度。所以在tdlas实现过程中准确找到气体吸收峰是浓度测量精准的首要。
61.在一个实施例中，如图3所示，通过相关性得到吸收峰的流程包括：
62.步骤301，将各波峰权重与各波峰的互相关值相乘，计算得综合系数；
63.步骤302，选取综合系数最大的波峰作为吸收峰并计算浓度，根据所述吸收峰及其浓度，比较得出所述变压器存在的故障信息。
64.进一步的，所述比较得出所述变压器存在的故障信息，包括：
65.步骤402，根据co与co2的浓度确定变压器中固定绝缘材料过热分解情况；
66.步骤402，根据c2h2的浓度确定变压器中发生的放电故障。
67.具体地，通过对变压器绝缘油产生机理的长期研究发现，变压器油中溶解气体的种类与含量与变压器的潜在故障存在如下对应关系：
[0068][0069]
co与co2是固定绝缘材料过热分解所产生，而c2h2的产生则代表变压器发生的放
电故障，故可以通过对油中溶解气体的分析来获取变压器的潜在故障。本实施例所采用的roger比值法是通过计算ch4/h2，c2h2/c2h4，c2h4/c2h6的比值大小作为故障判别的特征，故障与比值大小的对应关系如下所示：
[0070][0071]
由表可知，当某项比值达到边界条件时，即可查阅上表来推断故障。气体浓度的大小直接关系着故障识别的准确与否，而气体浓度的大小又有赖于寻找气体吸收峰的正确，故本方法在变压器油光谱监测系统中可发挥重要作用。
[0072]
应该理解的是，虽然上述流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，上述流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0073]
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种基于油光谱的变压器检测系统，包括：
[0074]
气体分离模块401，用于通过变压器油光谱在线监测系统对变压器中的油进行加热，分离出溶解在油中的气体；
[0075]
气体检测模块402，用于通过tdlas技术对分离的气体浓度进行测量，获得气态物质的吸收谱线，并分析所述气态物质的成分和状态信息；
[0076]
相关值计算模块403，用于在气体浓度测量过程中，用标准吸收峰数据与在测二次谐波中的各个波峰的数据做互相关计算，计算各个波峰与存储吸收峰的互相关值；
[0077]
故障分析模块404，用于根据所述互相关值和吸收峰，比较得出所述变压器存在的故障信息。
[0078]
在一个实施例中，如图4所示，所述相关值计算模块403包括权重确定单元4031，所述权重确定单元4031用于：
[0079]
检测二次谐波的各个波峰位置与存储的标准吸收峰位置进行比较，按波峰偏离程度赋予每个波峰一定的权重值；
[0080]
对波峰偏离程度远的赋予预设范围下的权重，对波峰偏离程度近的赋予预设范围上的权重。
[0081]
在一个实施例中，如图4所示，所述故障分析模块404包括吸收峰获取单元4041，所
述吸收峰获取单元4041用于：
[0082]
将各波峰权重与各波峰的互相关值相乘，计算得综合系数；
[0083]
选取综合系数最大的波峰作为吸收峰并计算浓度，根据所述吸收峰及其浓度，比较得出所述变压器存在的故障信息。
[0084]
在一个实施例中，如图4所示，所述故障分析模块404还包括气体浓度对比单元4042，所述气体浓度对比单元4042用于：
[0085]
根据co与co2的浓度确定变压器中固定绝缘材料过热分解情况；
[0086]
根据c2h2的浓度确定变压器中发生的放电故障。
[0087]
关于基于油光谱的变压器检测系统的具体限定可以参见上文中对于基于油光谱的变压器检测方法的限定，在此不再赘述。上述基于油光谱的变压器检测系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0088]
图5示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。如图5所示，该计算机设备包括该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现基于油光谱的变压器检测方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行基于油光谱的变压器检测方法。计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
[0089]
本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0090]
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
[0091]
通过变压器油光谱在线监测系统对变压器中的油进行加热，分离出溶解在油中的气体；
[0092]
通过tdlas技术对分离的气体浓度进行测量，获得气态物质的吸收谱线，并分析所述气态物质的成分和状态信息；
[0093]
在气体浓度测量过程中，用标准吸收峰数据与在测二次谐波中的各个波峰的数据做互相关计算，计算各个波峰与存储吸收峰的互相关值；
[0094]
根据所述互相关值和吸收峰，比较得出所述变压器存在的故障信息。
[0095]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0096]
检测二次谐波的各个波峰位置与存储的标准吸收峰位置进行比较，按波峰偏离程度赋予每个波峰一定的权重值；
[0097]
对波峰偏离程度远的赋予预设范围下的权重，对波峰偏离程度近的赋予预设范围上的权重。
[0098]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0099]
将各波峰权重与各波峰的互相关值相乘，计算得综合系数；
[0100]
选取综合系数最大的波峰作为吸收峰并计算浓度，根据所述吸收峰及其浓度，比较得出所述变压器存在的故障信息。
[0101]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0102]
根据co与co2的浓度确定变压器中固定绝缘材料过热分解情况；
[0103]
根据c2h2的浓度确定变压器中发生的放电故障。
[0104]
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：通过变压器油光谱在线监测系统对变压器中的油进行加热，分离出溶解在油中的气体；
[0105]
通过tdlas技术对分离的气体浓度进行测量，获得气态物质的吸收谱线，并分析所述气态物质的成分和状态信息；
[0106]
在气体浓度测量过程中，用标准吸收峰数据与在测二次谐波中的各个波峰的数据做互相关计算，计算各个波峰与存储吸收峰的互相关值；
[0107]
根据所述互相关值和吸收峰，比较得出所述变压器存在的故障信息。
[0108]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0109]
检测二次谐波的各个波峰位置与存储的标准吸收峰位置进行比较，按波峰偏离程度赋予每个波峰一定的权重值；
[0110]
对波峰偏离程度远的赋予预设范围下的权重，对波峰偏离程度近的赋予预设范围上的权重。
[0111]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0112]
将各波峰权重与各波峰的互相关值相乘，计算得综合系数；
[0113]
选取综合系数最大的波峰作为吸收峰并计算浓度，根据所述吸收峰及其浓度，比较得出所述变压器存在的故障信息。
[0114]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0115]
根据co与co2的浓度确定变压器中固定绝缘材料过热分解情况；
[0116]
根据c2h2的浓度确定变压器中发生的放电故障。
[0117]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。
[0118]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0119]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。