CN115508675A - 变压器绝缘纸聚合度分布确定方法、设备及存储介质 - Google Patents

变压器绝缘纸聚合度分布确定方法、设备及存储介质 Download PDF

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CN115508675A CN202211158572.3A CN202211158572A CN115508675A CN 115508675 A CN115508675 A CN 115508675A CN 202211158572 A CN202211158572 A CN 202211158572A CN 115508675 A CN115508675 A CN 115508675A
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Abstract

本发明公开了一种变压器绝缘纸聚合度分布确定方法、设备及存储介质，该方法通过针对目标变压器预先构建的变压器结构模型，确定各个位置点分别对应的当前温度，进而针对每一个待确定时刻，根据各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度以及聚合度预测模型，确定出各个绝缘纸板位置点在待确定时刻下的预测聚合度，得到目标变压器在各待确定时刻下的聚合度分布信息，该方法无需布置实体传感器，实现了基于虚拟传感器的聚合度测量，避免了现有测量方法对变压器造成的损害，以及采样纸板和实验测量的繁琐工作，可以实现对变压器的实时测量，并且，解决了现有方法中测量部位不具有代表性，无法获取到绝缘纸的整体聚合度分布情况的问题。

Description

变压器绝缘纸聚合度分布确定方法、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种变压器绝缘纸聚合度分布确定方法、设备及存储介质。
背景技术
电力变压器作为电网的核心设备，其运行可靠性关系整个电网的安全。随着智能电网概念的提出，利用先进的计算机技术打造新一代数字化变压器，形成设备的数字孪生体，是实现电网生产运营数字化赋能的重要内容。而数字化变压器的核心即是传感器的在线数据，油色谱等分析技术应用成熟，但监测绝缘纸的老化参量几乎还是空白。
目前国内外公认变压器绝缘纸的聚合度是表征其固体绝缘老化程度及剩余寿命最直接、可靠的特征参量。绝缘纸的聚合度作为最为直接有效且能准确判断变压器老化的依据，其检测方法也逐步发展。目前的变压器绝缘纸聚合度的测量方法，需要变压器停止工作后对其进行吊芯取纸，以对获取到的部分绝缘纸进行测量。然而，现有方法均只能测量变压器绝缘纸的某一部分，无法做到同时测量整体绝缘纸的聚合度分布情况，测量部位的绝缘纸聚合度没有代表性；另外，现有方法属于有损检测，过程繁琐，且不能做到实时监测。
在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下技术问题：无法获取到变压器绝缘纸的整体聚合度分布情况，测量过程繁琐，并且，对变压器造成损害，无法实现实时监测。
发明内容
本发明提供了一种变压器绝缘纸聚合度分布确定方法、设备及存储介质，以解决现有技术无法获取到变压器绝缘纸的整体聚合度分布情况、测量过程繁琐、对变压器造成损害，以及无法实现实时监测的技术问题。
根据本发明的一方面，提供了一种变压器绝缘纸聚合度分布确定方法，包括：
基于预先构建的目标变压器的变压器结构模型，确定所述目标变压器中各位置点分别对应的当前温度；
针对每一个待确定时刻，基于所述待确定时刻、各位置点中的各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度以及预先构建的聚合度预测模型，确定各所述绝缘纸板位置点在所述待确定时刻下的预测聚合度。
根据本发明的另一方面，提供了一种变压器绝缘纸聚合度分布确定装置，包括：
温度确定模块，用于基于预先构建的目标变压器的变压器结构模型，确定所述目标变压器中各位置点分别对应的当前温度；
聚合度确定模块，用于针对每一个待确定时刻，基于所述待确定时刻、各位置点中的各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度以及预先构建的聚合度预测模型，确定各所述绝缘纸板位置点在所述待确定时刻下的预测聚合度。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的变压器绝缘纸聚合度分布确定方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的变压器绝缘纸聚合度分布确定方法。
本发明实施例的技术方案，通过针对目标变压器预先构建的变压器结构模型，确定目标变压器中各个位置点分别对应的当前温度，进而针对每一个待确定时刻，根据各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度以及预先构建的聚合度预测模型，确定出各个绝缘纸板位置点在待确定时刻下的预测聚合度，得到目标变压器在各待确定时刻下的聚合度分布信息，该方法无需布置实体传感器，实现了基于虚拟传感器的聚合度测量，避免了现有测量方法对变压器造成的损害，以及采样纸板和实验测量的繁琐工作，可以实现对变压器的实时测量，并且，该方法可以得到各个绝缘纸板位置点在待确定时刻下的预测聚合度，解决了现有方法中测量部位不具有代表性，无法获取到绝缘纸的整体聚合度分布情况的问题。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1A是本发明实施例一提供的一种变压器绝缘纸聚合度分布确定方法的流程示意图；
图1B是本发明实施例一提供的一种目标变压器中各位置点的温度确定流程图；
图2是本发明实施例二提供的一种变压器绝缘纸聚合度分布确定方法的流程示意图；
图3是本发明实施例三提供的一种变压器绝缘纸聚合度分布确定装置的结构示意图；
图4是本发明实施例四提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1A是本发明实施例一提供的一种变压器绝缘纸聚合度分布确定方法的流程示意图，本实施例可适用于针对待测量的目标变压器分别构建变压器结构模型和聚合度预测模型，进而根据变压器结构模型确定各位置点分别对应的当前温度，并根据各位置点中的各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度以及聚合度预测模型，确定各绝缘纸板位置点在各待确定时刻下的预测聚合度的情况，该方法可以由变压器绝缘纸聚合度分布确定装置来执行，该变压器绝缘纸聚合度分布确定装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该变压器绝缘纸聚合度分布确定装置可配置于计算机、智能手机或平板电脑等电子设备中。如图1A所示，该方法包括：
S110、基于预先构建的目标变压器的变压器结构模型，确定目标变压器中各位置点分别对应的当前温度。
其中，变压器结构模型可以是表征目标变压器的内部结构的仿真模型。在本实施例中，可以根据目标变压器的变压器结构参数，构建变压器结构模型，以通过变压器结构模型预测目标变压器的铁芯、绕组、绝缘油、绝缘纸板等部件中各个位置点分别对应的当前温度。
在本实施例中，考虑到绝缘纸板的电导率、相对介电常数与温度有关，温度与流场的油流散热有关，因此，为了进一步提高预测出的各个位置点的当前温度的准确性，可以考虑耦合场的关系进行统一计算，即考虑温度场、电场、流场之间的关系，预测出各个位置点的温度值。
示例性的，在一种具体的实施方式中，基于预先构建的目标变压器的变压器结构模型，确定目标变压器中各位置点分别对应的当前温度，可以是：基于预先构建的目标变压器的变压器结构模型，确定目标变压器中各位置点分别对应的热场信息、流场信息和电场信息；针对每一个位置点，基于位置点的热场信息、流场信息和电场信息，确定位置点对应的当前温度。
即，目标变压器的变压器结构模型，可以先稳态求解出每一个位置点分别对应的热场信息和流场信息，并暂态求解出每一个位置点分别对应的电场信息，进而根据热场信息、流场信息和电场信息，确定出多场耦合下各个位置点对应的当前温度。
示例性的，参见图1B，图1B展示了一种目标变压器中各位置点的温度确定流程图。首先，可以根据变压器结构参数，绘制变压器结构模型，将变压器结构模型导入至COMSOL软件；然后，进行材料参数设置，如，铁芯长度、铁芯宽度、绝缘纸板长度、绝缘纸板厚度、电导率、负载等；进一步的，进行电流设置、层流设置和传热设置，以对电场、热场和流畅的初始条件和边界条件进行设定；接着，进行多物理场设置，即设置先计算热场信息和流场信息以及后计算电场信息的逻辑；进一步的，进行变压器结构模型网格剖分，至此可以完成对变压器结构模型的构建；接着，可以稳态求解热场和流场，并暂态求电场，进而得到多场耦合下的电、热、流场结果。
需要说明的是，本实施例求解出的各位置点的当前温度可以是多场耦合情况下的稳定温度场结果。即，针对每一个位置点，其在达到一定时刻后的温度可以认为是一种稳态结果，数值变化很小或不再变化。
与现有技术相比，由于现有的变压器仿真模型并未考虑多物理场相互耦合，而本实施例通过上述方式实现了电-热-流多物理场耦合仿真；在多物理场耦合作用下，材料特性随着场的分布而改变，通过对材料的参数特性进行测试，并对测试结果进行拟合获得材料参数关系式，进而实现了对各位置点的温度值预测，提高了温度场结果的准确性。
S120、针对每一个待确定时刻，基于待确定时刻、各位置点中的各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度以及预先构建的聚合度预测模型，确定各绝缘纸板位置点在待确定时刻下的预测聚合度。
其中，待确定时刻可以是针对目标变压器需要进行聚合度预测的使用时刻；如，0年、5年、8年、10年、20年等；待确定时刻的数量可以是一个或多个。
在本实施例中，绝缘纸板位置点具体可以是位于绝缘纸板上的任意位置点。示例性的，可以根据各个位置点的坐标确定各个位置点分别所属部件，基于所属部件对各个位置点进行分类，进而将所属部件为绝缘纸板的各个位置点作为各绝缘纸板位置点。
在本实施例中，聚合度预测模型可以是根据变压器老化特性所建立的聚合度动态推演模型。或者，聚合度预测模型也可以是根据样本数据训练出的神经网络，如，卷积神经网络、长短期记忆网络等。
具体的，对于任意一个绝缘纸板位置点，可以根据待确定时刻、当前温度以及聚合度预测模型，确定出该绝缘纸板位置点在该待确定时刻下的预测聚合度。
示例性的，若聚合度预测模型为聚合度动态推演模型，则可以根据待确定时刻以及当前温度计算出预测吸水量，进而根据预测吸水量以及当前温度计算出预测聚合度。
又例如，若聚合度预测模型为神经网络，则可以将待确定时刻以及当前温度输入至聚合度预测模型，进而得到聚合度预测模型输出的预测聚合度。
通过上述方式，可以得到目标变压器中任意绝缘纸板位置点在各待确定时刻下的预测聚合度，进而得到了目标变压器在各待确定时刻下的聚合度分布情况。
在本实施例中，在得到任意绝缘纸板位置点在各待确定时刻下的预测聚合度之后，还可以对其进行渲染，以对聚合度分布情况进行可视化展示，以实现变压器绝缘纸聚合度的数字孪生可视化。
可选的，本实施例提供的方法还包括：针对每一个待确定时刻，基于各绝缘纸板位置点在待确定时刻下的预测聚合度，对变压器结构模型中的各绝缘纸板位置点进行渲染，于预设界面展示渲染结果。
即，对于每一个待确定时刻都可以生成一个渲染结果。具体的，可以根据各绝缘纸板位置点的预测聚合度的大小，确定各绝缘纸板位置点的渲染颜色，进而根据各绝缘纸板位置点的渲染颜色，对变压器结构模型中的各绝缘纸板位置点进行颜色渲染，得到渲染结果。
进一步的，可以在预设界面上展示各个待确定时刻分别对应的渲染结果，以实现对变压器绝缘纸聚合度分布的可视化，达到数字孪生可视化的目的。并且，用户可以根据展示的渲染结果，查看任意时刻、任意位置的预测聚合度，实现了实时传感。
当然，除了上述根据各绝缘纸板位置点的预测聚合度的大小对变压器结构模型进行渲染之外，还可以根据各位置点分别对应的当前温度的大小，确定各位置点的渲染颜色，进而对变压器结构模型进行渲染，得到温度渲染结果，并于预设界面可视化显示该温度渲染结果。
在一种具体的实施方式中，可以采用曲面重建技术，将各绝缘纸板位置点在待确定时刻下的预测聚合度，可视化对应展示在变压器结构模型中，示例性的，可以包括如下步骤：
步骤1、利用comsol将目标变压器中各位置点分别对应的当前温度导出，得到三角形网格温度数据。其中，三角形网格温度数据包括位置点坐标以及位置点对应的当前温度，如，T＝(x，y，Txy)。可以对三角形网格温度数据中的位置点坐标进行分类，如按照绕组、绝缘纸板、铁芯、绝缘油等部件进行分类，并添加对应的标记；
步骤2、将三角形网格温度数据中的当前温度作为Z轴，对三角形网格温度数据进行平滑曲面拟合，实现基于平面参数化的B样条曲面重建。具体的，可以把三角形网格温度数据映射到一个平面矩形参数域中，然后在参数域中重新规则选取参数点，结合运用逆映射方法得到规则的采样点，以这些采样点进行曲面插值拟合。这种方法抛弃了四边界域的限制，可以对非四边界拓扑结构的三角网格进行一次拟合，生成一张B样条曲面，同时也去除了分块和拼接操作；
步骤3、对各位置点对应的当前温度，以及各绝缘板位置点对应的预测聚合度进行拟合并渲染，并且在曲面重建后，渲染色彩连续，获得渲染结果。
在上述步骤中，利用曲面重建技术将聚合度的预测结果及其分布结果渲染到变压器实际的结果模型中，实现了真正意义上的变压器绝缘纸聚合度的数字孪生可视化。
本实施例的技术方案，通过针对目标变压器预先构建的变压器结构模型，确定目标变压器中各个位置点分别对应的当前温度，进而针对每一个待确定时刻，根据各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度以及预先构建的聚合度预测模型，确定出各个绝缘纸板位置点在待确定时刻下的预测聚合度，得到目标变压器在各待确定时刻下的聚合度分布信息，该方法无需布置实体传感器，实现了基于虚拟传感器的聚合度测量，避免了现有测量方法对变压器造成的损害，以及采样纸板和实验测量的繁琐工作，可以实现对变压器的实时测量，并且，该方法可以得到各个绝缘纸板位置点在待确定时刻下的预测聚合度，解决了现有方法中测量部位不具有代表性，无法获取到绝缘纸的整体聚合度分布情况的问题。
需要说明的是，在现有技术中，变压器绝缘纸聚合度的测量方法主要分为间接检测和直接检测。间接检测法主要检测糠醛浓度变化经过经验公式计算来反应聚合度的情况，该方法误差较大，且测试不便。直接检测主要分为粘度法和光谱法。粘度法测量纸板聚合度的纸样溶解过程费时太长，且属于有损检测；光谱法目前主要有太赫兹光谱法、漫反射光谱法、红外光谱法、近红外光谱法等。光谱法测量绝缘纸板的聚合度通常检测方便，所需时间短，不会破坏绝缘纸板，属于快速无损检测方法，但是这类方法对仪器设备要求高，测量费用昂贵，灵敏度低，限制了实际电网工程中的应用。综上可知，目前的测量方法均受采样绝缘纸获取的限制，不能在线监测变压器实际运行条件下的实时聚合度值，更加不能同时获取变压器整体绝缘的聚合度分布情况。
因此，为了解决上述问题，本实施例提出了一种变压器绝缘纸聚合度分布确定方法，实现了基于虚拟传感器的聚合度测量，可以实现无损在线测量，可以对任意时刻、任意部位的聚合度值以及聚合度整体分布情况进行准确预测，对于数字化智能变电站、换流站的电力变压器数字孪生可视化应用有着十分重要的意义。
实施例二
图2是本发明实施例二提供的一种变压器绝缘纸聚合度分布确定方法的流程示意图，本实施例在上述各实施方式的基础上，对确定各绝缘纸板位置点在待确定时刻下的预测聚合度的过程进行了示例性说明。如图2所示，该方法包括：
S210、基于预先构建的目标变压器的变压器结构模型，确定目标变压器中各位置点分别对应的当前温度。
S220、针对每一个待确定时刻，基于待确定时刻以及各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度，确定各绝缘纸板位置点分别对应的曲线平移因子，其中，曲线平移因子包括温度平移因子、水分平移因子以及机械应力平移因子中的至少一种。
在本实施例中，为了进一步的提高各绝缘纸板位置点的聚合度预测精度，使用了考虑时间、温度、水分、机械应力联合的聚合度预测模型。
具体的，本实施例主要考虑温度、水分对绝缘纸聚合度的动态推演，机械应力可以直接按照实验加入平均受力强度即可。考虑时间-温度-水分-机械应力联合的聚合度预测模型，主要依据时温叠加理论(Time-Temperature Superposition，TTSP)的原理进行多老化因素不断外推。时温叠加理论的原理是假设高温加速老化过程中，表征材料微结构的参数变化规律与在较低温度下较长时间内的变化规律一致。因此，本实施例可以根据实验结果，将最低温度设定为参考温度，将其余温度下的曲线沿时间轴水平移动，与参考温度的曲线形成光滑连接整体，获得一条主曲线，并记录各温度下的时温平移因子。然后，进行主曲线的动力学方程拟合，则可计算各个绝缘纸板位置点在任意的待确定时刻、当前温度下的聚合度。
因此，本实施例中的聚合度预测模型，可以根据待确定时刻以及各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度，先确定出定各绝缘纸板位置点分别对应的曲线平移因子，即温度平移因子、水分平移因子以及机械应力平移因子中的至少一种，进而根据曲线平移因子得到各绝缘纸板位置点分别对应的预测聚合度。
以温度平移因子为例，在一种具体的实施方式中，基于待确定时刻以及各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度，确定各绝缘纸板位置点分别对应的曲线平移因子，可以是：针对每一个绝缘纸板位置点，获取绝缘纸板位置点的预设活化能、气体常数以及参考温度；根据当前温度、预设活化能、气体常数以及参考温度，确定绝缘纸板位置点对应的温度平移因子。
其中，预设活化能、气体常数以及参考温度可以取预先设置的数值，如91.4(kJ/mol)、8.314、90(℃)。示例性的，根据当前温度、预设活化能、气体常数以及参考温度，确定绝缘纸板位置点对应的温度平移因子，可以满足如下公式：
Figure BDA0003858407350000111
其中，αT为温度平移因子，Ea为预设活化能，R为气体常数，Tref为参考温度，T为当前温度。
通过上述方式，可以实现对任意绝缘纸板位置点对应的温度平移因子的准确确定，进而可以根据温度平移因子进一步确定聚合度，以实现结合温度的聚合度预测。
以水分平移因子为例，在另一种具体的实施方式中，基于待确定时刻以及各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度，确定各绝缘纸板位置点分别对应的曲线平移因子，可以是：针对每一个绝缘纸板位置点，基于待确定时刻以及绝缘纸板位置点对应的当前温度，确定绝缘纸板位置点在待确定时刻下的预测吸水量；获取绝缘纸板位置点的参考水分含量和预设影响指数，基于参考水分含量、预设影响指数以及预测吸水量，确定绝缘纸板位置点对应的水分平移因子。
其中，预测吸水量可以根据绝缘纸板位置点的当前温度以及待确定时刻进行预测。在绝缘纸中普遍认为有2种存在状态：自由水和结合水，当温度升高时，绝缘纸板的吸湿能力降低，油纸绝缘中水分逐渐从纸板中向绝缘油中转移，水分含量降低，因此，本实施例可以在计算聚合度的过程中，考虑纸板中水分的扩散问题，以进一步提高聚合度的预测准确性。
具体的，可以采用Langmuir模型确定预测吸水量，Langmuir模型是用于描述水分子扩散的物理模型，它考虑了扩散过程中可能发生的化学吸附作用。
在变压器油纸绝缘中，绝缘纸板的有效扩散系数取决于水分浓度和温度，因此，本实施例可以先确定有效水分扩散系数，进而根据有效水分扩散系数确定预测吸水量。
可选的，基于待确定时刻以及绝缘纸板位置点对应的当前温度，确定绝缘纸板位置点在待确定时刻下的预测吸水量，可以是：基于绝缘纸板位置点的初始水分扩散系数、预设水分浓度、水分含量衡量常数、温度影响常数、参考环境温度以及当前温度，确定绝缘纸板位置点的有效水分扩散系数；根据有效水分扩散系数以及待确定时刻，确定绝缘纸板位置点在待确定时刻下的预测吸水量。
其中，预设水分浓度是绝缘纸板位置点的水分浓度或总水分含量(％)；初始变压器绝缘纸中的初始水分浓度一般在0.2％-0.5％之间，因此，可以设置预设水分浓度为0.35％。初始水分扩散系数可以取预先设置的数值，如，1.34×10-13(m2/s)；水分含量衡量常数是衡量水分含量的常数，如，可以设置为0.5。温度影响常数是温度对水分扩散系数影响的常数，如，可以设置为8074。参考环境温度一般可以取298K。示例性的，可以通过如下公式计算绝缘纸板位置点的有效水分扩散系数：
Figure BDA0003858407350000121
其中，D为有效水分扩散系数，C为预设水分浓度，T为当前温度(K)，D0为初始水分扩散系数，k为水分含量衡量常数，E为温度影响常数，T0为参考环境温度。
通过上述方式，可以利用目标变压器内部任意绝缘纸板位置点的预设水分浓度和当前温度计算该处的有效水分扩散系数，进一步为计算该点的预测吸水量做准备。
进一步的，可以根据有效水分扩散系数计算出预测吸水量。考虑到在油纸绝缘材料中，水分扩散过程可以被看成是瞬态的，且绝缘纸板的横向浓度梯度比纵向的浓度梯度高，因此，纵向的扩散可不考虑，对纸板横向方向水分子浓度分布进行积分，可以得到预测吸水量。
示例性的，根据有效水分扩散系数以及待确定时刻，确定绝缘纸板位置点在待确定时刻下的预测吸水量，可以满足如下公式：
Figure BDA0003858407350000131
其中，m(t)为绝缘纸板位置点在待确定时刻t下的预测吸水量；m(∞)是绝缘纸板饱和吸水量，一般取5％；D为有效水分扩散系数；t为待确定时刻。
在得到各绝缘板位置点在待确定时刻下的预测吸水量后，进一步的，可以根据预测吸水量、参考水分含量和预设影响指数，计算绝缘纸板位置点对应的水分平移因子。其中，参考水分含量可以设置为0.5％，预设影响指数可以设置为0.773。示例性的，可以通过如下公式计算水分平移因子：
Figure BDA0003858407350000132
其中，αm为水分平移因子，m为预测吸水量，mref为参考水分含量，b为预设影响指数。
通过上述方式，可以实现对任意绝缘纸板位置点在各待确定时刻下对应的水分平移因子的准确确定，进而可以根据水分平移因子进一步确定聚合度，以实现结合水分的聚合度预测。
以机械应力平移因子为例，在另一种具体的实施方式中，基于待确定时刻以及各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度，确定各绝缘纸板位置点分别对应的曲线平移因子，可以是：针对每一个绝缘纸板位置点，获取绝缘纸板位置点的气体常数以及平均机械应力强度；根据当前温度、气体常数以及平均机械应力强度，确定绝缘纸板位置点对应的机械应力平移因子。
其中，气体常数、平均机械应力强度可以取预先设置的数值，如，8.314、0.2MPa。示例性的，可以采用如下公式计算机械应力平移因子：
Figure BDA0003858407350000141
其中，ασ为机械应力平移因子；β为预设机械常数，通常设置为1238.03；σ为平均机械应力强度；R为气体常数；T为当前温度。
通过上述方式，可以实现对任意绝缘纸板位置点对应的机械应力平移因子的准确确定，进而可以根据机械应力平移因子进一步确定聚合度，以实现结合机械应力的聚合度预测。
S230、针对每一个绝缘纸板位置点，基于绝缘纸板位置点的曲线平移因子、主曲线拟合常数以及初始聚合度，确定绝缘板位置点的预测聚合度。
在本实施例中，在计算出绝缘纸板位置点的温度平移因子、水分平移因子以及机械应力平移因子中的至少一种后，可以根据温度平移因子、水分平移因子以及机械应力平移因子中的至少一种，进一步计算出总平移因子，进而根据总平移因子、主曲线拟合常数以及初始聚合度，计算绝缘板位置点的预测聚合度。
其中，以计算出温度平移因子、水分平移因子以及机械应力平移因子为例，可以采用如下公式计算总平移因子：
αT，m，σ＝αTαmασ；
其中，αT，m，σ为总平移因子，αT为温度平移因子，αm为水分平移因子，ασ为机械应力平移因子。
进一步的，可以采用如下公式对预测聚合度进行计算：
Figure BDA0003858407350000151
其中，λDPt为在待确定时刻t下的预测聚合度；λDP0为初始聚合度，一般取值为1200；tT，m，σ为待确定时刻，单位可以为天数；αT，m，σ为总平移因子；WDP *为主曲线拟合常数，表征绝缘纸聚合度降解储蓄的能力，一般取值为0.686；kDP为主曲线拟合常数，表征绝缘纸聚合度降解的速率，一般取值为2.04×10-13。
通过上述公式，可以计算出全部绝缘纸板位置点在各待确定时刻下的预测聚合度，进而得到目标变压器在各待确定时刻下的聚合度分布信息。
本实施例的技术方案，通过待确定时刻和各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度，确定各绝缘纸板位置点的温度平移因子、水分平移因子以及机械应力平移因子中的至少一种，进而针对每一个绝缘纸板位置点，根据确定出的温度平移因子、水分平移因子以及机械应力平移因子中的至少一种，进一步确定出绝缘纸板位置点的预测聚合度，实现了结合时间、温度、水分以及机械应力的聚合度推演，进一步的提高了聚合度预测结果的准确性。
实施例三
图3是本发明实施例三提供的一种变压器绝缘纸聚合度分布确定装置的结构示意图。如图3所示，该装置包括温度确定模块310以及聚合度确定模块320。
温度确定模块310，用于基于预先构建的目标变压器的变压器结构模型，确定所述目标变压器中各位置点分别对应的当前温度；
聚合度确定模块320，用于针对每一个待确定时刻，基于所述待确定时刻、各位置点中的各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度以及预先构建的聚合度预测模型，确定各所述绝缘纸板位置点在所述待确定时刻下的预测聚合度。
本实施例的技术方案，通过针对目标变压器预先构建的变压器结构模型，确定目标变压器中各个位置点分别对应的当前温度，进而针对每一个待确定时刻，根据各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度以及预先构建的聚合度预测模型，确定出各个绝缘纸板位置点在待确定时刻下的预测聚合度，得到目标变压器在各待确定时刻下的聚合度分布信息，该方法无需布置实体传感器，实现了基于虚拟传感器的聚合度测量，避免了现有测量方法对变压器造成的损害，以及采样纸板和实验测量的繁琐工作，可以实现对变压器的实时测量，并且，该方法可以得到各个绝缘纸板位置点在待确定时刻下的预测聚合度，解决了现有方法中测量部位不具有代表性，无法获取到绝缘纸的整体聚合度分布情况的问题。
在上述实施例的基础上，可选的，温度确定模块310，具体用于：
基于预先构建的目标变压器的变压器结构模型，确定所述目标变压器中各位置点分别对应的热场信息、流场信息和电场信息；针对每一个所述位置点，基于所述位置点的热场信息、流场信息和电场信息，确定所述位置点对应的当前温度。
在上述实施例的基础上，可选的，聚合度确定模块320包括因子确定单元和聚合度确定单元；其中，
因子确定单元，用于基于所述待确定时刻以及各所述绝缘纸板位置点分别对应的当前温度，确定各所述绝缘纸板位置点分别对应的曲线平移因子，其中，所述曲线平移因子包括温度平移因子、水分平移因子以及机械应力平移因子中的至少一种；
聚合度确定单元，用于针对每一个所述绝缘纸板位置点，基于所述绝缘纸板位置点的曲线平移因子、主曲线拟合常数以及初始聚合度，确定所述绝缘板位置点的预测聚合度。
在上述实施例的基础上，可选的，因子确定单元，还用于：
针对每一个所述绝缘纸板位置点，获取所述绝缘纸板位置点的预设活化能、气体常数以及参考温度；根据所述当前温度、所述预设活化能、所述气体常数以及所述参考温度，确定所述绝缘纸板位置点对应的温度平移因子。
在上述实施例的基础上，可选的，因子确定单元，还用于：
针对每一个所述绝缘纸板位置点，基于所述待确定时刻以及所述绝缘纸板位置点对应的当前温度，确定所述绝缘纸板位置点在所述待确定时刻下的预测吸水量；获取所述绝缘纸板位置点的参考水分含量和预设影响指数，基于所述参考水分含量、所述预设影响指数以及所述预测吸水量，确定所述绝缘纸板位置点对应的水分平移因子。
在上述实施例的基础上，可选的，因子确定单元，还用于：
基于所述绝缘纸板位置点的初始水分扩散系数、预设水分浓度、水分含量衡量常数、温度影响常数、参考环境温度以及当前温度，确定所述绝缘纸板位置点的有效水分扩散系数；根据所述有效水分扩散系数以及所述待确定时刻，确定所述绝缘纸板位置点在所述待确定时刻下的预测吸水量。
在上述实施例的基础上，可选的，因子确定单元，还用于：
针对每一个所述绝缘纸板位置点，获取所述绝缘纸板位置点的气体常数以及平均机械应力强度；根据所述当前温度、所述气体常数以及所述平均机械应力强度，确定所述绝缘纸板位置点对应的机械应力平移因子。
在上述实施例的基础上，可选的，本实施例提供的装置还包括可视化模块；可视化模块，用于针对每一个待确定时刻，基于各所述绝缘纸板位置点在所述待确定时刻下的预测聚合度，对所述变压器结构模型中的各所述绝缘纸板位置点进行渲染，于预设界面展示渲染结果。
本发明实施例所提供的变压器绝缘纸聚合度分布确定装置可执行本发明任意实施例所提供的变压器绝缘纸聚合度分布确定方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图4是本发明实施例四提供的一种电子设备的结构示意图。电子设备10旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图4所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。
电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如变压器绝缘纸聚合度分布确定方法。
在一些实施例中，变压器绝缘纸聚合度分布确定方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的变压器绝缘纸聚合度分布确定方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行变压器绝缘纸聚合度分布确定方法。
本文中以上描述的***和技术的各种实施方式可以在数字电子电路***、集成电路***、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上***的***(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程***上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储***、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储***、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的变压器绝缘纸聚合度分布确定方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
实施例五
本发明实施例五还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行一种变压器绝缘纸聚合度分布确定方法，该方法包括：
基于预先构建的目标变压器的变压器结构模型，确定所述目标变压器中各位置点分别对应的当前温度；
针对每一个待确定时刻，基于所述待确定时刻、各位置点中的各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度以及预先构建的聚合度预测模型，确定各所述绝缘纸板位置点在所述待确定时刻下的预测聚合度。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行***、装置或设备使用或与指令执行***、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体***、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的***和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的***和技术实施在包括后台部件的计算***(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算***(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算***(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的***和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算***中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将***的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算***可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变压器绝缘纸聚合度分布确定方法，其特征在于，包括：
基于预先构建的目标变压器的变压器结构模型，确定所述目标变压器中各位置点分别对应的当前温度；
针对每一个待确定时刻，基于所述待确定时刻、各位置点中的各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度以及预先构建的聚合度预测模型，确定各所述绝缘纸板位置点在所述待确定时刻下的预测聚合度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预先构建的目标变压器的变压器结构模型，确定所述目标变压器中各位置点分别对应的当前温度，包括：
基于预先构建的目标变压器的变压器结构模型，确定所述目标变压器中各位置点分别对应的热场信息、流场信息和电场信息；
针对每一个所述位置点，基于所述位置点的热场信息、流场信息和电场信息，确定所述位置点对应的当前温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述待确定时刻、各位置点中的各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度以及预先构建的聚合度预测模型，确定各所述绝缘纸板位置点在所述待确定时刻下的预测聚合度，包括：
基于所述待确定时刻以及各所述绝缘纸板位置点分别对应的当前温度，确定各所述绝缘纸板位置点分别对应的曲线平移因子，其中，所述曲线平移因子包括温度平移因子、水分平移因子以及机械应力平移因子中的至少一种；
针对每一个所述绝缘纸板位置点，基于所述绝缘纸板位置点的曲线平移因子、主曲线拟合常数以及初始聚合度，确定所述绝缘板位置点的预测聚合度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述待确定时刻以及各位置点中的各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度，确定各所述绝缘纸板位置点分别对应的曲线平移因子，包括：
针对每一个所述绝缘纸板位置点，获取所述绝缘纸板位置点的预设活化能、气体常数以及参考温度；
根据所述当前温度、所述预设活化能、所述气体常数以及所述参考温度，确定所述绝缘纸板位置点对应的温度平移因子。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述待确定时刻以及各位置点中的各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度，确定各所述绝缘纸板位置点分别对应的曲线平移因子，包括：
针对每一个所述绝缘纸板位置点，基于所述待确定时刻以及所述绝缘纸板位置点对应的当前温度，确定所述绝缘纸板位置点在所述待确定时刻下的预测吸水量；
获取所述绝缘纸板位置点的参考水分含量和预设影响指数，基于所述参考水分含量、所述预设影响指数以及所述预测吸水量，确定所述绝缘纸板位置点对应的水分平移因子。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述待确定时刻以及所述绝缘纸板位置点对应的当前温度，确定所述绝缘纸板位置点在所述待确定时刻下的预测吸水量，包括：
基于所述绝缘纸板位置点的初始水分扩散系数、预设水分浓度、水分含量衡量常数、温度影响常数、参考环境温度以及当前温度，确定所述绝缘纸板位置点的有效水分扩散系数；
根据所述有效水分扩散系数以及所述待确定时刻，确定所述绝缘纸板位置点在所述待确定时刻下的预测吸水量。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述待确定时刻以及各位置点中的各绝缘纸板位置点分别对应的当前温度，确定各所述绝缘纸板位置点分别对应的曲线平移因子，包括：
针对每一个所述绝缘纸板位置点，获取所述绝缘纸板位置点的气体常数以及平均机械应力强度；
根据所述当前温度、所述气体常数以及所述平均机械应力强度，确定所述绝缘纸板位置点对应的机械应力平移因子。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
针对每一个待确定时刻，基于各所述绝缘纸板位置点在所述待确定时刻下的预测聚合度，对所述变压器结构模型中的各所述绝缘纸板位置点进行渲染，于预设界面展示渲染结果。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-8中任一项所述的变压器绝缘纸聚合度分布确定方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述的变压器绝缘纸聚合度分布确定方法。
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