CN117250054A - 基于绝缘材料热解产物分析的电器设备绝缘状态评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法及装置，其中方法包括：通过静态顶空技术对电气设备绝缘材料采集样本；通过气相色谱质谱联用技术对样本进行热解，获得热解气体；从热解气体中选取指标气体；建立基于指标气体浓度与电气设备绝缘件老化特性分析模型；根据热解气体的特征与绝缘材料老化过程的对应关系实现绝缘状态评估检测。采用静态顶空技术处理电气设备绝缘材料，采用气相色谱质谱联用技术分析热解产物；并对热解气体进行理化特性分析，优选出指标气体；建立基于指标气体浓度与电气设备绝缘件老化特性分析模型，基于上述模型实时监测电气设备绝缘件绝缘特性，并对绝缘隐患进行预警。
Description
技术领域
本发明涉及电器设备绝缘状态评估技术领域，具体涉及一种基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法及装置。
背景技术
电气设备绝缘状态检测是对电气设备经济安全运行评估的基础，是融合传统电气设备、传感器技术、自动控制、信号处理等多学科知识的前沿研究方向之一。
目前关于电气设备绝缘状态检测的研究手段主要是局部放电检测。然而局部放电检测有一定局限性，例如化学检测法是通过检测绝缘体分解出来的化学物质的成分和浓度来检测局部放电的状态，在实际应用中需要统一的判断标准，采用人工取样进样的方法，检测结果会受到干扰，而且待测组分大多为微量水平，如果不能在理想条件下完成收集过程，就无法得到精确的分析结果。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法及装置，以解决现有技术中局部放电检测采用化学检测法存在应用困难的问题。
本发明实施例提供了一种基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法，包括：
通过静态顶空技术对电气设备绝缘材料采集样本；
通过气相色谱质谱联用技术对样本进行热解，获得热解气体；
从热解气体中选取指标气体；
建立基于指标气体浓度与电气设备绝缘件老化特性分析模型；
根据热解气体的特征与绝缘材料老化过程的对应关系实现绝缘状态评估检测。
可选地，通过静态顶空技术对电气设备绝缘材料采集样本，包括：
设置对样品瓶的升温速率和加热时间；
在样品瓶内达到气固平衡之后，在载气作用下使用进样针对气体化合物取样，并定量输送至色谱质谱联用仪。
可选地，从热解气体中选取指标气体，包括：
按照唯一性、灵敏性和易检测性的标准对热解气体中的组分进行选取。
可选地，唯一性标准包括：热解气体组分为非空气成分，且在预设温度区间内析出。
可选地，灵敏性标准包括：热解气体组分的气相色谱灵敏度在预设范围内。
可选地，易检测性标准包括：通过理化感应器对热解气体组分的燃爆性和毒害性进行监测。
可选地，电气设备绝缘材料包括：环氧树脂、聚乙烯、交联聚乙烯和聚氯乙烯中的至少一者。
可选地，根据热解气体的特征与绝缘材料老化过程的对应关系实现绝缘状态评估检测，包括：
通过支持向量回归算法获得热解气体的特征与绝缘材料老化过程的对应关系。
指标气体浓度与电气设备绝缘件老化特性的模型为：
其中，G为绝缘件使用寿命，Si为气体固定参数，i表示不同的气体品种，k和h为玻尔兹曼常数和普朗克常数，Bi＝ΔW/k为材料耐热系数，ΔW为热降解反应活化能，T为时间，a为常数，q1为实时的气体浓度值，qi为气体参考浓度，q0为初始气体浓度值。
本发明实施例还提供了一种基于绝缘材料热解产物分析的电气设备绝缘状态评估装置，应用前述的基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法，包括：
电化学传感器或光纤传感器，安装在运行的电气设备中；电化学传感器或光纤传感器对电气设备的指标气体浓度进行实时监测；
其中，电化学传感器或光纤传感器被配置为具有基于指标气体浓度与电气设备绝缘件老化特性建立的分析模型。
本发明实施例的有益效果：
本发明实施例采用静态顶空技术处理电气设备绝缘材料，采用气相色谱质谱联用技术分析热解产物；并对热解气体进行理化特性分析，优选出指标气体；建立基于指标气体浓度与电气设备绝缘件老化特性分析模型；采用电化学或者光学传感器对在线运行的电气设备进行指标气体检测算法模型，基于上述模型实时监测电气设备绝缘件绝缘特性，并对绝缘隐患进行预警，解决了现有技术中化学检测法存在应用的困难的问题。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明实施例中一种基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作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。
本发明实施例提供了一种基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法，如图1所示，包括：
步骤S10，通过静态顶空技术对电气设备绝缘材料采集样本。
在本实施例中，通过静态顶空技术采样可以有效的降低检测***中存在基质干扰成分的可能性，从而消除基质成分对分析结果的影响和对监测仪器的污染，高效的完成被测样品材料的加热处理。
步骤S20，通过气相色谱质谱联用技术对样本进行热解，获得热解气体。
在本实施例中，设置对样品瓶的升温速率和加热时间。在样品瓶内达到气固平衡之后，在载气作用下使用进样针对气体化合物取样，并定量输送至色谱质谱联用仪。
在具体实施例中，采用顶空气象色谱质谱连用技术，分析不同加热温度下环氧树脂、聚乙烯、交联聚乙烯和聚氯乙烯等绝缘样品产物。
步骤S30，从热解气体中选取指标气体。
在本实施例中，热解气体分析结果列表中的气体化合物，大多为非空气成分，因此需要按照唯一性、灵敏性、易检测性的标准，对样品材料受热释放出的气体组分进行优选。
步骤S40，建立基于指标气体浓度与电气设备绝缘件老化特性分析模型。
在本实施例中，通过分析得到每个温度区间对应的指标气体，为隐蔽电气线路基于指标气体的监测技术提供理论基础。
指标气体浓度与电气设备绝缘件老化特性的模型为：
其中，G为绝缘件使用寿命，Si为气体固定参数，i表示不同的气体品种，k和h为玻尔兹曼常数和普朗克常数，Bi＝ΔW/k为材料耐热系数，ΔW为热降解反应活化能，T为时间，a为常数，q1为实时的气体浓度值，qi为气体参考浓度，q0为初始气体浓度值。
步骤S50，根据热解气体的特征与绝缘材料老化过程的对应关系实现绝缘状态评估检测。
在本实施例中，根据步骤S40获得的分析模型，对正在运行的电气设备绝缘材料进行绝缘状态评估检测。
本发明实施例采用静态顶空技术处理电气设备绝缘材料，采用气相色谱质谱联用技术分析热解产物；并对热解气体进行理化特性分析，优选出指标气体；建立基于指标气体浓度与电气设备绝缘件老化特性分析模型；采用电化学或者光学传感器对在线运行的电气设备进行指标气体检测算法模型，基于上述模型实时监测电气设备绝缘件绝缘特性，并对绝缘隐患进行预警，解决了现有技术中化学检测法存在应用的困难的问题。
作为可选的实施方式，唯一性标准包括：热解气体组分为非空气成分，且在预设温度区间内析出。
在本实施例中，每种指标气体都有其对应的析出温度区间，按照析出温度区间对应关系确定指标气体的唯一性。
作为可选的实施方式，灵敏性标准包括：热解气体组分的气相色谱灵敏度在预设范围内。
在本实施例中，指标气体的灵敏度要高，便于及时发现。预设范围根据色谱质谱设备进行设置。
作为可选的实施方式，易检测性标准包括：通过理化感应器对热解气体组分的燃爆性和毒害性进行监测。
在本实施例中，基于每种指标气体的燃爆性、毒害性，有与之对应的理化感应器可以对其进行监测。
作为可选的实施方式，电气设备绝缘材料包括：环氧树脂、聚乙烯、交联聚乙烯和聚氯乙烯中的至少一者。
作为可选的实施方式，根据热解气体的特征与绝缘材料老化过程的对应关系实现绝缘状态评估检测，包括：
通过支持向量回归算法获得热解气体的特征与绝缘材料老化过程的对应关系。
在本实施例中，从环氧树脂、聚乙烯、交联聚乙烯和聚氯乙烯等绝缘材料隐患状态热解性能的分析入手，采用顶空进样器联用气相色谱质谱分析技术，对材料受热析出气体种类和浓度进行分析。使用测试样本作为分析建模的训练数据，挖掘热解气体特征与绝缘老化过程的内在关系。通过支持向量回归等算法揭示所提取的特征与绝缘老化的对应关系，建立基于热解产物分析的电气设备绝缘件绝缘特性预测和算法模型。
本发明实施例还提供了一种基于绝缘材料热解产物分析的电气设备绝缘状态评估装置，应用前述实施例中的基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法，包括：
电化学传感器或光纤传感器，安装在运行的电气设备中；电化学传感器或光纤传感器对电气设备的指标气体浓度进行实时监测；
其中，电化学传感器或光纤传感器被配置为具有基于指标气体浓度与电气设备绝缘件老化特性建立的分析模型。
在本实施例中，利用气象色谱质谱联用技术分析出电气设备绝缘状态指标气体组分，将对这些气体敏感的电化学或者光纤传感器安装于运行的电气设备中，实时监测指标气体浓度以判断电气设备绝缘件的健康状况，基于上述指标气体检测算法模型实时监测电气设备绝缘件的绝缘特性，并对绝缘隐患进行预警。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法，其特征在于，包括：
通过静态顶空技术对电气设备绝缘材料采集样本；
通过气相色谱质谱联用技术对所述样本进行热解，获得热解气体；
从所述热解气体中选取指标气体；
建立基于所述指标气体浓度与电气设备绝缘件老化特性分析模型；
根据所述热解气体的特征与绝缘材料老化过程的对应关系实现绝缘状态评估检测。
2.根据权利要求1所述的基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法，其特征在于，通过静态顶空技术对电气设备绝缘材料采集样本，包括：
设置对样品瓶的升温速率和加热时间；
在所述样品瓶内达到气固平衡之后，在载气作用下使用进样针对气体化合物取样，并定量输送至色谱质谱联用仪。
3.根据权利要求1所述的基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法，其特征在于，从所述热解气体中选取指标气体，包括：
按照唯一性、灵敏性和易检测性的标准对所述热解气体中的组分进行选取。
4.根据权利要求3所述的基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法，其特征在于，所述唯一性标准包括：所述热解气体组分为非空气成分，且在预设温度区间内析出。
5.根据权利要求3所述的基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法，其特征在于，所述灵敏性标准包括：所述热解气体组分的气相色谱灵敏度在预设范围内。
6.根据权利要求3所述的基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法，其特征在于，所述易检测性标准包括：通过理化感应器对所述热解气体组分的燃爆性和毒害性进行监测。
7.根据权利要求1所述的基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法，其特征在于，所述电气设备绝缘材料包括：环氧树脂、聚乙烯、交联聚乙烯和聚氯乙烯中的至少一者。
8.根据权利要求1所述的基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法，其特征在于，根据所述热解气体的特征与绝缘材料老化过程的对应关系实现绝缘状态评估检测，包括：
通过支持向量回归算法获得所述热解气体的特征与绝缘材料老化过程的对应关系。
9.根据权利要求1所述的基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法，其特征在于，指标气体浓度与电气设备绝缘件老化特性的模型为：
其中，G为绝缘件使用寿命，Si为气体固定参数，i表示不同的气体品种，k和h为玻尔兹曼常数和普朗克常数，Bi＝ΔW/k为材料耐热系数，ΔW为热降解反应活化能，T为时间，a为常数，q1为实时的气体浓度值，qi为气体参考浓度，q0为初始气体浓度值。
10.一种基于绝缘材料热解产物分析的电气设备绝缘状态评估装置，应用如权利要求1～9任一所述的基于热解产物分析的电气设备绝缘状态评估方法，其特征在于，包括：
电化学传感器或光纤传感器，安装在运行的电气设备中；所述电化学传感器或所述光纤传感器对所述电气设备的指标气体浓度进行实时监测；
其中，所述电化学传感器或所述光纤传感器被配置为具有基于所述指标气体浓度与电气设备绝缘件老化特性建立的分析模型。
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|---|---|
| CN (1) | CN117250054A (zh) |
-
2023
- 2023-03-23 CN CN202310288781.8A patent/CN117250054A/zh active Pending
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