一种用于绝缘纸光谱的水分影响因素校正方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种的用于绝缘纸光谱的水分影响因素校正方法及系统，获取校正前的绝缘纸光谱数据X

【技术实现步骤摘要】
一种用于绝缘纸光谱的水分影响因素校正方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力设备故障诊断
，特别是涉及一种用于绝缘纸光谱的水分影响因素校正方法及系统。

技术介绍

[0002]大型油浸式电力变压器作为电网中的关键设备，其良好的状态保证了电网的安全可靠运行。油纸绝缘是大型油浸式电力变压器内部的主要绝缘结构，随着运行时间的增加，会在电、热等多种应力的作用下发生老化。
[0003]油纸绝缘由绝缘纸与绝缘油构成，其中绝缘油的老化是可逆的，并且可以在设备运行过程中进行再处理或者更换；而绝缘纸的老化是不可逆的，且难以更换。因此绝缘纸的状态直接关系到变压器的整体绝缘状态。
[0004]通常地，聚合度被用来表征绝缘纸的老化程度，目前已有多种方法可以实现对绝缘纸聚合度的预测，其中近红外光谱技术因其快速、无损的优势在绝缘纸聚合度定量评估领域获得了广泛应用。但是该方法仍然存在缺陷：在对绝缘纸样品进行光谱采集时，由于样品长时间暴露在空气中，样品的含水量会显著增加；而绝缘纸样品中的水分会使光谱发生畸变，导致评估结果的准确性降低，阻碍了该技术的进一步应用。
[0005]目前在绝缘纸老化状态光谱评估领域中尚无有效的水分因素校正方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种用于绝缘纸光谱的水分影响因素校正方法及系统，去除由水分因素波动而造成的光谱变化，有效提升了绝缘纸聚合度的预测精度。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种用于绝缘纸光谱的水分影响因素校正方法，所述方法包括：
[0009]获取校正前的绝缘纸光谱数据X
w
；所述校正前的绝缘纸光谱数据X
w
包括：干燥绝缘纸样品的光谱数据x0和不同含水状态的绝缘纸样品的光谱数据X；
[0010]根据所述干燥绝缘纸样品的光谱数据x0和所述不同含水状态的绝缘纸样品的光谱数据X，利用差值法进行处理，得到干燥绝缘纸样品与不同含水状态的绝缘纸样品的差异矩阵D；
[0011]分解所述干燥绝缘纸样品与不同含水状态的绝缘纸样品的差异矩阵D，得到相应的特征矩阵G，并根据所述特征矩阵G计算得到水分影响矩阵Q；
[0012]将所述水分影响矩阵Q进行转换，得到转换矩阵P；
[0013]根据所述校正前的绝缘纸光谱数据X
w
和所述转换矩阵P，利用校正方法得到校正后的绝缘纸光谱数据X
pre
。
[0014]可选的，所述根据所述干燥绝缘纸样品的光谱数据x0和所述不同含水状态的绝缘纸样品的光谱数据X，利用差值法进行处理，得到干燥绝缘纸样品与不同含水状态的绝缘纸样品的差异矩阵D，具体包括：
[0015]获取所述校正前的绝缘纸光谱数据X
w
；
[0016]利用卷积平滑处理模型对每个绝缘纸光谱数据t
raw
＝[t1,t2…
t
p
]进行卷积平滑处理，得到光谱吸光度的真实值x
n
＝[x
n1
,x
n2
…
x
np
]；其中，x
l
为处理后第l个点的光谱吸光度值，m为平滑窗口的宽度，p
s
为平滑窗口中第s点的平滑系数，t
l+s
为处理前第l+s个点的光谱吸光度值，n为绝缘纸样品的数量，t
p
表示第p个波长点的吸光度值；
[0017]提取所述干燥绝缘纸样品的光谱数据x0和所述不同含水状态的绝缘纸样品的光谱数据X；所述不同含水状态的绝缘纸样品的数量为n
‑
1；
[0018]利用第一处理模型对所述干燥绝缘纸样品的光谱数据x0和所述不同含水状态的绝缘纸样品的光谱数据X进行处理，得到所述干燥绝缘纸样品与不同含水状态的绝缘纸样品的差异矩阵D。
[0019]可选的，所述分解所述干燥绝缘纸样品与不同含水状态的绝缘纸样品的差异矩阵D，得到相应的特征矩阵G，并对所述特征矩阵G进行处理得到水分影响矩阵Q，具体包括：
[0020]利用第一转换模型对所述干燥绝缘纸样品与不同含水状态的绝缘纸样品的差异矩阵D进行转换，得到对称矩阵S；
[0021]将对称矩阵S的前三个特征向量构成特征矩阵G；
[0022]利用第二处理模型Q＝G*(G
T
*G)
‑1G
T
对所述特征矩阵G进行处理，得到水分影响矩阵Q。
[0023]可选的，利用第二转换模型P＝I
‑
Q对所述水分影响矩阵Q进行转换，得到所述转换矩阵P；其中，I为单位矩阵。
[0024]可选的，利用校正模型X
pre
＝X
w
*P对所述校正前的绝缘纸光谱数据X
w
和所述转换矩阵P进行校正，得到校正后的绝缘纸光谱数据X
pre
。
[0025]一种用于绝缘纸光谱的水分影响因素校正系统，所述系统包括：
[0026]数据获取模块，用于获取校正前的绝缘纸光谱数据X
w
；所述校正前的绝缘纸光谱数据X
w
包括：干燥绝缘纸样品的光谱数据x0和不同含水状态的绝缘纸样品的光谱数据X；
[0027]差值处理模块，用于根据所述干燥绝缘纸样品的光谱数据x0和所述不同含水状态的绝缘纸样品的光谱数据X，利用差值法进行处理，得到干燥绝缘纸样品与不同含水状态的绝缘纸样品的差异矩阵D；
[0028]分解模块，用于分解所述干燥绝缘纸样品与不同含水状态的绝缘纸样品的差异矩
阵D，得到相应的特征矩阵G，并根据所述特征矩阵G计算得到水分影响矩阵Q；
[0029]转换模块，用于将所述水分影响矩阵Q进行转换，得到转换矩阵P；
[0030]校正模块，用于根据所述校正前的绝缘纸光谱数据X
w
和所述转换矩阵P，利用校正方法得到校正后的绝缘纸光谱数据X
pre
。
[0031]可选的，利用数据获取模块获取所述校正前的绝缘纸光谱数据X
w
；
[0032]可选的，所述差值处理模块具体包括：
[0033]卷积平滑处理单元，用于利用卷积平滑处理模型对每个绝缘纸光谱数据t
raw
＝[t1,t2…
t
p
]进行卷积平滑处理，得到处理后的光谱吸光度值x
n
＝[x
n1
,x
n2
…
x
np
]；其中，x
l
为处理后第l个点的光谱吸光度值，m为平滑窗口的宽度；p
s
为平滑窗口中第s点的平滑系数，t
l+s
为处理前第l+s个点的光谱吸光度值，n为绝缘纸样品的数量，t
p
表示第p个波长点的吸光度值；
[0034]数据提取单元，用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于绝缘纸光谱的水分影响因素校正方法，其特征在于，所述方法包括：获取校正前的绝缘纸光谱数据X
w
；所述校正前的绝缘纸光谱数据X
w
包括：干燥绝缘纸样品的光谱数据x0和不同含水状态的绝缘纸样品的光谱数据X；根据所述干燥绝缘纸样品的光谱数据x0和所述不同含水状态的绝缘纸样品的光谱数据X，利用差值法进行处理，得到干燥绝缘纸样品与不同含水状态的绝缘纸样品的差异矩阵D；分解所述干燥绝缘纸样品与不同含水状态的绝缘纸样品的差异矩阵D，得到相应的特征矩阵G，并根据所述特征矩阵G计算得到水分影响矩阵Q；将所述水分影响矩阵Q进行转换，得到转换矩阵P；根据所述校正前的绝缘纸光谱数据X
w
和所述转换矩阵P，利用校正方法得到校正后的绝缘纸光谱数据X
pre
。2.根据权利要求1所述的用于绝缘纸光谱的水分影响因素校正方法，其特征在于，所述根据所述干燥绝缘纸样品的光谱数据x0和所述不同含水状态的绝缘纸样品的光谱数据X，利用差值法进行处理，得到干燥绝缘纸样品与不同含水状态的绝缘纸样品的差异矩阵D，具体包括：获取所述校正前的绝缘纸光谱数据X
w
；利用卷积平滑处理模型对每个绝缘纸光谱数据t
raw
＝[t1,t2…
t
p
]进行卷积平滑处理，得到光谱吸光度的真实值x
n
＝[x
n1
,x
n2
…
x
np
]；其中，x
l
为第l个点的光谱吸光度的真实值，m为平滑窗口的宽度；p
s
为平滑窗口中第s点的平滑系数，t
l+s
为处理前第l+s个点的光谱吸光度值，n为绝缘纸样品的数量，t
p
表示第p个波长点的吸光度值；提取所述干燥绝缘纸样品的光谱数据x0和所述不同含水状态的绝缘纸样品的光谱数据X；所述不同含水状态的绝缘纸样品的数量为n
‑
1；利用第一处理模型对所述干燥绝缘纸样品的光谱数据x0和所述不同含水状态的绝缘纸样品的光谱数据X进行处理，得到所述干燥绝缘纸样品与不同含水状态的绝缘纸样品的差异矩阵D。3.根据权利要求1所述的用于绝缘纸光谱的水分影响因素校正方法，其特征在于，所述分解所述干燥绝缘纸样品与不同含水状态的绝缘纸样品的差异矩阵D，得到相应的特征矩阵G，并对所述特征矩阵G进行处理得到水分影响矩阵Q，具体包括：利用第一转换模型对所述干燥绝缘纸样品与不同含水状态的绝缘纸样品的差异矩阵D进行转换，得到对称矩阵
S；将对称矩阵S的前三个特征向量构成特征矩阵G；利用第二处理模型Q＝G*(G
T
*G)
‑1G
T
对所述特征矩阵G进行处理，得到水分影响矩阵Q。4.根据权利要求1所述的用于绝缘纸光谱的水分影响因素校正方法，其特征在于，利用第二转换模型P＝I
‑
Q对所述水分影响矩阵Q进行转换，得到所述转换矩阵P；其中，I为单位矩阵。5.根据权利要求1所述的用于绝缘纸光谱的水分影响因素校正方法，其特征在于，利用校正模型X
pre
＝X
w
*P对所述校正前的绝缘纸光谱数据X
w
和所述转换矩阵P进行校正，得到校正后的绝缘纸光谱数据X
p...

【专利技术属性】
技术研发人员：李元，张文博，李含，张大宁，张冠军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：