一种基于多频超声波的变压器绝缘油粘度监测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多频超声波的变压器绝缘油粘度监测方法。通过搭建的多频超声波绝缘油粘度在线监测系统，定期发射9个不同频率下的超声波信号，获取经过绝缘油后的多频超声波信号数据以及测量时的实时油温，通过获得的超声波信号数据计算特征参数，特征参数包括：超声波信号衰减系数、超声波传播波速，最后根据归一化处理后的频率值、衰减系数、超声波波速，结合测量时的实时油温以及40℃新油的粘度计算运行中变压器绝缘油粘度。该方法有效地提高了绝缘油粘度检测的准确性，实现了绝缘油粘度的在线监测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多频超声波的变压器绝缘油粘度监测方法
本专利技术属于变压器绝缘油状态在线监测领域，具体涉及一种基于多频超声波的变压器绝缘油粘度监测方法。
技术介绍
变压器是电力系统的核心设备，在电能转换、传输过程中发挥着重要的作用。变压器油作为油浸式变压器必不可少的一部分，起到绝缘和散热的作用。绝缘油油品的优劣直接影响变压器的运行安全，绝缘油粘度过高将导致绝缘油散热性能降低，产生变压器过热的危险，过低的绝缘油粘度又将降低绝缘油的绝缘性能，绝缘油粘度作为一个衡量油品状态的重要参数，需要被重点关注。超声波作为一种无损检测方法得到了越来越广泛的关注和应用，超声波在介质中传播时会发生散射、折射、吸收等各种物理过程，超声波在不同粘度油品中传播时会发生不同程度的衰减，因此可以利用超声波测量方法实现绝缘油粘度测量。目前，绝缘油粘度参数的获取还停留在油品的定期检测，国内主要采用GB/T265-1988《石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法》对运行中变压器定期取油样等离线测量方式，这种方法复杂、繁琐，浪费人力物力，取油周期长、无法实现变压器绝缘油粘度实时监测，并且取油过程中可能引入各种杂质、水分，这不但会降低变压器绝缘性能，同时也会影响绝缘油粘度测量结果的准确性。因此，现急需一种基于多频超声波的变压器绝缘油粘度监测方法。
技术实现思路
为了克服上述
技术介绍
提及的缺陷，本专利技术提供了一种基于多频超声波的变压器绝缘油粘度监测方法，包括以下步骤：第一步：搭建绝缘油粘度在线监测系统搭建多频超声波绝缘油粘度在线监测系统，所述多频超声波绝缘油粘度在线监测系统包括超声波发射控制模块(1)、第一超声波发射传感器(2)、第二超声波接收传感器(3)、温度传感器(4)、前置放大器(5)、数据采集器(6)、信号传输线(11)、终端机(12)、计时器(13)；第一超声波发射传感器(2)、第二超声波接收传感器(3)和温度传感器(4)安装在油枕(9)与变压器油箱(7)之间的油路(8)上，超声波发射控制模块(1)连接到第一超声波发射传感器(2)定期控制第一超声波发射传感器(2)依次发出多频超声波信号，所述多频超声波信号的频率fi(i＝1、2、…、9)分别为f1＝800kHz、f2＝850kHz、f3＝900kHz、f4＝950kHz、f5＝1000kHz、f6＝1050kHz、f7＝1100kHz、f8＝1150kHz、f9＝1200kHz，所述多频超声波信号的峰-峰值恒定为U，第二超声波接收传感器(3)采集依次经过绝缘油(10)后的所述多频超声波信号，采集到的所述多频超声波信号依次经过前置放大器(5)后存储到数据采集器(6)，温度传感器(4)将测量到的实时油温T传输到数据采集器(6)存储，计时器(13)将超声波发射控制模块(1)依次发出的所述多频超声波信号的起始时刻tl，fi、所述多频超声波信号依次到达第二超声波接收传感器(3)的时刻ta，fi送入数据采集器(6)存储，tl，fi、ta，fi(i＝1、2、....、9)分别为9个超声波信号依次从第一超声波传感器(2)发出和依次到达第二超声波传感器(3)的时刻，终端机(12)每天从数据采集器(6)获取数据、处理数据并更新绝缘油(10)粘度数据库；第二步，多频超声波信号放大、去噪、曲线绘制：根据从数据采集器(6)获取的经过前置放大器(5)放大的所述多频超声波信号数据绘制频率fi分别为800kHz、850kHz、900kHz、950kHz、1000kHz、1050kHz、1100kHz、1150kHz、1200kHz的超声波波形曲线，利用小波去噪方法对所述多频超声波信号去噪；第三步，计算所述多频超声波信号的衰减系数、超声波波速：获取不同频率fi下的去噪后的超声波波形曲线信号的峰-峰值Ufi；所述衰减系数计算式如下：式中，αfi为频率为fi的超声波信号的衰减系数，单位为分贝/厘米，U为超声波发射控制模块(1)设定的初始多频超声波信号的峰-峰值，单位为伏特，L为第一超声波发射传感器(2)与第二超声波接收传感器(3)之间的间距，单位为厘米；所述频率为fi的超声波波速的计算式如下：式中，超声波波速的单位为厘米/秒；第四步，特征参数归一化处理：对衰减系数αfi、超声波频率fi、超声波波速vfi进行归一化处理，归一化处理计算式如下：式中，X*为归一化处理后的特征参数，具体为衰减系数归一化参数αfi*、超声波频率归一化参数fi*、超声波波速归一化参数vfi*，X为待归一化特征参数，具体为衰减系数αfi、超声波频率fi、超声波波速vfi，max()为求最大值函数、min()为求最小值函数；第五步，绝缘油粘度计算：所述绝缘油(10)粘度计算式为，式中，μ为绝缘油(10)在40摄氏度时的粘度，单位为平方毫米/秒，β为温度修正因子，K1、K2、K3均为常数，根据实验室内大量试验数据拟合得到，μ0为全新绝缘油在40摄氏度时的粘度，单位为平方毫米/秒；第六步，绝缘油粘度数据库更新：将测量得到的各特征参数以及计算得到的绝缘油(10)粘度存入数据库，若绝缘油(10)在40摄氏度时的粘度超出全新绝缘油在40摄氏度时的粘度的10％，终端机(12)立即给出预警信息。本专利技术的有益之处在于：本专利技术设计的多频超声波绝缘油粘度在线监测系统考虑了温度对于绝缘油粘度带来的测量影响，能够实时测量运行中变压器绝缘油粘度，解决了传统绝缘油粘度定期取油测量周期长，测量易受到取样、储存等因素影响的问题，提高了绝缘油粘度检测的实时性和准确性，保证了变压器运行的安全性和稳定性。附图说明图1为一种基于多频超声波的变压器绝缘油粘度监测方法流程图图2为一种基于多频超声波的变压器绝缘油粘度监测方法的在线监测系统具体实施方式下面结合附图对本专利技术进一步说明：图1所示为一种基于多频超声波的变压器绝缘油粘度监测方法流程图，图2为一种基于多频超声波的变压器绝缘油粘度监测方法的在线监测系统，由图1、图2可以看出一种基于多频超声波的变压器绝缘油粘度监测方法包括如下步骤：第一步：搭建绝缘油粘度在线监测系统搭建多频超声波绝缘油粘度在线监测系统，所述多频超声波绝缘油粘度在线监测系统包括超声波发射控制模块(1)、第一超声波发射传感器(2)、第二超声波接收传感器(3)、温度传感器(4)、前置放大器(5)、数据采集器(6)、信号传输线(11)、终端机(12)、计时器(13)；第一超声波发射传感器(2)、第二超声波接收传感器(3)和温度传感器(4)安装在油枕(9)与变压器油箱(7)之间的油路(8)上，超声波发射控制模块(1)连接到第一超声波发射传感器(2)定期控制第一超声波发射传感器(2)依次发出多频超声波信号，所述多频超声波信号的频率fi(i＝1、2、…、9)分别为f1＝800kHz、f2＝850kHz、f3＝900kHz、f4＝9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多频超声波的变压器绝缘油粘度监测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n第一步：搭建绝缘油粘度在线监测系统/n搭建多频超声波绝缘油粘度在线监测系统，所述多频超声波绝缘油粘度在线监测系统包括超声波发射控制模块(1)、第一超声波发射传感器(2)、第二超声波接收传感器(3)、温度传感器(4)、前置放大器(5)、数据采集器(6)、信号传输线(11)、终端机(12)、计时器(13)；第一超声波发射传感器(2)、第二超声波接收传感器(3)和温度传感器(4)安装在油枕(9)与变压器油箱(7)之间的油路(8)上，超声波发射控制模块(1)连接到第一超声波发射传感器(2)定期控制第一超声波发射传感器(2)依次发出多频超声波信号，所述多频超声波信号的频率f

【技术特征摘要】
1.一种基于多频超声波的变压器绝缘油粘度监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：搭建绝缘油粘度在线监测系统
搭建多频超声波绝缘油粘度在线监测系统，所述多频超声波绝缘油粘度在线监测系统包括超声波发射控制模块(1)、第一超声波发射传感器(2)、第二超声波接收传感器(3)、温度传感器(4)、前置放大器(5)、数据采集器(6)、信号传输线(11)、终端机(12)、计时器(13)；第一超声波发射传感器(2)、第二超声波接收传感器(3)和温度传感器(4)安装在油枕(9)与变压器油箱(7)之间的油路(8)上，超声波发射控制模块(1)连接到第一超声波发射传感器(2)定期控制第一超声波发射传感器(2)依次发出多频超声波信号，所述多频超声波信号的频率fi(i＝1、2、…、9)分别为f1＝800kHz、f2＝850kHz、f3＝900kHz、f4＝950kHz、f5＝1000kHz、f6＝1050kHz、f7＝1100kHz、f8＝1150kHz、f9＝1200kHz，所述多频超声波信号的峰-峰值恒定为U，第二超声波接收传感器(3)采集依次经过绝缘油(10)后的所述多频超声波信号，采集到的所述多频超声波信号依次经过前置放大器(5)后存储到数据采集器(6)，温度传感器(4)将测量到的实时油温T传输到数据采集器(6)存储，计时器(13)将超声波发射控制模块(1)依次发出的所述多频超声波信号的起始时刻tl，fi、所述多频超声波信号依次到达第二超声波接收传感器(3)的时刻ta，fi送入数据采集器(6)存储，tl，fi、ta，fi(i＝1、2、…·、9)分别为9个超声波信号依次从第一超声波传感器(2)发出和依次到达第二超声波传感器(3)的时刻，终端机(12)每天从数据采集器(6)获取数据、处理数据并更新绝缘油(10)粘度数据库；
第二步，多频超声波信号放大、去噪、曲线绘制：
根据从数据采集器(6)获取的经过前置放大器(5)放大的所述多频超声波信号数据绘制频率fi分别为800kH...

【专利技术属性】
技术研发人员：周利军，黎枝鑫，张俊，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51