一种基于油中纤维的套管老化状态评估方法

摘要

本发明公开了一种基于油中纤维的套管老化状态评估方法，首先搭建实验系统，然后通过系统加热器对套管电容芯子加热模拟负荷对套管电容芯子的热效应，开启振荡器，对电容芯子振荡处理，通过电动机使得绝缘油流动并将过滤得到绝缘油中的纤维，在显微镜下对纤维进行观察拍照，分别统计图片的三原色值，通过三原色值计算距离参数，得到电容芯子老化状态参数，该方法有效模拟了套管电容芯子的热老化，并可有效判定套管电容芯子的老化状态。

权利要求

1.一种基于油中纤维的套管老化状态评估方法，其特征在于包括以下步骤：第一步：搭建实验平台

搭建套管电容芯子加速热老化实验平台，包括绝缘油箱(1)、振荡器(2)、加热器(3)、电容芯子(4)、输油管(12)、温度传感器(6)、温度控制系统(8)、电动机(7)、显微镜(5)、过滤系统(9)、第一阀门(10a)、第二阀门(10b)、终端机(11)、绝缘油(13)，绝缘油箱(1)上方装有第二阀门(10b)，绝缘油箱(1)下方装有第一阀门(10a)，绝缘油箱(1)中放有绝缘油(13)，油面高于电容芯子(4)低于第二阀门(10b)，第一阀门(10a)出口外接输油管(12)，输油管(12)中安装过滤系统(9)，输油管(12)中绝缘油(13)流动依靠电动机(7)推动，电动机(7)连至终端机(11)，接受终端机(11)发送的控制指令，绝缘油箱(1)底部安装振荡器(2)，电容芯子(4)放置在振荡器(2)上，电容芯子(4)中间安装加热器(3)，加热器(3)连接至温度控制系统(8)，绝缘油箱(1)上方装有温度传感器(6)，温度传感器(6)连至温度控制系统(8)，温度控制系统(8)连接终端机(11)，终端机(11)将指令发送给温度控制系统(8)，温度控制系统(8)控制加热器(3)，同时接受温度传感器(6)的反馈，从而实现模拟套管电容芯子热老化的功能；

第二步：开启温度控制系统，进行加速热老化

开启温度控制系统(8)，由终端机(11)发送控制指令至温度控制系统(8)，控制加热器(3)对套管电容芯子(4)进行加热，温度传感器(6)测试的温度数据送至温度控制系统(8)再发送至终端机(11)，终端机(11)发送指令至温度控制系统(8)，实现对套管电容芯子(4)的加热控制，模拟负荷的热效应；

第三步：开启振荡器，振荡处理

开启振荡器(2)，通过终端机(11)发送控制指令控制振荡器(2)的振荡力度、时间，使得绝缘油(13)中充分混合电容芯子(4)老化后脱离的纤维；

第四步：开启电动机，获得绝缘油中纤维

打开第一阀门(10a)、第二阀门(10b)，由终端机(11)控制电动机(7)抽动绝缘油箱(1)中的绝缘油(13)，过滤系统(9)得到绝缘油(13)中的纤维；

第五步：获得纤维的颜色分布图

显微镜(5)下观察得到的纤维，由终端机(11)控制拍照得到纤维的颜色分布图；

第六步：计算纤维图像的三原色数值

Ri、Gi、Bi分别为图像每个像素中红色、绿色、蓝色的数值，n表示为图像中的像素数量，α为蓝色比例参数，β为红色比例参数，λ为绿色比例参数；

第七步：计算老化状态距离参数a

Bi表示图像每个像素中蓝色数值，B0为图像所有像素蓝色数值的均值，s为图像所有像素蓝色数值的标准差；

第八步：评估电容芯子老化程度

分别计算边界参数μ和γ：

当μ大于等于λ时，电容芯子老化状态根据下式进行评估：

当μ小于λ时，电容芯子老化状态根据下式进行评估：

计算得到的H即为老化状态参数；

计算老化状态界限参数δ1和δ2：

当H＜δ1时，电容芯子处于未老化状态；当δ1≤H≤δ2时，电容芯子出现中度老化；当H＞δ2时，电容芯子老化状态为严重老化。

说明书

一种基于油中纤维的套管老化状态评估方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电力设备绝缘性能检测领域，特别是一种基于油中纤维的套管老化状态评估方法。

背景技术

[0002] 油浸式套管是电力变压器的关键组成部分，其运行的可靠性对电网的安全稳定具有重要的影响。套管的油纸复合结构在运行过程中，长期受到电场力、热应力、机械力等作用而逐渐老化，导致绝缘性能劣化出现各种绝缘缺陷而引发故障，严重威胁套管运行寿命及供电系统的可靠运行。套管的油纸绝缘在老化时，绝缘油中混有绝缘纸上脱落的纤维，其携带丰富的老化信息，其图像颜色变化与绝缘纸老化程度存在密切关联。同时与其他检测方法相比，油中纤维方便采样，为电容芯子的老化状态评估带来了可能。因此，需要一种能够基于油中纤维的套管电容芯子老化状态评估方法，从而评估套管电容芯子老化程度。

发明内容

[0003] 为了能够反映套管电容芯子的老化状态，本发明提供一种基于油中纤维的套管老化状态评估方法，包括：

[0004] 第一步：搭建实验平台

[0005] 搭建套管电容芯子加速热老化实验平台，包括绝缘油箱、振荡器、加热器、电容芯子、输油管、温度传感器、温度控制系统、电动机、显微镜、过滤系统、第一阀门、第二阀门、终端机、绝缘油，绝缘油箱上方装有第二阀门，绝缘油箱下方装有第一阀门，绝缘油箱中放有绝缘油，油面高于电容芯子低于第二阀门，第一阀门出口外接输油管，输油管中安装过滤系统，输油管中绝缘油流动依靠电动机推动，电动机连至终端机，接受终端机发送的控制指令，绝缘油箱底部安装振荡器，电容芯子放置在振荡器上，电容芯子中间安装加热器，加热器连接至温度控制系统，绝缘油箱上方装有温度传感器，温度传感器连至温度控制系统，温度控制系统连接终端机，终端机将指令发送给温度控制系统，温度控制系统控制加热器，同时接受温度传感器的反馈，从而实现模拟套管电容芯子热老化的功能；

[0006] 第二步：开启温度控制系统，进行加速热老化

[0007] 开启温度控制系统，由终端机发送控制指令至温度控制系统，控制加热器对套管电容芯子进行加热，温度传感器测试的温度数据送至温度控制系统再发送至终端机，终端机发送指令至温度控制系统，实现对套管电容芯子的加热控制，模拟负荷的热效应；

[0008] 第三步：开启振荡器，振荡处理

[0009] 开启振荡器，通过终端机发送控制指令控制振荡器的振荡力度、时间，使得绝缘油中充分混合电容芯子老化后脱离的纤维；

[0010] 第四步：开启电动机，获得绝缘油中纤维

[0011] 打开第一阀门、第二阀门，由终端机控制电动机抽动绝缘油箱中的绝缘油，过滤系统得到绝缘油中的纤维；

[0012] 第五步：获得纤维的颜色分布图

[0013] 显微镜下观察得到的纤维，由终端机控制拍照得到纤维的颜色分布图；

[0014] 第六步：计算纤维图像的三原色数值

[0015]

[0016] Ri、Gi、Bi分别为图像每个像素中红色、绿色、蓝色的数值，n表示为图像中的像素数量，α为蓝色比例参数，β为红色比例参数，λ为绿色比例参数；

[0017] 第七步：计算老化状态距离参数a

[0018]

[0019] Bi表示图像每个像素中蓝色数值，B0为图像所有像素蓝色数值的均值，s为图像所有像素蓝色数值的标准差；

[0020] 第八步：评估电容芯子老化程度

[0021] 分别计算边界参数μ和γ：

[0022]

[0023]

[0024] 当μ大于等于λ时，电容芯子老化状态根据下式进行评估：

[0025]

[0026] 当μ小于λ时，电容芯子老化状态根据下式进行评估：

[0027]

[0028] 计算得到的H即为老化状态参数；

[0029] 计算老化状态界限参数δ1和δ2：

[0030]

[0031]

[0032] 当H＜δ1时，电容芯子处于未老化状态；当δ1≤H≤δ2时，电容芯子出现中度老化；当H＞δ2时，电容芯子老化状态为严重老化。

[0033] 本发明的有益效果在于，有效模拟了套管电容芯子的热老化，并可有效判定套管电容芯子的老化状态。

附图说明

[0034] 图1套管电容芯子加速热老化的实验平台图。

具体实施方式

[0035] 下面对本发明的具体实施方式作进一步说明：

[0036] 基于油中纤维的套管老化状态评估方法，包括如下步骤：

[0037] 第一步：搭建实验平台

[0038] 搭建套管电容芯子加速热老化实验平台，包括绝缘油箱1、振荡器2、加热器3、电容芯子4、输油管12、温度传感器6、温度控制系统8、电动机7、显微镜5、过滤系统9、第一阀门10a、第二阀门10b、终端机11、绝缘油13等组成，绝缘油箱1上方装有第二阀门10b，绝缘油箱
1下方装有第一阀门10a，绝缘油箱1中放有绝缘油13，油面高于电容芯子4低于第二阀门
10b，第一阀门10a出口外接输油管12，输油管12中安装过滤系统9，输油管12中绝缘油13流动依靠电动机7推动，电动机7连至终端机11，接受终端机11发送的控制指令，绝缘油箱1底部安装振荡器2，电容芯子4放置在振荡器2上，电容芯子4中间安装加热器3，加热器3连接至温度控制系统8，绝缘油箱1上方装有温度传感器6，温度传感器6连至温度控制系统8，温度控制系统8连接终端机11，终端机11将指令发送给温度控制系统8，温度控制系统8控制加热器3，同时接受温度传感器6的反馈，从而实现模拟套管电容芯子热老化的功能；

[0039] 第二步：开启温度控制系统，进行加速热老化

[0040] 开启温度控制系统8，由终端机11发送控制指令至温度控制系统8，控制加热器3对套管电容芯子4进行加热，温度传感器6测试的温度数据送至温度控制系统8再发送至终端机11，终端机11发送指令至温度控制系统8，实现对套管电容芯子4的加热控制，模拟负荷的热效应；

[0041] 第三步：开启振荡器，振荡处理

[0042] 开启振荡器2，通过终端机11发送控制指令控制振荡器2的振荡力度、时间，使得绝缘油13中充分混合电容芯子4老化后脱离的纤维；

[0043] 第四步：开启电动机，获得绝缘油中纤维

[0044] 打开第一阀门10a、第二阀门10b，由终端机11控制电动机7抽动绝缘油箱1中的绝缘油13，过滤系统9得到绝缘油13中的纤维；

[0045] 第五步：获得纤维的颜色分布图

[0046] 显微镜5下观察得到的纤维，由终端机11控制拍照得到纤维的颜色分布图；

[0047] 第六步：计算纤维图像的三原色数值

[0048]

[0049] Ri、Gi、Bi分别为图像每个像素中红色、绿色、蓝色的数值，n表示为图像中的像素数量，α为蓝色比例参数，β为红色比例参数，λ为绿色比例参数；

[0050] 第七步：计算老化状态距离参数a

[0051]

[0052] Bi表示图像每个像素中蓝色数值，B0为图像所有像素蓝色数值的均值，s为图像所有像素蓝色数值的标准差；

[0053] 第八步：评估电容芯子老化程度

[0054] 分别计算边界参数μ和γ：

[0055]

[0056]

[0057] 当μ大于等于λ时，电容芯子老化状态根据下式进行评估：

[0058]

[0059] 当μ小于λ时，电容芯子老化状态根据下式进行评估：

[0060]

[0061] 计算得到的H即为老化状态参数；

[0062] 计算老化状态界限参数δ1和δ2：

[0063]

[0064]

[0065] 当H＜δ1时，电容芯子处于未老化状态；当δ1≤H≤δ2时，电容芯子出现中度老化；当H＞δ2时，电容芯子老化状态为严重老化。