CN116298221A - 绝缘纸板水分含量及分布的确定方法、装置、设备及介质 - Google Patents

绝缘纸板水分含量及分布的确定方法、装置、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种绝缘纸板水分含量及分布的确定方法、装置、设备及介质。该方法包括：确定预设时间点下变压器内部绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度；根据纸板温度，确定绝缘纸板的水分扩散系数；根据油温度，确定绝缘纸板的饱和水分浓度；根据饱和水分浓度和水分扩散系数，确定预设时间点下绝缘纸板的预设位置处的水分含量及分布。本发明实施例减小了对绝缘纸板水分含量的检测误差，实现了对绝缘纸板各部位水分含量的确定。

Description

绝缘纸板水分含量及分布的确定方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种绝缘纸板水分含量及分布的确定方法、装置、设备及介质。
背景技术
众所周知，变压器内部水分和温度是油纸绝缘老化的决定性因素，绝缘纸板中水分含量每增加0.5％，纤维素绝缘的寿命就会减半，因此，对绝缘纸板的水分含量及分布的监测意义重大。
目前的变压器绝缘纸板水分含量测量方法主要有干燥称重法、卡尔费休滴定法、微波法、红外线法、平衡湿度法和介电测量法等。然而，目前变压器的绝缘纸板水分测量方法均存在误差较大、水分含量的实时检测能力不强等问题，且现有的水分测量方法无法做到对绝缘纸板各部位水分含量的确定。
发明内容
本发明提供了一种绝缘纸板水分含量及分布的确定方法、装置、设备及介质，以减小对绝缘纸板水分含量的检测误差，实现对绝缘纸板各部位水分含量的确定。
根据本发明的一方面，提供了一种绝缘纸板水分含量及分布的确定方法，所述方法包括：
确定预设时间点下变压器内部绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度；
根据所述纸板温度，确定所述绝缘纸板的水分扩散系数；
根据所述油温度，确定所述绝缘纸板的饱和水分浓度；
根据所述饱和水分浓度和所述水分扩散系数，确定预设时间点下所述绝缘纸板的预设位置处的水分含量及分布。
根据本发明的另一方面，提供了一种绝缘纸板水分含量及分布的确定装置，所述装置包括：
温度确定模块，用于确定预设时间点下变压器内部绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度；
水分扩散系数确定模块，用于根据所述纸板温度，确定所述绝缘纸板的水分扩散系数；
饱和水分浓度确定模块，用于根据所述油温度，确定所述绝缘纸板的饱和水分浓度；
水分含量确定模块，用于根据所述饱和水分浓度和所述水分扩散系数，确定预设时间点下所述绝缘纸板的预设位置处的水分含量及分布。
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绝缘纸板水分含量及分布的确定方法。
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绝缘纸板水分含量及分布的确定方法。
本发明实施例方案通过确定预设时间点下变压器内部绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度，根据纸板温度，确定绝缘纸板的水分扩散系数；根据油温度，确定绝缘纸板的饱和水分浓度；根据饱和水分浓度和水分扩散系数，确定预设时间点下绝缘纸板的预设位置处的水分含量。上述技术方案通过确定绝缘纸板的饱和水分浓度和水分扩散系数，并根据饱和水分浓度和水分扩散系数，确定预设时间点下绝缘纸板的预设位置处的水分含量，实现了对任意时间点和绝缘纸板任意位置下的水分含量及分布的确定，减小了对绝缘纸板水分含量的检测误差，提高了水分含量的实时检测能力。
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1是根据本发明实施例一提供的一种绝缘纸板水分含量及分布的确定方法的流程图；
图2是根据本发明实施例二提供的一种绝缘纸板水分含量及分布的确定方法的流程图；
图3是根据本发明实施例三提供的一种绝缘纸板水分含量及分布的确定方法的流程图；
图4是根据本发明实施例四提供的一种绝缘纸板水分含量及分布的确定装置的结构示意图；
图5是实现本发明实施例的绝缘纸板水分含量及分布的确定方法的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1为本发明实施例一提供的一种绝缘纸板水分含量及分布的确定方法的流程图，本实施例可适用于对变压器内部绝缘纸板的水分含量及分布进行实时确定的情况，该方法可以由绝缘纸板水分含量及分布的确定装置来执行，该绝缘纸板水分含量及分布的确定装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该绝缘纸板水分含量及分布的确定装置可配置于电子设备中，如图1所示，该方法包括：
S110、确定预设时间点下变压器内部绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度。
需要说明的是，受限于变压器内部复杂结构，现有的水分含量测量方法误差较大、在线监测实时性不强，无法做到实时监测变压器内部绝缘纸板各部位水分在各时间点下的水分含量及水分分布情况。而本实施例技术方方案可以实现在任意时间、任意位置下，对绝缘纸板的水分含量及分布的准确确定。
其中，预设时间点可以是相关技术人员根据实际需求确定的任意待测量时刻。预设位置可以是绝缘纸板的内部或表面的任意待测量位置。
可以理解的是，在变压器内部的绝缘纸板周围浸有绝缘油。相应的，纸板温度为绝缘纸板的温度；油温度为绝缘纸板周围绝缘油的油温度。
示例性的，可以通过变压器的温度场测量软件或测量工具，对预设时间点下的变压器内部绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度进行测量。
需要说明的是，变压器内部绝缘纸板所处运行环境同时受到电场、温度场、流场和磁场等多物理场的复合作用，若仅考虑温度计算的单场结果会存在较大温度测量误差。因此，为提高确定的绝缘纸板的纸板温度和油温度的准确度，可以综合考虑电场、温度场、流场和磁场等多物理场耦合来计算温度场结果。
在一个可选实施例中，确定预设时间点下变压器内部绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度，包括：根据绝缘纸板的材料参数、绝缘纸板所属变压器环境的电流参数、层流参数、传热参数以及变压器内部结构，确定预设时间点下的绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度。
需要说明的是，变压器内部绝缘纸板的水分扩散过程虽然是瞬态的，但在一定负载运行下，油纸绝缘的温度场可以认为是处于稳定状态的。
示例性的，确定绝缘纸板的材料参数、绝缘纸板所属变压器环境的电流参数、层流参数和传热参数。例如，变压器环境的电压所属低压范围或高压范围等。层流可以是绝缘纸板周围绝缘油的相关参数。变压器内部结构可以是变压器二维模型，具体可以包括变压器内部模型网格部分等。同时，还可以设置稳态求解温度场和流场，暂态求解电场。通过温度场构建软件或模型，基于预先配置的绝缘纸板相关材料参数和变压器环境的电场、温度场、流场和磁场等相关参数，输入预设时间点和绝缘材料的预设位置，输出得到预设时间点下的绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度。
本可选实施例通过绝缘纸板的材料参数、绝缘纸板所属变压器环境的电流参数、层流参数、传热参数以及变压器内部结构，确定预设时间点下的绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度，综合考虑了电场、温度场、流场和磁场等多物理场耦合来计算温度场结果，实现了对变压器环境温度场的真实模拟，提高了对纸板温度和油温度的确定准确度。
S120、根据纸板温度，确定绝缘纸板的水分扩散系数。
需要说明的是，变压器中绝缘油和绝缘纸板的亲水性差异很大，大部分水分被绝缘纸板所吸收，油中通常只占一小部分。因此，需要确定在预设时间点和预设位置的绝缘纸板的水分扩散系数。
示例性的，绝缘纸板的水分扩散系数与绝缘纸板的纸板温度有关，因此可以根据纸板温度，确定绝缘纸板的水分扩散系数。例如可以是通过预先训练得到的扩散系数网络模型确定得到。扩散***网络模型具体可以是通过历史周期下的历史纸板温度、历史时间点和历史位置作为样本训练得到。
为进一步提高对绝缘纸板的水分扩散系数的确定准确度，还可以通过绝缘纸板的初始水分浓度和纸板温度确定得到。
在一个可选实施例中，根据纸板温度，确定绝缘纸板的水分扩散系数，包括：获取绝缘纸板的预设位置处的初始水分浓度；根据初始水分浓度和纸板温度，确定绝缘纸板的水分扩散系数。
其中，初始水分浓度可以是根据变压器出厂试验规定的标准设定的浓度。
示例性的，根据初始水分浓度和纸板温度可以计算在任意时间点和任意位置下的水分扩散系数。其中，绝缘纸板的水分扩散系数可以采用如下方式进行确定。
Figure BDA0003987421210000071
其中，C表示变压器内部绝缘纸板的预设位置的初始水分浓度或水分含量，通常全新投运的变压器内部绝缘纸板的初始水分浓度或水分含量在0.2％～0.5％，本实施例中可以取值为0.35％。D0为初始扩散系数，通常取值为1.34×10-13m2/s。k为衡量水分质量分数的常数，通常取值为0.552。E是温度对水分扩散系数的影响系数，通常取值为8074。T0为参考温度值，通常取值为25℃(298K)；T为纸板温度。相应的，通过上式可以确定在任意时间点，任意位置下的绝缘纸板的水分扩散系数。
S130、根据油温度，确定绝缘纸板的饱和水分浓度。
示例性的，根据油温度，可以确定绝缘纸板的水蒸汽分压；根据水蒸汽分压可以确定绝缘纸板的饱和水分浓度。其中，饱和水分浓度可以是绝缘纸板内的饱和条件下水分浓度。可选的，饱和水分浓度还可以基于预先训练的水分浓度网络模型进行确定得到。其中，水分浓度网络模型可以根据历史周期下的历史油温度作为样本训练集训练得到。
S140、根据饱和水分浓度和水分扩散系数，确定预设时间点下绝缘纸板的预设位置处的水分含量及分布。
示例性的，可以根据饱和水分浓度和水分扩散系数，基于预先构建的水分含量模型，确定预设时间点下的绝缘纸板的预设位置处的水分含量。例如，水分含量模型可以是现有的数学模型，也可以是预先训练得到的网络模型，具体可以采用历史周期下的历史水分浓度和历史水分扩散系数作为样本训练集进行预先训练得到。根据预设时间点下的绝缘纸板的预设位置处的水分含量，可以确定绝缘纸板在任意时间点和任意位置下的水分分布情况。
本发明实施例方案通过确定预设时间点下变压器内部绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度，根据纸板温度，确定绝缘纸板的水分扩散系数；根据油温度，确定绝缘纸板的饱和水分浓度；根据饱和水分浓度和水分扩散系数，确定预设时间点下绝缘纸板的预设位置处的水分含量。上述技术方案通过确定绝缘纸板的饱和水分浓度和水分扩散系数，并根据饱和水分浓度和水分扩散系数，确定预设时间点下绝缘纸板的预设位置处的水分含量，实现了对任意时间点和绝缘纸板任意位置下的水分含量及分布的确定，减小了对绝缘纸板水分含量的检测误差，提高了水分含量的实时检测能力。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种绝缘纸板水分含量及分布的确定方法的流程图，本实施例在上述各技术方案的基础上，进行了优化改进和更深层次的细化完善。
进一步的，将步骤“根据油温度，确定绝缘纸板的饱和水分浓度”细化为“根据油温度，确定绝缘纸板的水蒸汽分压；根据水蒸汽分压和油温度，确定绝缘纸板的饱和水分浓度。”以完善对绝缘纸板的饱和水分浓度的确定方式。
进一步的，将步骤“根据饱和水分浓度和水分扩散系数，确定预设时间点下绝缘纸板的预设位置处的水分含量”细化为“确定绝缘纸板的纸板厚度；根据纸板厚度、饱和水分浓度和水分扩散系数，确定预设时间点下绝缘纸板的预设位置处的水分含量。”以完善对绝缘纸板的水分含量的确定方式。
如图2所示，该方法包括以下具体步骤：
S210、确定预设时间点下变压器内部绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度。
S220、根据纸板温度，确定绝缘纸板的水分扩散系数。
S230、根据油温度，确定绝缘纸板的水蒸汽分压。
需要说明的是，变压器在运行期间内99％的水分存在于绝缘纸板中，但随着变压器运行过程的老化和温度变化，导致水分在油纸之间迁移变化，最终达到动态平衡。因此，需要确定不同油中水分和不同温度下的绝缘纸板水分饱和浓度，而水分饱和浓度与绝缘纸板的水分扩散系数相关。
在一个可选实施例中，根据油温度，确定绝缘纸板的水蒸汽分压，包括：获取绝缘纸板的饱和水蒸汽分压；根据变压器的投运时长，确定绝缘纸板的初始油中水分浓度；根据油温度，确定绝缘纸板的油中水分饱和浓度；根据油中水分饱和浓度、初始油中水分浓度和饱和水蒸汽分压，确定绝缘纸板的水蒸汽分压。
示例性的，绝缘纸板的饱和水蒸汽分压可以通过查表方式获取，具体可以是通过查询温度与饱和水蒸汽分压对照表，根据油温查询相应的饱和水蒸汽分压。
示例性的，根据变压器的投运时长，确定绝缘纸板的初始油中水分浓度。全新投运和历史投运的变压器的绝缘纸板对应的初始油中水分浓度不同。
在一个可选实施例中，根据变压器的投运时长，确定绝缘纸板的初始油中水分浓度，包括：若变压器的投运时长满足预设投运时长条件，则将预设的变压器初始浓度，作为绝缘纸板的初始油中水分浓度；若变压器的投运时长不满足预设投运时长条件，则采用预设的水浓度传感器，监测在预设时间点和预设位置下的油中水分浓度，并将监测到的油中水分浓度，确定为绝缘纸板的初始油中水分浓度。
其中，预设投运时长条件可以由相关技术人员预先设定。例如，预设投运时长条件可以是变压器为全新投运变压器，投运时长为零。
示例性的，若变压器的投运时长满足预设投运时长条件，也即为全新投运的变压器，则将预设的变压器初始浓度，作为绝缘纸板的初始油中水分浓度。其中，新投运的变压器油中初始水分含量一般在10-15uL/L，因此，预设的变压器初始浓度可以设置为12.5uL/L。若变压器的投运时长不满足预设投运时长条件，也即为历史投运的变压器，已投运使用过一段时间，则采用预设的水浓度传感器，监测在预设时间点和预设位置下的油中水分浓度，并将监测到的油中水分浓度，确定为绝缘纸板的初始油中水分浓度。其中，水浓度传感器可以为现场部署的微水传感器。
其中，绝缘纸板的油中水分饱和浓度可以采用如下确定方式进行确定。
Figure BDA0003987421210000101
其中，ppmsat可以为绝缘纸板的油中水分饱和浓度；A和B可以为相关技术人员根据实际经验值或试验值预先设定的常数项。A取值可以为7.42；B的取值可以为1670。T为油温度。
示例性的，根据油中水分饱和浓度、初始油中水分浓度和饱和水蒸汽分压，确定绝缘纸板的水蒸汽分压的方式可以如下。
Figure BDA0003987421210000102
其中，PV为绝缘纸板的水蒸汽分压，用大气压(atm)表示；ppm为初始油中水分浓度；ppmsat为油中水分饱和浓度；Pv.sat为饱和水蒸汽分压。
S240、根据水蒸汽分压和油温度，确定绝缘纸板的饱和水分浓度。
示例性的，根据水蒸汽分压和油温度，确定绝缘纸板的饱和水分浓度的方式可以如下。
Figure BDA0003987421210000103
其中，Cequil为绝缘纸板的饱和水分浓度；PV为水蒸汽分压；T为油温度。
S250、确定绝缘纸板的纸板厚度。
示例性的，绝缘纸板的厚度可以预先由相关技术人员根据变压器的参数直接获取，或者也可以在线实时测量。
S260、根据纸板厚度、饱和水分浓度和水分扩散系数，确定预设时间点下绝缘纸板的预设位置处的水分含量及分布。
需要说明的是，绝缘纸板的水分扩散系数与水分含量之间的关系可以采用菲克第二定律定量描述。具体的，水分扩散系数与水分含量之间的关系可以采用如下方式表示。
Figure BDA0003987421210000111
其中，C表示绝缘纸板水分含量；D表示水分扩散系数。
将水分在变压器油纸间扩散看成是一维扩散，则水分扩散系数与水分含量之间的关系可以采用如下方式表示。
Figure BDA0003987421210000112
其中，x为绝缘纸板的纸板厚度方向上的坐标值。在确定任意时间点、任意位置和任意温度下的绝缘纸板水分含量表达式前，需要针对变压器内部绝缘纸板部位的情况做边界条件设定。因为水分可以从绕阻绝缘纸板的两边进入内部，因此，边界条件可以设置为当处于绝缘纸板边缘时，认为边界水分含量为饱和水分浓度；当处于绝缘纸板厚度的中间位置时，绝缘纸板水分含量为0。
示例性的，根据纸板厚度、饱和水分浓度和水分扩散系数，预设时间点下绝缘纸板的预设位置处的水分含量的确定方式可以如下。
Figure BDA0003987421210000113
其中，l为绝缘纸板的纸板厚度；x为绝缘纸板的纸板厚度方向上的坐标值，也即预设位置；t表示预设时间点；C(x,t)表示在预设时间点、预设位置下的绝缘纸板的水分含量；Cequil表示绝缘纸板的饱和水分浓度；D表示水分扩散系数。
需要说明的是，由于实际情况下变压器绝缘纸板无法布置传感器，因此，通过本实施例的动态推演方式可以确定各时间点各位置的水分含量的结果。
可选的，确定的各时间点下、各位置处的绝缘纸板的水分含量结果可以动态展示在数字孪生场景中，达到实时传感的目的。根据测量得到的绝缘纸板的水分含量及分布情况，可以经过曲面重建的方法，将数据映射到变压器二维实体模型中实时监测参量数据的实时定量可视化。相应的，绝缘纸板值初始由于从大气中吸水、工厂干燥期间的残留水等或多或少的少许水分，初始水分含量取值可以设定为0.35％，报警值可以设定为5％，当水分含量到达报警值时表示变压器内水分较多，必须尽快重新干燥方可继续运行。
本实施例方案通过根据油温度，确定绝缘纸板的水蒸汽分压；根据水蒸汽分压和油温度，确定绝缘纸板的饱和水分浓度，提高了对绝缘纸板的饱和水分浓度的确定准确度。通过确定绝缘纸板的纸板厚度；根据纸板厚度、饱和水分浓度和水分扩散系数，确定预设时间点下绝缘纸板的预设位置处的水分含量，实现了对预设时间点下绝缘纸板的预设位置处的水分含量的准确确定，减小了对绝缘纸板水分含量的检测误差，提高了水分含量的实时检测能力。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种绝缘纸板水分含量及分布的确定方法的流程图。本实施例在以上述实施例为基础上，提供了一种优选实例。
S310、根据绝缘纸板的材料参数、绝缘纸板所属变压器环境的电流参数、层流参数、传热参数以及变压器内部结构，确定预设时间点下的绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度。
S320、获取绝缘纸板的预设位置处的初始水分浓度。
S330、根据初始水分浓度和纸板温度，确定绝缘纸板的水分扩散系数。
其中，绝缘纸板的水分扩散系数采用如下方式进行确定。
Figure BDA0003987421210000131
其中，C表示变压器内部绝缘纸板的预设位置的初始水分浓度或水分含量，通常全新投运的变压器内部绝缘纸板的初始水分浓度或水分含量在0.2％～0.5％，本实施例中可以取值为0.35％。D0为初始扩散系数，通常取值为1.34×10-13m2/s。k为衡量水分质量分数的常数，通常取值为0.552。E是温度对水分扩散系数的影响系数，通常取值为8074。T0为参考温度值，通常取值为25℃(298K)；T为纸板温度。
S340、获取绝缘纸板的饱和水蒸汽分压。
S350、根据变压器的投运时长，确定绝缘纸板的初始油中水分浓度。
S360、根据油温度，确定绝缘纸板的油中水分饱和浓度。
绝缘纸板的油中水分饱和浓度采用如下确定方式进行确定。
Figure BDA0003987421210000132
其中，ppmsat可以为绝缘纸板的油中水分饱和浓度；A和B可以为相关技术人员根据实际经验值或试验值预先设定的常数项。A取值可以为7.42；B的取值可以为1670。T为油温度。
S370、根据油中水分饱和浓度、初始油中水分浓度和饱和水蒸汽分压，确定绝缘纸板的水蒸汽分压。
绝缘纸板的水蒸汽分压的确定方式如下。
Figure BDA0003987421210000133
其中，PV为绝缘纸板的水蒸汽分压，用大气压(atm)表示；ppm为初始油中水分浓度；ppmsat为油中水分饱和浓度；Pv.sat为饱和水蒸汽分压。
S380、根据水蒸汽分压和油温度，确定绝缘纸板的饱和水分浓度。
绝缘纸板的饱和水分浓度的确定方式可以如下。
Figure BDA0003987421210000141
其中，Cequil为绝缘纸板的饱和水分浓度；PV为水蒸汽分压；T为油温度。
S390、确定绝缘纸板的纸板厚度。
S3100、根据纸板厚度、饱和水分浓度和水分扩散系数，确定预设时间点下绝缘纸板的预设位置处的水分含量及分布。
预设时间点下绝缘纸板的预设位置处的水分含量的确定方式可以如下。
Figure BDA0003987421210000142
其中，l为绝缘纸板的纸板厚度；x为绝缘纸板的纸板厚度方向上的坐标值，也即预设位置；t表示预设时间点；C(x,t)表示在预设时间点、预设位置下的绝缘纸板的水分含量；Cequil表示绝缘纸板的饱和水分浓度；D表示水分扩散系数。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种绝缘纸板水分含量及分布的确定装置的结构示意图。本发明实施例所提供的一种绝缘纸板水分含量及分布的确定装置，该装置可适用于对变压器内部绝缘纸板的水分含量及分布进行实时确定的情况，该绝缘纸板水分含量及分布的确定装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，如图4所示，该装置具体包括：温度确定模块401、水分扩散系数确定模块402、饱和水分浓度确定模块403和水分含量确定模块404。其中，
温度确定模块401，用于确定预设时间点下变压器内部绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度；
水分扩散系数确定模块402，用于根据所述纸板温度，确定所述绝缘纸板的水分扩散系数；
饱和水分浓度确定模块403，用于根据所述油温度，确定所述绝缘纸板的饱和水分浓度；
水分含量确定模块404，用于根据所述饱和水分浓度和所述水分扩散系数，确定预设时间点下所述绝缘纸板的预设位置处的水分含量及分布。
本发明实施例方案通过确定预设时间点下变压器内部绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度，根据纸板温度，确定绝缘纸板的水分扩散系数；根据油温度，确定绝缘纸板的饱和水分浓度；根据饱和水分浓度和水分扩散系数，确定预设时间点下绝缘纸板的预设位置处的水分含量。上述技术方案通过确定绝缘纸板的饱和水分浓度和水分扩散系数，并根据饱和水分浓度和水分扩散系数，确定预设时间点下绝缘纸板的预设位置处的水分含量，实现了对任意时间点和绝缘纸板任意位置下的水分含量及分布的确定，减小了对绝缘纸板水分含量的检测误差，提高了水分含量的实时检测能力。
可选的，所述饱和水分浓度确定模块403，包括：
水蒸汽分压确定单元，用于根据所述油温度，确定所述绝缘纸板的水蒸汽分压；
饱和水分浓度确定单元，用于根据所述水蒸汽分压和所述油温度，确定所述绝缘纸板的饱和水分浓度。
可选的，所述水蒸汽分压确定单元，包括：
水蒸汽分压获取子单元，用于获取所述绝缘纸板的饱和水蒸汽分压；
初始油中水分浓度确定子单元，用于根据变压器的投运时长，确定所述绝缘纸板的初始油中水分浓度；
油中水分饱和浓度确定子单元，用于根据所述油温度，确定所述绝缘纸板的油中水分饱和浓度；
水蒸汽分压确定子单元，用于根据所述油中水分饱和浓度、所述初始油中水分浓度和所述饱和水蒸汽分压，确定所述绝缘纸板的水蒸汽分压。
可选的，所述初始油中水分浓度确定子单元，具体用于：
若所述变压器的投运时长满足预设投运时长条件，则将预设的变压器初始浓度，作为所述绝缘纸板的初始油中水分浓度；
若所述变压器的投运时长不满足预设投运时长条件，则采用预设的水浓度传感器，监测在所述预设时间点和所述预设位置下的油中水分浓度，并将监测到的油中水分浓度，确定为所述绝缘纸板的初始油中水分浓度。
可选的，所述水分含量确定模块404，包括：
纸板厚度确定单元，用于确定所述绝缘纸板的纸板厚度；
水分含量确定单元，用于根据所述纸板厚度、所述饱和水分浓度和所述水分扩散系数，确定预设时间点下所述绝缘纸板的预设位置处的水分含量。
可选的，所述水分扩散系数确定模块402，包括：
初始水分浓度获取单元，用于获取所述绝缘纸板的预设位置处的初始水分浓度；
水分扩散系数确定单元，用于根据所述初始水分浓度和所述纸板温度，确定所述绝缘纸板的水分扩散系数。
可选的，所述温度确定模块401，包括：
温度确定单元，用于根据所述绝缘纸板的材料参数、所述绝缘纸板所属变压器环境的电流参数、层流参数、传热参数以及变压器内部结构，确定预设时间点下的所述绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度。
本发明实施例所提供的绝缘纸板水分含量及分布的确定装置可执行本发明任意实施例所提供的绝缘纸板水分含量及分布的确定方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例五
图5示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备50的结构示意图。电子设备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5所示，电子设备50包括至少一个处理器51，以及与至少一个处理器51通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)52、随机访问存储器(RAM)53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51可以根据存储在只读存储器(ROM)52中的计算机程序或者从存储单元58加载到随机访问存储器(RAM)53中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 53中，还可存储电子设备50操作所需的各种程序和数据。处理器51、ROM 52以及RAM 53通过总线54彼此相连。输入/输出(I/O)接口55也连接至总线54。
电子设备50中的多个部件连接至I/O接口55，包括：输入单元56，例如键盘、鼠标等；输出单元57，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元58，例如磁盘、光盘等；以及通信单元59，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元59允许电子设备50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51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51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51执行上文所描述的各个方法和处理，例如绝缘纸板水分含量及分布的确定方法。
在一些实施例中，绝缘纸板水分含量及分布的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58。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 52和/或通信单元59而被载入和/或安装到电子设备50上。当计算机程序加载到RAM 53并由处理器51执行时，可以执行上文描述的绝缘纸板水分含量及分布的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51可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行绝缘纸板水分含量及分布的确定方法。
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。
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)

1.一种绝缘纸板水分含量及分布的确定方法，其特征在于，包括：
确定预设时间点下变压器内部绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度；
根据所述纸板温度，确定所述绝缘纸板的水分扩散系数；
根据所述油温度，确定所述绝缘纸板的饱和水分浓度；
根据所述饱和水分浓度和所述水分扩散系数，确定预设时间点下所述绝缘纸板的预设位置处的水分含量及分布。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述油温度，确定所述绝缘纸板的饱和水分浓度，包括：
根据所述油温度，确定所述绝缘纸板的水蒸汽分压；
根据所述水蒸汽分压和所述油温度，确定所述绝缘纸板的饱和水分浓度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述油温度，确定所述绝缘纸板的水蒸汽分压，包括：
获取所述绝缘纸板的饱和水蒸汽分压；
根据变压器的投运时长，确定所述绝缘纸板的初始油中水分浓度；
根据所述油温度，确定所述绝缘纸板的油中水分饱和浓度；
根据所述油中水分饱和浓度、所述初始油中水分浓度和所述饱和水蒸汽分压，确定所述绝缘纸板的水蒸汽分压。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据变压器的投运时长，确定所述绝缘纸板的初始油中水分浓度，包括：
若所述变压器的投运时长满足预设投运时长条件，则将预设的变压器初始浓度，作为所述绝缘纸板的初始油中水分浓度；
若所述变压器的投运时长不满足预设投运时长条件，则采用预设的水浓度传感器，监测在所述预设时间点和所述预设位置下的油中水分浓度，并将监测到的油中水分浓度，确定为所述绝缘纸板的初始油中水分浓度。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述饱和水分浓度和所述水分扩散系数，确定预设时间点下所述绝缘纸板的预设位置处的水分含量，包括：
确定所述绝缘纸板的纸板厚度；
根据所述纸板厚度、所述饱和水分浓度和所述水分扩散系数，确定预设时间点下所述绝缘纸板的预设位置处的水分含量。
6.根据权利要求1-4所述的方法，其特征在于，所述根据所述纸板温度，确定所述绝缘纸板的水分扩散系数，包括：
获取所述绝缘纸板的预设位置处的初始水分浓度；
根据所述初始水分浓度和所述纸板温度，确定所述绝缘纸板的水分扩散系数。
7.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述确定预设时间点下变压器内部绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度，包括：
根据所述绝缘纸板的材料参数、所述绝缘纸板所属变压器环境的电流参数、层流参数、传热参数以及变压器内部结构，确定预设时间点下的所述绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度。
8.一种绝缘纸板水分含量及分布的确定装置，其特征在于，包括：
温度确定模块，用于确定预设时间点下变压器内部绝缘纸板的预设位置处的纸板温度和油温度；
水分扩散系数确定模块，用于根据所述纸板温度，确定所述绝缘纸板的水分扩散系数；
饱和水分浓度确定模块，用于根据所述油温度，确定所述绝缘纸板的饱和水分浓度；
水分含量确定模块，用于根据所述饱和水分浓度和所述水分扩散系数，确定预设时间点下所述绝缘纸板的预设位置处的水分含量及分布。
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1-7中任一项所述的绝缘纸板水分含量及分布的确定方法。
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1-7中任一项所述的绝缘纸板水分含量及分布的确定方法。
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