变压器作为电能传输的关键设备,对电力系统的安全运行意义重大。变压器中的变压器油具有良好的绝缘作用,可以阻止电弧和电晕放电,并耗散变压器热量。变压器发生故障时,油中会析出气体,分析气体的种类和含量可以作为故障的判断依据,尤其是过热性、电弧性和绝缘破坏性故障。传统的气体检测方法为气相色谱法,但存在速度较慢,成本较高和无法实现实时在线检测等缺点。为了在结构简单且经济高效的装置上灵敏地检测变压器油中的气体含量,本文提出了一种基于光强传播方程定量测量变压器油光学参数的新方法:当变压器发生故障时,油中析出气体形成气泡,使用实时显微相机,在视场扫描过程中,可以同时捕获油中气泡的欠焦和过焦图像。由于气泡的存在,使得油的局部折射率发生改变,从而导致相位值也发生改变。通过分析相位值的大小,可以区别出变压器油中的气泡。实验对三种变压器油样进行检测:新变压器油、可用的变压器油和不可用的变压器油,实验结果表明,该算法能较好地恢复气泡的真实相位。通过求解光强传播方程进行相位恢复后,利用经典的阈值算法,根据气泡的相位来识别气泡。气泡相位图可以确定气泡所占像素的区域面积,气泡的相位值和变压器油的折射率可以求解出气泡的高度,对气泡的面积和高度进行积分即可得到气泡的体积,从而算出油气比。计算得到三种类型变压器油的平均单个气泡面积分别为213.87μm~2、228.81μm~2和187.97μm~2,平均单个气泡体积分别为99.23μm~3、106.08μm~3和112.70μm~3,对于新变压器油样,油气体积比始终在4×10~7以上,对于可用的变压器油样品,油气比显著降低,但仍高于5×10~6,但对于不可用的变压器油样本数,油气比始终低于5×10~6,可以根据变压器油的油气体积比来评价其质量。本文所提出的方法能够成功地判断变压器油的质量,并具有操作快速和成本低等优点,因此为变压器油质的预测和诊断提供了一种新的解决方案。