一种绝缘纸板含水量检测方法、设备及介质

本技术涉及介电性能测试，尤其涉及一种绝缘纸板含水量检测方法、设备及介质。

背景技术：

1、水分是绝缘纸板变压器老化的重要诱因，是变压器吊罩检修的必备测量指标。在高电压等级电力系统中，绝缘纸板型电力设备的劣化状态直接关乎电网的安全稳定运行。对材料的介电特性进行表征可以有效地反映材料的受潮状态，可实现设备诊断和绝缘状态评估。

2、介电响应分析法被广泛应用于材料介电特性表征。近年来，基于频域介电谱的绝缘纸板诊断评估方法引起了大量学者的关注，但频域介电谱测试由于固有原理限制，无法分析更高频段的材料的介电性能，且测试时间高达几十分钟甚至数个小时。因此，为了减少试验时间、获取更多绝缘信息，现有技术中通常采用微带环谐振法对绝缘纸板进行受潮分析，但由于现有技术中的微带环谐振法其可得到的绝缘纸板对应的介电性能参数数量有限，以致对绝缘纸板含水量的测量精度较低。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种绝缘纸板含水量检测方法、设备及介质，用于解决如下技术问题：现有技术中的微带环谐振法其可得到的绝缘纸板对应的介电性能参数数量有限，以致对绝缘油纸含水量的测量精度较低。

2、本技术实施例采用下述技术方案：

3、本技术实施例提供一种绝缘纸板含水量检测方法。包括，基于预置微带-花瓣状环形谐振器仿真模型与预置仿真参数，进行谐振环结构参数测试，以基于结构参数构建微带-花瓣状环形谐振器；其中，结构参数至少包括耦合间隙、花瓣数量、耦合方式以及上层介质厚度中的一项；对放置待测绝缘纸板的微带-花瓣状环形谐振器进行微带环谐振测试，以使得到的插入损耗特性所对应的谐振峰的数量，大于相同频段内微带圆环状环形谐振器对应的谐振峰的数量，并基于插入损耗特性得到每个谐振峰分别对应的介电常数与介质损耗；其中，待测绝缘纸板放置于微带-花瓣状环形谐振器表面；基于lasso回归算法对多个谐振峰分别对应的介电常数与介质损耗，进行系数压缩，以对部分参数进行剔除；通过预置含水量检测函数、剔除后剩余的介电常数与剔除后剩余的介质损耗，得到待测绝缘纸板的含水量。

4、本技术实施例通过将现有技术中的微带圆环状环形谐振器，更改为微带-花瓣状环形谐振器，在中心环形面积相同时，微带-花瓣状环形谐振器将0.5～6ghz频段的5个谐振峰增加到7个，丰富了谐振信息。改进后的微带环谐振器在反映材料介电性能上更加灵敏。其次，本技术实施例利用lasso回归得到了，建立缘纸板的水分评估方程，并且通过丰富后的谐振信息进行绝缘纸板含水量检测，能够提高含水量检测的准确性。

5、在本技术的一种实现方式中，对放置待测绝缘纸板的微带-花瓣状环形谐振器进行微带环谐振测试，以得到待测绝缘纸板对应的插入损耗特性，具体包括：通过预置微带环谐振测试装置，对放置待测绝缘纸板的微带-花瓣状环形谐振器进行微带环谐振测试，以得到待测绝缘纸板对应的插入损耗特性；其中，待测绝缘纸板对应的插入损耗特性至少包括7个谐振峰；其中，预置微带环谐振测试装置，至少包括矢量网络分析仪、计算机、信号传输线、测试专用电缆以及放置待测绝缘纸板的微带-花瓣状环形谐振器中的一项。

6、在本技术的一种实现方式中，基于插入损耗特性得到每个谐振峰分别对应的介电常数与介质损耗，具体包括：基于谐振环的周长与谐振次数，确定出等效介电常数与上下层介质介电常数之间的第一关系函数；基于微带线与环的宽度与基地厚度，确定出等效介电常数与基底介电常数之间的第二关系函数，以及确定出等效介损角正切与基底介损角正切之间的第三关系函数；基于第一关系函数、第二关系函数、第三关系函数以及品质因数，构建微带环谐振器介电响应分析的计算模型；基于微带环谐振器介电响应分析的计算模型与插入损耗特性，确定出每个谐振峰分别对应的介电常数与介质损耗。

7、在本技术的一种实现方式中，基于lasso回归算法对多个谐振峰分别对应的介电常数与介质损耗，进行系数压缩，以对部分参数进行剔除，具体包括：通过更改介电常数的数量与介质损耗的数量，对多个谐振峰分别对应的介电常数与介质损耗，进行交叉验证与系数拟合；在lasso回归模型的最小均方差符合条件的情况下，得到被剔除的介电常数与介质损耗。

8、在本技术的一种实现方式中，通过预置含水量检测函数、剔除后剩余的介电常数与剔除后剩余的介质损耗，得到待测绝缘纸板的含水量，具体包括：

9、基于预置含水量检测函数：

10、mc＝-8.734-0.393ε2-0.14ε3+3.095ε5+7.825tanδ1+4.596tanδ5+30.434tanδ6

11、确定出待测绝缘纸板的含水量；其中，mc为待检测绝缘油纸的含水量；ε2为第二个谐振峰对应的介电常数；ε3第三个谐振峰对应的介电常数；ε5第五个谐振峰对应的介电常数；tanδ1为第一个谐振峰对应的介质损耗；tanδ5为第五个谐振峰对应的介质损耗；tanδ6为第六个谐振峰对应的介质损耗。

12、在本技术的一种实现方式中，基于预置微带-花瓣状环形谐振器仿真模型与预置仿真参数，进行谐振环结构参数测试，具体包括：基于预置微带-花瓣状环形谐振器仿真模型对应的预置花瓣数量、预置上层介质厚度与预置耦合间隙，确定出凹耦合方式与凸耦合方式分别对应的第一插入损耗曲线，以基于第一插入损耗曲线确定出微带-花瓣状环形谐振器对应的耦合方式；基于基于微带-花瓣状环形谐振器对应的预置花瓣数量、预置上层介质厚度与预置耦合方式，确定出不同数值的耦合间隙分别对应的第二插入损耗曲线，以基于第二插入损耗曲线确定出微带-花瓣状环形谐振器对应的耦合间隙；基于微带-花瓣状环形谐振器对应的预置花瓣状环形的周长、预置上层介质厚度与预置耦合间隙，确定出不同花瓣数量分别对应的第三插入损耗曲线，以基于第三插入损耗曲线确定出微带-花瓣状环形谐振器对应的花瓣数量；基于基于微带-花瓣状环形谐振器对应的预置花瓣数量、预置耦合方式与预置耦合间隙，确定出不同数值的上层介质厚度分别对应的第四插入损耗曲线，以基于第四插入损耗曲线确定出微带-花瓣状环形谐振器对应的上层介质厚度。

13、在本技术的一种实现方式中，基于微带-花瓣状环形谐振器对应的预置花瓣状环形的周长、预置上层介质厚度与预置耦合间隙，确定出不同花瓣数量分别对应的第三插入损耗曲线之前，方法还包括：确定出环形谐振器的中心为圆环时，中心圆环的周长与平均半径之间的关系；在微带-花瓣状环形谐振器对应的花瓣状环形周长，与圆环谐振器对应的圆环周长相等的情况下，确定出花瓣的中心到谐振器中心的距离。

14、在本技术的一种实现方式中，在微带-花瓣状环形谐振器对应的花瓣状环形周长，与圆环谐振器对应的圆环周长相等的情况下，确定出花瓣的中心到谐振器中心的距离，具体包括：基于函数：

15、

16、确定出花瓣的中心到谐振器中心的距离；其中，r1为圆环内半径，rk为花瓣的中心到谐振器中心的距离，k为花瓣数量，l为中心谐振环的周长。

17、在本技术的一种实现方式中，基于结构参数对预置微带-花瓣状环形谐振器进行调节，以得到参考微带-花瓣状环形谐振器之后，方法还包括：基于纸板样本对应的吸湿时间与充分干燥后的质量，确定出纸板样本对应的实际含水量；对放置纸板样本的参考微带-花瓣状环形谐振器进行微带环谐振测试，以确定出纸板样本对应的测试含水量；将实际含水量与测试含水量进行差值计算，在差值小于预设差值阈值的情况下，确定参考微带-花瓣状环形谐振器符合测试要求。

18、本技术实施例提供一种绝缘纸板含水量检测设备，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：基于预置微带-花瓣状环形谐振器仿真模型与预置仿真参数，进行谐振环结构参数测试，以基于结构参数构建微带-花瓣状环形谐振器；其中，结构参数至少包括耦合间隙、花瓣数量、耦合方式以及上层介质厚度中的一项；对放置待测绝缘纸板的微带-花瓣状环形谐振器进行微带环谐振测试，以使得到的插入损耗特性所对应的谐振峰的数量，大于相同频段内微带圆环状环形谐振器对应的谐振峰的数量，并基于插入损耗特性得到每个谐振峰分别对应的介电常数与介质损耗；其中，待测绝缘纸板放置于微带-花瓣状环形谐振器表面；基于lasso回归算法对多个谐振峰分别对应的介电常数与介质损耗，进行系数压缩，以对部分参数进行剔除；通过预置含水量检测函数、剔除后剩余的介电常数与剔除后剩余的介质损耗，得到待测绝缘纸板的含水量。

19、本技术实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本技术实施例通过将现有技术中的微带圆环状环形谐振器，更改为微带-花瓣状环形谐振器，在中心环形面积相同时，微带-花瓣状环形谐振器将0.5～6ghz频段的5个谐振峰增加到7个，丰富了谐振信息，改进后的微带环谐振器在反映材料介电性能上更加灵敏。其次，本技术实施例利用lasso回归得到了，建立缘纸板的水分评估方程，并且通过丰富后的谐振信息进行绝缘纸板含水量检测，能够提高含水量检测的准确性。