【摘 要】
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准确、有效的运行油纸绝缘设备老化状态诊断评估对保障电力设备安全、稳定运行具有重要意义。现有研究表明:油纸绝缘老化拉曼光谱特征明显。论文在课题组前期研究的基础上,基于油纸绝缘老化拉曼光谱诊断,建立机器学习模型,直接基于绝缘油拉曼光谱特征评估油纸绝缘老化程度;针对不同电压等级、不同结构的油纸绝缘设备,考虑不同油纸比例对油纸绝缘老化诊断的影响,建立了不同油纸比例绝缘拉曼光谱老化诊断模型,并对不同油纸比例
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准确、有效的运行油纸绝缘设备老化状态诊断评估对保障电力设备安全、稳定运行具有重要意义。现有研究表明:油纸绝缘老化拉曼光谱特征明显。论文在课题组前期研究的基础上,基于油纸绝缘老化拉曼光谱诊断,建立机器学习模型,直接基于绝缘油拉曼光谱特征评估油纸绝缘老化程度;针对不同电压等级、不同结构的油纸绝缘设备,考虑不同油纸比例对油纸绝缘老化诊断的影响,建立了不同油纸比例绝缘拉曼光谱老化诊断模型,并对不同油纸比例下拉曼特征进行修正,建立了改进诊断模型。论文的主要工作及取得的成果主要有:（1）利用分子仿真软件,构造了绝缘油和绝缘纸的分子模型,利用分子模拟仿真分析不同油纸比例条件下纤维素的反应过程;建立了10:1、15:1、20:1三种油纸比例下的仿真模型,在不同温度下进行了反应分子动力学仿真,从仿真的角度分析了不同油纸比例下主要产物的变化规律。（2）开展了10:1、11.67:1、13.33:1、15:1、16.67:1、18.33:1、20:1七种不同油纸比例下的热老化试验,获取了油纸绝缘老化样本。通过传统方法测量了热老化过程中各种老化产物,分析了绝缘纸聚合度、油中溶解糠醛等常规诊断特征量与油纸比例的关系和变化规律。通过扫描电镜测量了不同老化程度和油纸比例下绝缘纸的表面形貌。实验证明,油纸比例对绝缘纸的老化没有影响,但对通过绝缘油进行油纸绝缘老化诊断结果有较大影响。（3）基于团队自主研发的便携式油纸绝缘老化拉曼光谱仪,分析了不同油纸比例和不同老化阶段下油纸绝缘样本的拉曼光谱,基于生成对抗网络和长短时记忆网络对数据库进行了扩充,以扩充拉曼光谱数据库,解决了样本间不平衡问题;根据OOB数据和GINI系数,采用随机森林算法计算了各特征重要性并进行了特征筛选,得到了筛选后的12个特征。（4）基于提取的特征,以油纸比例10:1为修正基准定义了修正系数,以12个特征的变化规律为标准,进一步筛选出6个特征用于修正模型的建立;结合不同油纸比例下油中溶解的物质变化规律,对修正系数进行了二元拟合。构建了多分类支持向量机油纸绝缘老化状态诊断模型,运用网格搜索法对诊断模型进行了优化,以油纸比例为10:1条件下的光谱数据为基础,训练出了具有良好诊断性能的油纸绝缘老化诊断模型。用修正前和修正后的数据分别对模型分类效果进行了验证,验证了该修正方法可以较好的消除基于拉曼光谱的针对不同油纸比例对油纸绝缘老化诊断带来的影响。基于油纸绝缘拉曼光谱,不同油纸比例对油纸绝缘老化诊断有较大影响,论文提出的修正模型可以较好地修正油纸比例变化带来的诊断误差,具有良好的应用前景。
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