基于漫反射光谱法检测变压器固体绝缘纸聚合度的研究

摘要

检测变压器绝缘纸聚合度的大小能有效判断其固体绝缘老化状态，但目前常用的粘度法从取样到测量都较为复杂、繁琐。针对这一问题本文提出一种快捷、简便的光谱法来检测变压器绝缘纸聚合度。
　　本文采用非油浸有氧与油浸无氧两种方式对绝缘纸进行老化，结果表明两种方式的老化机理不同，非油浸老化由于氧气的参与其老化速率明显快于油浸老化。
　　采用漫反射光谱扫描老化后的纸样，光谱扫描范围为198-2547nm。纸样聚合度作为因变量，其光谱信息作为自变量，采用偏最小二乘法建立纸样聚合度与光谱信息的回归模型，实验结果表明：
　　（1）分别研究了扫描距离、光谱平均次数、光谱预处理方式、建模方法、建模波段等对实验结果的影响，最佳参数为：扫描距离为0mm，平均次数为5，预处理方式为原始光谱8点平滑，建模方法为线性偏最小二乘回归法，建模波段为350-1000nm、1100-1600nm、1800-2200nm；
　　（2）非油浸老化纸样聚合度与其光谱信息间存在良好的线性关系，所建模型性能较好，校正相关系数RC为0.9742，预测均方根误差RMSEP为33.5，检测精密度与准确度也基本满足工程应用的要求；
　　（3）油浸老化-未除油纸样模型性能较差，校正相关系数 RC为0.8629，预测均方根误差RMSEP为127。变压器油会对纸样聚合度检测产生干扰，同一纸样变压器绝缘油含量越多产生的干扰越大，除去变压器绝缘油干扰后，模型性能有较大提高，相关系数变为0.9745，预测均方根误差RMSEP变为33.9；
　　（4）对三种纸样进行聚类分析，非油浸老化纸样和油浸老化-除油纸样为同一类，油浸老化-未除油纸为另一类。纸样油浸和非油浸两种老化方式的老化机理不同，但两者老化后聚合度与光谱信息的回归关系基本相同。
　　综上所述，光谱法能较好检测出非油浸老化纸样聚合度，对于油浸老化纸样，除油后同样能有效检测出其聚合度。

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1 绪论

1.1 课题来源

1.2 研究背景、目的及意义

1.3绝缘纸老化主要产物及其检测方法

1.4研究内容

1.5 技术路线

2 漫反射光谱分析技术原理与方法

2.1光谱分析技术的原理与特点

2.2光谱分析数学模型

2.3 漫反射光谱分析技术在变压器老化方面的应用

3 绝缘纸老化与聚合度测定

3.1 老化模拟实验设计

3.2 粘度法测量绝缘纸聚合度

3.3绝缘纸老化结果与分析

3.4 本章小结

4 非油浸老化纸样漫反射光谱法检测

4.1 光谱信息采集系统

4.2光谱采集条件的确定

4.3 非油浸老化纸样的建模与分析

4.4 本章小结

5 油浸老化纸样漫反射光谱法检测

5.1油浸老化-未除油纸样的建模与分析

5.2变压器绝缘油对纸样光谱的影响

5.3油浸老化-除油纸样的建模与分析

5.4不同纸样混合建模

5.5本章小结

6总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录