[发明专利]应用多频超声技术检测变压器油理化性能的系统及方法

说明书

本发明涉及一种应用多频超声技术检测变压器油理化性能的系统及方法，属于变压器油老化程度检测领域。该方法通过建立不同频率超声波在变压器油中的传播特性参数与变压器油理化性能参数之间的关联，从而建立变压器油理化性能参数的检测系统。其中，采用改进的灰狼算法优化反向传播神经网络的权值和函数参数，再训练改进后的神经网络，从而建立检测系统快速准确地获取变压器油理化性能参数。本发明能够实现无损检测，同时最大程度上避免外部环境对检测结果的干扰。

技术领域

本发明属于变压器油老化程度检测领域，涉及一种基于多频超声技术的变压器油理化性能检测方法及系统。

背景技术

随着智能化电网规模的逐步扩大，对电网的供电质量和安全可靠运行的要求也越来越高。变压器作为电力系统中最核心的设备之一，承担着整个电网的输变电任务，其稳定的运行状态关乎到电力系统的安全运行。目前，电网中的电力变压器多为油浸式电力电压器，而变压器油是油浸式电力变压器中不可或缺的一部分，在变压器运行过程中主要起绝缘、散热冷却及消弧作用。但是，在日常运行过程中，变压器油会受到光、热、氧、机械及各种环境因素的影响而导致各项性能指标逐步劣化，严重时还会造成变压器设备损坏或烧毁等重大事故，危害整个供电系统的安全和可靠运行。因此，对变压器油进行检测，以便及时发现油质劣化和绝缘性能下降等问题，进而对变压器进行过滤或更换，对保证变压器的安全稳定运行具有重大意义。

目前电力行业对变压器油的检测方法还是以红外光谱和气相色谱法居多，通过一定的方法对变压器油的理化性质进行检测，但是气相色谱法易受到温度等环境因素的干扰，对检测的结果会产生一定的影响，而激光吸收光谱法的光源强度较弱，测量精度较低。

近来，电力行业对变压器油的理化性质的检测主要是采用各电气绝缘参数的检测设备对表征变压器油质量的各电气绝缘参数进行单独检测。虽然达到了检测的准确性，但每一个参数需要不同的检测设备，导致检测过程繁琐并且设备昂贵增加了检测的经济成本。此外，该方法需要将油样从运行中的变压器中取出并送往外部实验室进行检测，所以存在取样及保存易污染等问题。

因此，亟需一种受干扰较小，能够实现无损检测的变压器油检测系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于多频超声技术的变压器油理化性能检测方法及系统，在保证检测的准确率的同时，能够实现无损检测。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种应用多频超声技术检测变压器油理化性能的方法，具体包括以下步骤：

S1：获取变压器油中的超声波传播特性参数；

S2：将获取的超声波传播特性参数和变压器油理化性质参数的实际值作为训练样本，利用IGWO-BPNN算法对样本进行训练，建立变压器油理化性能参数的IGWO-BPNN检测模型；其中，IGWO-BPNN算法是采用改进的灰狼算法(IGWO)优化反向传播神经网络(BPNN)的权值和函数参数；

S3：利用IGWO-BPNN检测模型对每次检测获取的数据进行分析，并给出变压器油理化性能参数的检测结果。

进一步，步骤S2中，多频超声波检测技术原理：超声波在介质中传播时，能量会随着传播距离的增加而逐渐减弱，在非均匀介质中传播时，衰减主要是散射衰减和吸收衰减。超声波在非均匀介质中传播时总的衰减系数α可近似为

其中，α_η为吸收衰减系数；α_s为散射衰减系数；f为超声波频率；c为超声波传播速度；ρ为液体介质密度；η为黏滞系数；将散射粒子近似看作刚性小球，r为小球半径；n为单位体积内散射粒子数目。