专利名称：基于核磁共振技术的变压器油老化状态参数的检测方法
技术领域：
本发明涉及一种电力设备工作状况的检测方法，尤其涉及一种变压器老化状态参数的检测方法。
背景技术：
电力变压器是电网的心脏，变压器的安全稳定运行事关重大。对变压器油的老化监控是变压器故障预测预报的重要手段。变压器油中溶解气体分析技术是基于变压器油中溶解气体类型与内部故障的对应关系，以诊断变压器故障类型、故障部位及故障程度的分析技术。然而，目前国内外还没有出现可用于直接检测变压器油中溶解气体含量的相关技术方案，常规的溶解气体分析技术必须将由变压器故障产生的气体从变压器油中脱出，再对脱出气体进行测量，即分成油气分离、混合气体检测两个环节。因此，从变压器油中脱出故障特征气体是快速检测、准确计量的关键和必要前提。现有变压器油中故障特征气体的脱气方法主要包括溶解平衡法(机械振荡法)和真空法(变径活塞泵全脱法)。这两种方法存在结构复杂、需要的辅助设备多、操作手续繁冗、动态气密性保持差等问题，因此误差也相对较大。在混合气体检测环节，通常利用变压器油的物性变化分析变压器故障，其主要采用色谱分析方法，即定期对变压器充油设备的油样进行色谱分析，通过色谱分析研究变压器油析出气体的气相成份和含量情况，判断变压器内部是否存在着过热性故障、严重的局部放电、电弧放电故障等。常用的技术手段包括:I)测量特征气体(H2、C2H2或总烃等)的含量和产气速率，若有一项或几项大于规程规定阈值，则应根据特征气体含量作大致判断；2)测量不同的产气组分-三比值法:通过计算C2H2/C2H4、CH4/H2和C2H4/C2H6的值，构成三对比值，对应不同的编码，根据相关的统计分析结果得出的不同故障类型。现有的色谱分析方法是对变压器油的离析气异常情况进行监测和分析，再据此对变压器绝缘故障结果进行检测和判断，由于该方法本身的特点致使其在故障预测方面存在一定的局限性。首先，色谱分析方法在对组分直接定性分析时，必须用已知物或已知数据与相应的色谱进行对比，或与其他方法(如质谱、光谱)联用，才能获得直接肯定的结果；在定量分析时，常需要用已知物纯样品对检测后输出的信号进行校正。而三比值法中各种气体针对的是变压器本体内的油样，对气体继电器中的油样无效，只有根据气体各组分含量的注意值或气体增长率的注意值有理由判断变压器存在故障时，气体比值才是有效的，对于正常的变压器比值没有意义。同时，三比值法中还存在其他一些不足，比如实际情况中可能出现没有对应比值编码的情况，又如对多故障并发的情况判断能力有限，不能给出多种故障的隶属度，对故障状态反映不全面等等
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种样品用量少、取样过程简单直接、分析速度快、分析精确度高的基于核磁共振技术的变压器油老化状态参数的检测方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种基于核磁共振技术的变压器油老化状态参数的检测方法，所述老化状态参数包括油样粘度η、油样密度D、油样糠醛含量Μ、油样电阻率P中的一种或多种的组合，所述老化状态参数是对含溶解气的变压器油样品直接进行核磁共振波谱分析后检测得到，具体的:所述油样粘度η是通过以下式(I)或式(2)所述关系式获得，
权利要求
1.种基于核磁共振技术的变压器油老化状态参数的检测方法，所述老化状态参数包括油样粘度η、油样密度D、油样糠醛含量M、油样电阻率P中的一种或多种的组合，其特征在于，所述老化状态参数是对含溶解气的变压器油样品直接进行核磁共振波谱分析后检测得到，具体的: 所述油样粘度n是通过以下式(I)或式(2)所述关系式获得，
2.据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述反转恢复法测量变压器油样品的纵向弛豫时间T1的具体操作步骤包括: (O设计脉冲序列满足以下条件:饱和期结束后施加13C180°脉冲进入演化期，演化期结束后施加13C90°进入采样期，累加次数不低于16，弛豫延时大于IOs ； (2)采集信号:对纵向磁化矢量做一系列不同\值的观测，得到一组表征采集信号大小的Mzai)值，i = 0，1,2,3……，由下式(3)对采集的FID信号串幅度按1/ \速率的指数恢复规律拟合，确定出纵向弛豫时间T1值:Mz (tj) =Mz (t0) [1-exp (-!^/T1) ] (3)。
3.据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述CPMG方法测量变压器油样品的横向弛豫时间T2的具体操作步骤包括: (O设计自旋回波脉冲序列满足以下条件:饱和期结束后施加13C90°脉冲进入演化期，演化期反复施加n次13C180°脉冲最后进入采样期，n不低于16，弛豫延时大于IOs ； (2)采集信号:以上述自旋回波脉冲序列为基础，通过观测到自旋回波串的衰减过程来确定横向弛豫时间；当被观测的横向弛豫服从单指数衰减时，得到一组表征回波串信号大小的Meai)值，i = 0，1，2，3……，采集的回波串信号幅度将按1/T2的速率衰减，由下式(4)确定出横向弛豫时间T2值: Me (tj) =Me (t0) exp(4)。
4.据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述二维异核J-分解谱核磁共振分析方法主要是利用二维异核J-分解谱分析油样中各个CHn官能团的含量，具体包括以下步骤: (1)样品预处理:对待测的变压器油样品进行预处理，使变压器油样品溶于有机溶剂，再加入内标物形成有机溶液； (2)设置二维异核J-分解谱实验:采集常规的一维1H谱和反门控去耦13C谱，设定二维异核J-分解谱实验F1维和F2维的谱宽，采集的数据矩阵的大小F2XF1不低于8000X64，累加次数不低于16，弛豫延时大于3s ； (3)样品的核磁共振实验:对待测的变压器油样品进行二维异核J-分解谱实验，所述二维异核J-分解谱实验的脉冲序列设计满足以下条件:在脉冲序列的饱和期不加去耦脉冲，饱和期结束后施加13C90°脉冲进入演化期，演化期中点同时施加中心同步的13C180°和屮180°脉冲，仅在脉冲序列的采样期间在1H通道加组合脉冲去耦； (4)样品分析:根据所述样品的核磁共振实验采集得到变压器油样品的二维异核J-分解谱，所述二维异核J-分解谱的F1维设为13C-1H的J耦合常数，所述二维异核J-分解谱的F2维设为13C的化学位移；根据所述二维异核J-分解谱进行分析，其中不连接H的C-官能团会在F1 = O处附近形成单峰，连接一个H的CH-官能团在F1 = ± IA1Jqi处附近产生双峰，连接两个H的CH2-官能团在F1S-1JmO^Jch处附近形成强度比为1: 2:1的三重峰，连接三个H的CH3-官能团在F1 = ±1/2%Η处附近形成强度比为1:3:3:1的四重峰；对二维异核J-分解谱中各CHn官能团及内标物的谱峰进行体积积分，利用各CHn官能团体积积分值 与内标物的体积积分值进行对比，可定量地检测出待测的混合相油样品中各个CHn官能团的含量。
5.据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(I)中的有机溶剂为氘代氯仿，所述内标物是指1，4- 二氧六环。
6.据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中，F1维和F2维的时间域数据都乘以一个余弦(O - /4)的窗函数，弛豫延时为3s 10s。
7.据权利要求4所述的检测方法，其特征在于:所述步骤(3)中，所述采样期间使用相敏采样模式。
8.据权利要求1 7中任一项所述的检测方法，其特征在于，所述关系模型为下式(5)所示:V = k0v + Ii1vEC] + k2v[CH] + k3v[CH2] + k4v[CH3] (5)； 上式(5)中因变量V表示油样密度D、油样糠醛含量M或油样电阻率P ,ν>ν^2ν^3\k4v分别表示因变量V特定化具体参数后对应模型条件下的各项系数值，[C]、[CH]、[CH2]、[CH3]分别表示二维异核J-分解谱核磁共振分析方法测量变压器油样品得到的各个CHn官能团的摩尔浓度含量。
全文摘要
本发明公开了一种基于核磁共振技术的变压器油老化状态参数的检测方法，老化状态参数包括油样粘度、油样密度、油样糠醛含量、油样电阻率等，该方法是对含溶解气的变压器油样品进行核磁共振波谱分析后检测得到，油样粘度是通过η测得，其中T1、T2分别表示油样的纵/横向弛豫时间；T1是反转恢复法测得，T2是CPMG方法测得；油样密度等其他参数是利用二维异核J-分解谱核磁共振分析方法测量油样中CHn官能团的含量，再根据官能团含量与油样密度等参数之间的关系模型测算得到；CHn中的n=0，1，2，3。本发明的方法具有样品用量少、取样过程简单直接、分析速度快、分析精确度高等优点。
文档编号G01N24/08GK103091345SQ20131001437
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者魏力争, 唐立军, 梁勇超, 彭石林, 刘卫东, 胡睿智 申请人:湖南省电力公司检修公司, 长沙理工大学, 国家电网公司