變壓器油中溶解氣體拉曼光譜數(shù)據(jù)處理方法研究.pdf

1、變壓器作為整個(gè)電力系統(tǒng)中不可或缺的變電設(shè)備，起著極其重要的角色，而應(yīng)用最廣的油浸式變壓器由于特殊的絕緣結(jié)構(gòu)，常因熱、電、老化等影響下，使絕緣油分解并產(chǎn)生CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2、H2這七種氣體，嚴(yán)重影響了油浸式變壓器的絕緣性能，但另一方面這七種氣體為變壓器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)提供研究對(duì)象，以此而發(fā)展起來(lái)的有氣相色譜法、光聲光譜法等氣體分析方法。而拉曼光光譜分析方法是一種不需分離、無(wú)污染的間接分析方法，但因拉曼散射光較弱，易

2、受到外界環(huán)境干擾，所以本文提出以七種故障氣體作為研究對(duì)象的拉曼光譜數(shù)據(jù)處理方法的研究，目的在于減弱微弱拉曼信號(hào)的局限性。
　　本文分析和比較了各計(jì)算方法的原理，確立了基于密度泛函計(jì)算方法的七種故障氣體分子構(gòu)型優(yōu)化及其拉曼光譜振動(dòng)峰分析，完成七種故障氣體的拉曼仿真分析。分析變壓器油實(shí)際環(huán)境、油氣分離的滲透原理及膜的選材，構(gòu)建了油氣滲透循環(huán)裝置；通過(guò)分析拉曼光譜原理和實(shí)驗(yàn)組成配件的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了變壓器油中溶解氣體拉曼光譜檢測(cè)平臺(tái)，完成氣

3、體的拉曼光譜檢測(cè)。本文建立了基于多項(xiàng)式擬合法和Savitzky-Golay多項(xiàng)式平滑法的光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理和基于比較法的自動(dòng)尋峰模型，快速高效的完成拉曼光譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的基本要求。通過(guò)對(duì)拉曼光譜線(xiàn)型的分析，建立基于拉曼頻移、譜峰高和半峰高寬參數(shù)的Voigt線(xiàn)型及其線(xiàn)寬優(yōu)化，并完成基于光譜自動(dòng)尋峰方法的Voigt線(xiàn)型分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明模擬中譜峰高、中心位置等數(shù)據(jù)均與模型輸出數(shù)據(jù)相吻合。最后通過(guò)實(shí)測(cè)七種拉曼光譜與仿真計(jì)算結(jié)果，并結(jié)合七種故障氣體

4、的拉曼頻率的選擇要求確立了H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2的特征拉曼頻率分別為：4155cm-1、2924 cm-1、2954 cm-1、1346 cm-1、1976 cm-1、2142 cm-1、1390 cm-1。對(duì)不同光功率下的甲烷氣體分析表明，同一光頻率下，拉曼頻移不受光功率的影響，但光譜強(qiáng)度會(huì)受到影響。最后通過(guò)外標(biāo)法建立基于譜峰參數(shù)的最小二乘模型，并用甲烷氣體驗(yàn)證了氣體含量、光譜強(qiáng)度和譜峰面積三者之間的