CN115112604A - 一种变压器油中乙烷的测定方法、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变压器油中乙烷的测定方法，包括：对测试周期进行划分，设定测试周期为固定值；向TDLAS***怀特池中充入不同浓度的乙烷，采用多周期平均算法后，进行快速傅里叶变换，得到不同浓度乙烷二次谐波对应的频谱幅值；将不同浓度乙烷二次谐波对应的频谱幅值与乙烷浓度进行分段线性拟合，得到标准曲线；实际测量时，确定待测浓度乙烷二次谐波对应的频谱幅值，根据标准曲线，得到待测乙烷的浓度。本发明由于采用TDLAS和快速傅里叶变换，得到幅值与浓度的标准曲线，根据待测气体频谱幅值反演得到待测气体的浓度。因此本发明具有能够准确得到变压器油中乙烷的浓度的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种变压器油中乙烷的测定方法、计算机设备及存储介质。
背景技术
变压器油中溶解气体分析是监测变压器健康状态和识别早期故障的有效方法，变压器运行中故障主要有机械故障、电故障与热故障三种，其中又以电故障与热故障为主。目前，国内电力***大部分变压器都采用绝缘油来绝缘与散热。随着变压器的长时间的运行，绝缘油与固体绝缘材料中在温度、电场、氧化等多因素作用下逐渐老化，并产生少量氢气及低分子烃类气体，如甲烷、乙烷和乙炔等。通过对变压器绝缘油产生机理的长期研究发现，变压器的潜在故障与变压器油中溶解气体的种类和浓度密不可分。
变压器油中的乙烷目前常用的近红外吸收谱线是1653.32nm，谱线强度为1.436×10-23，强度仅为甲烷吸收谱线1653.72nm的百分之一，所以乙烷对于激光的吸收特性弱，受噪声的干扰大，常规的方法无法准确得到浓度信息。而且通常情况下，变压器油中乙烷含量少，所以乙烷浓度测量是变压器油光谱监测中的难点。在现有技术中，对变压器油中乙烷的测量一般采用对变压器油进行加热，油气分离后，对乙烷进行捕捉，在公布号为CN101975761A的发明专利申请中，公开另外一种基于傅里叶变换红外光谱定量分析的变压器油浸气体分析***及其分析方法，该方法首先对变压器绝缘油进行油气分离，然后用傅里叶变换红外光谱仪对所分离出来的气体进行定量分析，以实现多组分气体的快速定量分析。但是光谱法取样复杂且操作繁琐，而且并未考虑到乙烷在变压器油中的含量一般较低，且容易受到噪声干扰，因此上述方法存在不能准确的得到乙烷浓度的问题。
发明内容
为至少解决上述背景技术中提出的不能准确得到变压器油中乙烷浓度的技术问题，本发明提供了一种变压器油中乙烷的测定方法，该方法具有能够准确得到变压器油中乙烷浓度的技术效果。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明提供一种变压器油中乙烷的测定方法，包括：对周期进行划分，设定周期为固定值；向TDLAS***怀特池中充入不同浓度的乙烷，采用多周期平均算法后，进行快速傅里叶变换，确定不同浓度乙烷二次谐波对应的频谱幅值；将所述不同浓度乙烷二次谐波对应的频谱幅值与乙烷浓度值进行分段线性拟合，得到标准曲线；实际测量时，向TDLAS***怀特池中充入待测浓度的乙烷，采用多周期平均算法后，进行快速傅里叶变换，得到待测浓度乙烷二次谐波对应的频谱幅值，根据标准曲线，得到待测乙烷的浓度。
根据本发明的一个实施例：所述周期为16个周期。
根据本发明的一个实施例：所述二次谐波包括单独谱线和多个谱线。
第二方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有用于在所述处理器上执行的计算机程序指令，所述处理器执行该计算机程序指令时，实现如上述任意一项实施例所述的一种变压器油中乙烷的测定方法。
第三方面，本发明还提供了一种计算机存储介质，其存储有计算机指令，所述计算机指令由处理器运行时实现如上述任意一项实施例所述的一种变压器油中乙烷的测定方法。
本发明的技术方案，采用可调谐二极管激光器吸收光谱法(TDLAS)将不同浓度的乙烷光谱吸收信号转换为便于计算气体浓度的二次谐波，二次谐波具有噪声干扰小且检出限低的优点，从而对乙烷气体能够进行迅速精准测量。同时对二次谐波采用多周期平均算法，多周期平均算法能够进一步降低噪声的干扰，将平均后的二次谐波进行快速傅里叶变换，提取对应浓度的频谱幅值，将不同浓度乙烷二次谐波对应的频谱幅值与乙烷浓度值进行分段线性拟合，得到标准曲线，根据待测气体的频谱幅值反演得到待测气体的浓度值。因此本发明解决了由于噪声干扰以及变压器油中乙烷气体的含量低，导致气体浓度测量不准确的问题，具有能够准确得到变压器油中乙烷的浓度的技术效果。
附图说明
图1为本发明一种变压器油中乙烷的测定方法的流程图；
图2为本发明一种变压器油中乙烷的测定方法的实施例的流程图；
图3为根据本发明实施例的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的第一方面，请参考图1，本申请提供一种变压器油中乙烷的测定方法，包括：
在步骤S1中，对测试周期进行划分，设定测试周期为固定值。
上述测试周期为TDLAS***中DFB激光器锯齿波扫描周期，该设置由于多次重复将光谱吸收信号转换成二次谐波，以周期为单位将二次谐波数据叠加，并求平均。因此能最大程度的减少噪声对二次谐波的干扰，提高测试的精确度。
在步骤S2中，向TDLAS***怀特池中充入不同浓度的乙烷，采用多周期平均算法后，进行快速傅里叶变换，确定不同浓度乙烷二次谐波对应的频谱幅值；将不同浓度乙烷二次谐波对应的频谱幅值与乙烷浓度值进行分段线性拟合，得到标准曲线。
上述TDLAS技术是通过对二极管激光器施加调谐信号实现波长扫描，获得气态物质吸收谱线从而推算其成分和状态信息的技术，TDLAS通常采用锁相放大器进行解调，即将光谱吸收信号转换为便于计算气体浓度的谐波，其中，采用二次谐波是基于TDLA技术中的谐波探测理论，该理论中随着谐波次数的升高，吸收谱线的幅值会迅速下降，因此在选择谐波计算浓度时不能选择次数过高的谐波，同时奇次谐波关于中心吸收位置奇对称，在吸收中心位置处幅值为0，但如果存在基线干扰便不利于寻找中心吸收位置，偶次谐波关于中心吸收位置处偶对称，在中心吸收位置处幅值最大，更有利于搜索中心吸收位置，因此通常结合抗干扰能力、幅值大小等因素选择二次谐波进行浓度计算。
另外，上述标准曲线是将不同浓度乙烷二次谐波对应频谱幅值与乙烷浓度值进行分段线性拟合所得到的。
例如，向TDLAS***怀特池中充入低浓度乙烷气体，对二次谐波采用多周期平均算法后，进行快速傅里叶变换，得出低浓度乙烷二次谐波对应的频谱幅值，向TDLAS***怀特池中充入高浓度乙烷气体，二次谐波采用多周期平均算法后，进行快速傅里叶变换，得出高浓度乙烷二次谐波对应的频谱幅值，再将若干不同浓度的乙烷气体通入TDLAS***中，得到不同浓度下乙烷二次谐波频谱幅值，将所有不同浓度乙烷的频谱幅值与浓度值进行分段线性拟合，得到若干段线性度高的直线作为未知乙烷浓度测量时的标准曲线。
在步骤S3中，实际测量时，向TDLAS***怀特池中充入待测浓度的乙烷，采用多周期平均算法后，进行快速傅里叶变换，得到待测浓度乙烷二次谐波对应的频谱幅值，根据标准曲线，得到待测乙烷的浓度。
本发明的工作原理为：傅里叶变换可将时域信号转到频域进行分析，提取出指定频率的幅值。在不同浓度气体分析中，气体的吸收峰的展宽往往是固定的，这意味着吸收峰在二次谐波中对应的频率成分不变。故本发明提出将二次谐波进行傅里叶变换，提取对应频率幅值，根据幅值反演浓度。
综上所述，本申请的技术方案，采用可调谐二极管激光器吸收光谱法(TDLAS)将不同浓度的乙烷光谱吸收信号转换为便于计算气体浓度的二次谐波，二次谐波具有噪声干扰小且检出限低的优点，从而对乙烷气体能够进行迅速精准测量。同时对不同浓度的二次谐波采用多周期平均算法，多周期平均算法能够进一步降低噪声的干扰，将平均后的二次谐波进行快速傅里叶变换，提取对应浓度的频谱幅值，将不同浓度乙烷二次谐波对应的频谱幅值与乙烷浓度进行分段线性拟合，得到标准曲线，根据待测气体的频谱幅值反演浓度，得到待测气体的准确浓度。因此本发明具有能够准确得到变压器油中乙烷的浓度的技术效果。
上文中对本发明的技术方案做了详细的介绍，下面将结合具体实施场景，对本发明的一种变压器油中乙烷的测定方法进行详细的说明。
在一个实施例中，请参考图2，上述测试周期为16个周期。
本实施例的设置方式为：利用TDLAS***将已知浓度的乙烷气体的光谱吸收信号转换成二次谐波时，考虑到测试周期数越多，噪声的对二次谐波的影响越小，但过多的叠加会使最终的二次谐波的平均算法的计算量过大，且周期数增加到一定数量时，噪声并不会一直衰减，经过***测试，其结果表明：16个周期为最佳的测试周期，在16个周期内，不仅能够最大程度的降低噪音的污染，而且也使平均算法的计算量不会过大，因此本实施例的设置方式解决了测试周期过多或者过少对待测气体的二次谐波的平均算法造成的精确度低的问题，具有提升测试精确度的技术效果。
在一个实施例中，上述二次谐波包括单独谱线和多个谱线。
本实施例的设置方式的原理为时域上的乙烷二次谐波中的吸收峰可能是由于频域多个频率共同作用结果，因此将其转换为频谱图时，就有可能得到单独谱线和多根谱线，本实施例的设置避免了使用人员盲目采用单独谱线造成的计算错误，增加了测定方法的准确性。
根据本发明的第二方面，本发明还提供了计算机设备，如图3所示，该设备包括处理器、存储器、通信接口和通信总线，处理器、存储器和通信接口通过通信总线完成相互间的通信。处理器用于提供计算和控制能力。存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***和计算机程序指令。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序指令的运行提供环境。上述装置的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。存储器用于存储计算机程序指令，该计算机程序指令使处理器执行上述本发明如图1所示的一种变压器油中乙烷的测定方法。
根据本发明的第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序指令来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序指令可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序指令在执行时，可实现上述本发明如图1所示的一种变压器油中乙烷的测定方法。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种变压器油中乙烷的测定方法，其特征在于，包括：
对测试周期进行划分，设定测试周期为固定值；
向TDLAS***怀特池中充入不同浓度的乙烷，采用多周期平均算法后，进行快速傅里叶变换，得到不同浓度乙烷二次谐波对应的频谱幅值；
将所述不同浓度乙烷二次谐波对应的频谱幅值与乙烷浓度值进行分段线性拟合，得到标准曲线；
实际测量时，向TDLAS***怀特池中充入待测浓度的乙烷，采用多周期平均算法后，进行快速傅里叶变换，得到待测浓度乙烷二次谐波对应的频谱幅值，根据标准曲线，得到待测乙烷的浓度。
2.根据权利要求1所述的一种变压器油中乙烷的测定方法，其特征在于：所述测试周期为16个周期。
3.根据权利要求1所述的一种变压器油中乙烷的测定方法，其特征在于：所述二次谐波包括单独谱线和多个谱线。
4.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有用于在所述处理器上执行的计算机程序指令，所述处理器执行该计算机程序指令时，实现如权利要求1-3任意一项所述的一种变压器油中乙烷的测定方法。
5.一种计算机存储介质，其特征在于，其存储有计算机指令，所述计算机指令由处理器运行时，实现根据权利要求1-3的任意一项所述的一种变压器油中乙烷的测定方法。
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Legal Events
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