[发明专利]一种基于偏最小二乘法的绝缘纸近红外光谱解析方法

说明书

本发明公开了一种基于偏最小二乘法的绝缘纸近红外光谱解析方法，包括以下步骤：制备不同老化状态的绝缘纸样本；采集不同老化状态绝缘纸样本的近红外光谱和聚合度数据；对近红外光谱数据进行标准化处理；采用竞争性自适应权重取样法选取绝缘纸样本数据的特征波长点；通过交叉有效性检验方法选取偏最小二乘法的最佳主成分数；使用偏最小二乘法根据最佳主成分数目对绝缘纸样本数据进行多元回归运算，建立绝缘纸聚合度定量分析模型。实施本发明实施例，可以无损、快速、准确检测绝缘纸的聚合度，应用到变压器老化评估上，可以实现变压器绝缘状态的快速有效评估。

技术领域

本发明属于电力设备中固体绝缘老化评估技术领域，具体涉及一种基于偏最小二乘法的绝缘纸近红外光谱解析方法。

背景技术

油纸复合绝缘是大型电力变压器的主要绝缘形式。随着运行年限的增加，变压器的油纸绝缘会逐渐老化，可能导致运行的故障概率升高，进而影响电网的安全可靠性。如果能够准确诊断油纸绝缘状态，合理评估其运行风险，不仅能够降低变压器故障发生概率，还能极大节省设备的维护费用和更换成本。其中，变压器的绝缘油可以采用滤油或换油的方法来提高其绝缘性能，而绝缘纸的老化过程是不可逆的，因此对绝缘纸进行检测更能准确反映变压器的老化状态。

绝缘纸老化会导致其机械性能明显下降，而电气性能不会发生太大变化，因此目前对绝缘纸状态的评估主要是测定其抗张强度和聚合度。抗张强度虽然能够最直接反映绝缘纸的机械性能，但是该参数的测定需要的测试样品较多且会对绝缘结构造成破坏，不适用于对变压器进行状态监测。而绝缘纸的平均聚合度与拉伸强度有较好的对应关系，已经被IEEE导则规定为衡量绝缘纸老化阶段的基本参量。传统方法测量绝缘纸的平均聚合度进行时需要对变压器进行停电吊罩取样，进而使用粘度法对样品进行测量。

发明人发现，在现有绝缘纸老化状态评估方法中，尚存在以下不足之处：首先，现有方法需要采集绝缘纸样本才能进行检测，而绝缘纸样本采集存在施工困难和破坏绝缘等问题；其次，采样的破坏性导致样品数量及选取位置受到限制，不能充分反映油纸绝缘的老化状态；另外，检测周期长，不能实现变压器绝缘纸老化状态的快速检测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于偏最小二乘法的绝缘纸近红外光谱解析方法，具有无损、快速、准确的特点。

本发明所采用的技术方案在于，提供一种基于偏最小二乘法的绝缘纸近红外光谱解析方法，包括以下步骤：

步骤1、开展油纸绝缘加速热老化实验，制备不同老化状态的绝缘纸样本；

步骤2、使用近红外光谱仪采集不同老化状态绝缘纸样本的近红外光谱数据，同时采用粘度法检测绝缘纸样本的聚合度；

步骤3、对绝缘纸样本的近红外光谱数据进行标准化处理，从而减少噪声信号对光谱数据的干扰；

步骤4、采用竞争性自适应权重取样法结合步骤3中标准化处理后的数据选取绝缘纸样本的近红外光谱数据特征波长点；

步骤5、通过偏最小二乘法对步骤4中得到的特征波长点所对应的绝缘纸光谱数据进行组合得到新的综合变量即主成分，设定主成分数目得到对应数量的主成分并能够根据这些主成分建立对应的绝缘纸聚合度定量分析模型；利用交叉有效性检验方法对不同主成分数目下建立的绝缘纸聚合度定量分析模型进行比较，确定得到偏最小二乘法的最佳主成分数；

步骤6、根据步骤5得到的最佳主成分数，结合偏最小二乘法对绝缘纸样本数据进行多元回归运算，建立最优绝缘纸聚合度定量分析模型，将绝缘纸的近红外光谱导入建立的最优绝缘纸聚合度定量分析模型能够实现对光谱的解析，得到对应的聚合度数值。

优选地，所述步骤1具体为：