102
Методические основы экспресс-
определения кислотного числа
жидкого диэлектрика
П
о
материалам
IV
Научно
-
практической
конференции
«
КОНТРОЛЬ
ТЕХНИЧЕСКОГО
СОСТОЯНИЯ
ОБОРУДОВАНИЯ
ОБЪЕКТОВ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
»
УДК
621.311
Представлены
впервые
разработанные
методические
основы
определения
кислотного
числа
экспресс
-
методом
.
С
целью
повышения
достоверности
полуколичественного
опре
-
деления
кислотного
числа
экспресс
-
методом
продемонстрировано
применение
рекомен
-
дательной
модели
на
основе
наивного
байесовского
классификатора
с
применением
соответствующих
показателей
в
системе
RGB.
Высогорец
С
.
П
.,
к
.
т
.
н
.,
главный
специ
-
алист
службы
эксплу
-
атации
Департамента
технического
обслужи
-
вания
и
ремонтов
ПАО
«
МРСК
Северо
-
Запада
»
Горец
И
.
А
.,
НИУ
«
ВШЭ
СПб
»
Ключевые
слова
:
оценка
,
трансформа
-
торное
масло
,
экс
-
пресс
-
метод
Keywords:
evaluation, transformer
oil, rapid method
ДИАГНОСТИКА
И МОНИТОРИНГ
ВВЕДЕНИЕ
В
лияние
окислительных
про
-
цессов
,
происходящих
в
транс
-
форматорном
масле
,
и
об
-
разующихся
в
нем
продуктов
старения
на
состояние
твердой
изоля
-
ции
,
влияющих
,
в
конечном
итоге
,
на
ее
электроизоляционные
характери
-
стики
и
долговечность
,
раскрыто
в
ра
-
боте
[1].
Своевременное
и
достаточное
удаление
продуктов
старения
из
масла
с
последующим
восстановлением
его
ресурса
позволяет
поддерживать
ха
-
рактеристики
изоляции
силовых
транс
-
форматоров
стабильными
и
надеж
-
ными
.
Показатель
«
кислотное
число
»
(
КЧ
)
является
ключевым
маркером
про
-
цессов
старения
масла
,
позволяющим
с
высокой
степенью
достоверности
оценивать
изменение
его
ресурса
[1],
а
соответственно
и
изменение
качества
масла
в
ходе
регенерационных
работ
.
Значительная
доля
работ
по
восста
-
новлению
ресурса
масла
проводится
по
месту
установки
электрооборудования
(
в
«
полевых
»
условиях
,
значительной
удаленности
от
стационарных
химиче
-
ских
лабораторий
),
в
связи
с
чем
воз
-
никает
потребность
в
разработке
экс
-
пресс
-
методов
оперативного
контроля
качества
регенерационных
работ
,
что
несомненно
скажется
на
повышении
эф
-
фективности
ремонтной
деятельности
.
РАЗРАБОТКА
МЕТОДИЧЕСКИХ
ОСНОВ
ЭКСПРЕСС
-
МЕТОДА
ПОЛУКОЛИЧЕСТВЕННОГО
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
КЧ
За
основу
для
разработки
экспресс
-
ме
-
тода
определения
КЧ
принята
методи
-
ка
[2].
Принятая
методика
[2]
является
аттестованной
,
широко
применяемой
на
объектах
электроэнергетики
и
пред
-
усматривает
определение
КЧ
методом
объемного
титрования
(
титриметриче
-
ский
метод
)
с
применением
индикатора
щелочного
голубого
.
Задачей
разрабатываемого
экспресс
-
метода
является
полуколичественная
(
тестовая
)
оценка
показателя
качества
КЧ
.
Для
оценки
результатов
тестового
измерения
предусмотрено
применение
категориальной
оценки
: «
менее
уста
-
новленного
значения
»
и
/
или
«
более
установленного
значения
»
в
анализиру
-
емых
диапазонах
: 0,02
мгКОН
/
г
и
менее
;
0,02–0,03
мгКОН
/
г
; 0,03–0,05
мгКОН
/
г
и
0,05–0,1
мгКОН
/
г
.
Диапазоны
подобра
-
ны
с
учетом
эксплуатационной
необхо
-
димости
.
Для
реализации
экспресс
-
метода
разработан
перечень
и
состав
необхо
-
димых
растворов
,
алгоритм
проведе
-
ния
измерений
,
порядок
интерпретации
данных
.
Оценка
результата
измерения
происходит
на
основе
перехода
окраски
раствора
,
согласно
принятых
правил
.
Экспериментальные
измерения
проб
трансформаторных
масел
проводились
на
базе
химической
лаборатории
ПАО
«
МРСК
Северо
-
Запада
» «
Комиэнер
-
го
».
Ключевыми
задачами
эксперимен
-
тальных
исследований
были
опреде
-
лены
:
–
разработка
методических
основ
опре
-
деления
показателя
КЧ
транс
форма
-
103
торного
масла
экспресс
-
методом
:
определение
условий
и
алгоритма
проведения
измерений
,
перечня
необходимых
реактивов
,
порядка
оценки
результатов
измерений
;
–
поиск
зависимости
изменения
компонентного
состава
окраски
реакционной
смеси
согласно
модели
RGB
от
измеренного
значения
КЧ
.
В
ходе
проведенных
исследований
было
установ
-
лено
,
что
для
ряда
масел
,
имеющих
исходную
интен
-
сивную
окраску
,
отсутствует
четкий
переход
цветов
,
затрудняющий
определение
конечной
точки
титрова
-
ния
/
определение
категории
оценки
.
С
целью
обеспечения
более
заметного
перехода
окраски
индикатора
в
ходе
титриметрического
ана
-
лиза
был
подобран
смешанный
индикатор
:
щелоч
-
ной
голубой
+
куркумин
.
В
качестве
обоснования
выбора
индикаторов
послужило
следующее
[3]:
щелочной
голубой
име
-
ет
интервал
рН
перехода
окраски
(
в
водных
рас
-
творах
)
от
рН
9,4 (
голубая
)
до
рН
14,0 (
красная
);
куркумин
имеет
первый
интервал
рН
перехода
окраски
(
в
водных
растворах
)
от
рН
7,4 (
желтая
)
до
рН
9,2 (
буро
-
красная
),
а
второй
интервал
рН
пере
-
хода
окраски
индикатора
(
в
водных
растворах
):
от
рН
10,2 (
буро
-
красная
)
до
рН
11,8 (
оранжево
-
жел
-
тая
) (
рисунок
1).
Принимая
во
внимание
,
что
при
смешении
ос
-
новных
цветов
желтого
и
синего
образуется
состав
-
ленный
зеленый
цвет
[4],
было
выдвинуто
предпо
-
ложение
,
что
желтая
окраска
индикатора
куркумина
в
сочетании
с
голубой
окраской
индикатора
щелоч
-
ного
голубого
в
смеси
с
маслом
будет
усиливать
зеленые
цвета
раствора
.
Вместе
с
этим
,
при
одно
-
моментном
применении
вышеуказанной
пары
инди
-
каторов
ожидалось
,
что
желтая
окраска
индикато
-
ра
куркумина
в
кислой
среде
не
должна
оказывать
влияния
на
исходную
окраску
анализируемой
смеси
,
учитывая
исходный
желтый
цвет
масла
.
Соответственно
,
при
приближении
к
точке
эквива
-
лентности
ожидаемо
,
что
куркумин
раньше
щелоч
-
ного
голубого
начнет
придавать
красно
-
коричневую
окраску
смеси
,
а
затем
усиливать
красную
окраску
щелочного
голубого
.
Таким
образом
,
использование
дополнительного
индикатора
куркумина
позволит
сделать
зеленый
от
-
тенок
окраски
более
выраженным
,
а
наблюдаемое
более
явное
исчезновение
зеленого
оттенка
считать
достижением
конечной
точки
титрования
,
то
есть
визу
-
ального
обнаружения
момента
полной
нейтрализации
,
позволяющий
отнести
анализируемое
масло
к
соответ
-
ствующему
заданному
диапазону
значений
КЧ
.
РЕЗУЛЬТАТЫ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
В
ходе
экспериментальных
исследований
было
проведено
измерение
54
проб
трансформаторных
масел
с
различным
значением
КЧ
(
рисункок
2).
Ре
-
зультаты
измерений
сгруппированы
по
четырем
диа
-
пазонам
анализируемых
значений
КЧ
: 0,02
мгКОН
/
г
и
менее
; 0,02–0,03
мгКОН
/
г
; 0,03–0,05
мгКОН
/
г
;
0,05–0,10
мгКОН
/
г
.
По
результатам
проведенных
измерений
пред
-
усмотрено
формирование
вывода
о
соответствии
КЧ
одному
из
заданных
диапазонов
.
Одним
из
спо
-
собов
полуколичественного
определения
КЧ
в
ходе
экспресс
-
анализа
является
визуальное
обнаружение
момента
полной
нейтрализации
всех
кислот
в
анали
-
зируемой
пробе
масла
,
позволяющий
отнести
анали
-
зируемую
пробу
к
соответствующему
заданному
диа
-
пазону
значений
КЧ
.
Для
визуальной
оценки
результатов
измерений
КЧ
экспресс
-
методом
предлагается
следующая
ин
-
терпретация
результатов
(
рисунок
2,
таблица
1):
–
если
окраска
раствора
в
анализируемой
пробир
-
ке
с
аликвотой
пробы
сохраняет
основной
цвет
/
оттенок
(
зеленый
с
оттенками
)
и
значимо
не
отли
-
чается
от
цвета
/
оттенка
пробирки
с
раствором
сравнения
(
зеленый
с
оттенками
)
это
означает
,
б
)
10,2
9,2
7,4
0
11,8
14
a)
14
9,4
0
Рис
. 1.
Цветовая
шкала
перехода
окраски
раствора
в
зависимости
от
значения
рН
среды
:
а
)
для
индикатора
щелочного
голубого
;
б
)
для
индикатора
куркумина
a)
КЧ
= 0,03
КЧ
= 0
КЧ
= 0,02
КЧ
= 0,05
КЧ
= 0,10
б
)
КЧ
= 0,03
КЧ
= 0
КЧ
= 0,02
КЧ
= 0,05
КЧ
= 0,10
в
)
КЧ
= 0,03
КЧ
= 0
КЧ
= 0,02
КЧ
= 0,05
КЧ
= 0,10
г
)
КЧ
= 0,03
КЧ
= 0
КЧ
= 0,02
КЧ
= 0,05
КЧ
= 0,10
Рис
. 2.
Изменение
цвета
реакционной
смеси
при
анализе
проб
трансформаторного
масла
с
различным
значением
кислотного
числа
:
а
)
видимый
переход
окраски
в
диапа
-
зоне
значений
КЧ
—
не
более
0,02
мгКОН
/
г
(
измеренное
значение
— 0,0003
мгКОН
/
г
);
б
)
видимый
переход
окраски
в
диапазоне
значений
КЧ
, 0,02–0,03
мгКОН
/
г
(
измеренное
значение
— 0,022
мгКОН
/
г
);
в
)
видимый
переход
окраски
в
диапазоне
значений
КЧ
—
не
более
0,03–0,05
мгКОН
/
г
(
измеренное
значение
0,048
мгКОН
/
г
);
г
)
видимый
переход
окраски
в
диапазоне
значений
КЧ
— 0,05–
0,10
мгКОН
/
г
(
измеренное
значение
— 0,056
мгКОН
/
г
)
№
2 (47) 2018
104
что
веществ
,
обуславли
-
вающих
КЧ
масла
,
недо
-
статочно
для
нейтрализа
-
ции
всего
количества
КОН
,
введенного
предваритель
-
но
в
реакционную
смесь
.
Соответственно
,
можно
сделать
вывод
о
том
,
что
КЧ
пробы
масла
находится
вне
заданного
диапазона
значений
КЧ
анализируе
-
мого
раствора
—
превы
-
шает
его
значения
;
–
если
окраска
раствора
в
анализируемой
про
-
бирке
с
аликвотой
пробы
изменила
основной
цвет
/
оттенок
:
стала
красной
с
оттенками
и
отличается
от
цвета
/
оттенка
пробирки
с
раствором
сравнения
(
зеленый
с
оттенками
),
а
также
зафиксировано
первое
полное
исчезно
-
вение
зеленых
оттенков
в
реакционной
смеси
,
это
означает
,
что
веществ
,
обуславливающих
КЧ
масла
,
в
смеси
содержится
в
таком
количе
-
стве
что
,
весь
КОН
,
введенный
предварительно
в
реакционную
смесь
,
нейтрализован
.
Соответ
-
ственно
,
можно
сделать
вывод
о
том
,
что
КЧ
про
-
бы
соответствует
заданному
диапазону
значений
КЧ
анализируемого
раствора
;
–
если
окраска
раствора
в
анализируемой
про
-
бирке
с
аликвотой
пробы
значительно
изменила
основной
цвет
/
оттенок
,
стала
красной
/
ярко
-
крас
-
ной
,
значимо
отличается
от
цвета
/
оттенка
про
-
бирки
с
раствором
сравнения
(
зеленый
с
оттен
-
ками
),
при
этом
изменение
/
нарастание
красных
оттенков
раствора
является
следующим
после
первого
полного
исчезновения
зеленых
оттенков
,
это
означает
,
что
веществ
,
обусловливающих
КЧ
масла
,
в
смеси
содержится
в
избытке
,
при
этом
весь
КОН
,
введенный
предварительно
в
реакци
-
онную
смесь
,
нейтрализован
.
Соответственно
,
можно
сделать
вывод
о
том
,
что
КЧ
пробы
масла
находится
вне
заданного
диапазона
значений
КЧ
анализируемого
раствора
—
ниже
его
значений
.
Оценка
достоверности
впервые
разработан
-
ного
метода
экспресс
-
анализа
КЧ
проводилась
посредством
сравнения
полученных
результатов
полуколичественного
определения
КЧ
с
резуль
-
татами
количественного
измерения
КЧ
исследу
-
емых
проб
масла
по
контрольной
аттестованной
методике
[2].
По
результатам
проведенного
срав
-
нительного
анализа
установлено
,
что
,
приори
-
тетно
,
обнаруживается
допустимая
визуализация
момента
полной
нейтрализации
(
условно
—
ко
-
нечная
точка
титрования
),
позволяющего
отнести
анализируемое
масло
к
соответствующему
диа
-
пазону
значений
КЧ
(
таблица
1).
При
этом
после
проведения
в
лабораторных
условиях
процедур
регенерации
масла
с
последующим
контрольным
Табл
. 1.
Динамика
изменения
цвета
растворов
реакционной
смеси
при
анализе
проб
трансформаторного
масла
экспресс
-
методом
Цвет
щелочного
голубого
(
ЩГ
)
до
нейтрализации
Цвет
ЩГ
после
нейтрализации
спиртовым
рас
-
твором
КОН
(
НЩГ
)
Цвет
куркумина
(
К
)
Цвет
реакцион
-
ной
смеси
НЩГ
+
К
(
смешанный
индикатор
—
СИ
)
Цвет
пробы
трансформатор
-
ного
масла
(
ТМ
)
Цвет
реакцион
-
ной
смеси
СИ
+
ТМ
(
раствор
сравнения
)
Цвет
реакцион
-
ной
смеси
СИ
+
ТМ
+
добавка
КОН
для
диапа
-
зона
значений
КЧ
№
1
Цвет
реакцион
-
ной
смеси
СИ
+
ТМ
+
добавка
КОН
для
диапа
-
зона
значений
КЧ
№
2
Цвет
реакцион
-
ной
смеси
СИ
+
ТМ
+
добавка
КОН
для
диапа
-
зона
значений
КЧ
№
3
Цвет
реакцион
-
ной
смеси
СИ
+
ТМ
+
добавка
КОН
для
диапа
-
зона
значений
КЧ
№
4
измерением
КЧ
экспресс
-
методом
,
также
заметна
установленная
динамика
изменения
цвета
реакци
-
онной
смеси
(
рисунок
3).
СТАТИСТИЧЕСКИЙ
АНАЛИЗ
РЕЗУЛЬТАТОВ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИЗМЕРЕНИЙ
Для
исключения
влияния
человеческого
фактора
при
визуальном
определении
конечной
точки
титро
-
вания
в
ходе
экспресс
-
определения
КЧ
,
а
именно
,
обнаружения
момента
полной
нейтрализации
всех
свободных
кислот
,
содержащихся
в
анализируемой
пробе
масла
,
в
ходе
экспериментальных
исследова
-
ний
была
поставлена
задача
поиска
количественных
критериев
принятия
решения
.
Выдвинута
гипотеза
о
существовании
зависимо
-
сти
изменения
компонентного
состава
окраски
рас
-
твора
при
химических
реакциях
от
количественного
a)
КЧ
= 0,03
КЧ
= 0
КЧ
= 0,02
КЧ
= 0,05
КЧ
= 0,10
б
)
КЧ
= 0,03
КЧ
= 0
КЧ
= 0,02
КЧ
= 0,05
КЧ
= 0,10
Рис
. 3.
Пример
изменения
цвета
реакционной
смеси
при
анализе
проб
трансформаторного
масла
с
различным
значением
кислотного
числа
до
и
после
регенерации
масла
в
лабораторных
условиях
:
а
)
видимый
переход
окраски
—
в
диапазоне
значений
КЧ
0,05–0,10
мгКОН
/
г
до
регенерации
масла
(
измеренное
значение
—
0,062
мгКОН
/
г
);
б
)
видимый
переход
окраски
—
в
диапа
-
зоне
значений
КЧ
0,02–0,03
мгКОН
/
г
после
регенерации
масла
(
измеренное
значение
— 0,021
мгКОН
/
г
)
ДИАГНОСТИКА
И МОНИТОРИНГ
105
содержания
всех
свободных
кислот
в
анализируе
-
мой
пробе
масла
(
значения
КЧ
).
Анализ
компонентного
состава
окраски
раство
-
ра
в
пробирках
проводился
согласно
модели
RGB
с
помощью
цифровой
фотокамеры
и
прикладно
-
го
программного
обеспечения
«
Цветоанализатор
ColorAnalyzer»:
считывание
данных
проводилось
по
трем
каналам
— R(
красный
), G(
зеленый
)
и
B(
синий
),
с
последующей
их
фиксацией
.
В
ходе
исследований
фиксировались
результаты
измерений
каждого
эта
-
па
титрования
:
• 1
этап
титрования
—
аликвота
пробы
масла
без
добавки
дополнительного
расчетного
объема
КОН
(
раствор
сравнения
);
• 2
этап
титрования
—
аликвота
пробы
масла
с
добавкой
дополнительного
расчетного
объ
-
ема
КОН
в
количестве
,
необходимом
для
полной
нейтрализации
всех
свободных
кислот
,
обу
-
славливающих
КЧ
,
принадлежащее
диапазону
0,02
мгКОН
/
г
и
менее
.
• 3
этап
титрования
—
аликвота
пробы
масла
с
добавкой
дополнительного
расчетного
объ
-
ема
КОН
в
количестве
,
необходимом
для
полной
нейтрализации
всех
свободных
кислот
,
обу
-
славливающих
КЧ
,
принадлежащее
диапазону
0,02–0,03
мгКОН
/
г
;
• 4
этап
титрования
—
аликвота
пробы
масла
с
добавкой
дополнительного
расчетного
объ
-
ема
КОН
в
количестве
,
необходимом
для
полной
нейтрализации
всех
свободных
кислот
,
обу
-
славливающих
КЧ
,
принадлежащее
диапазону
0,03–0,05
мгКОН
/
г
;
• 5
этап
титрования
—
аликвота
пробы
масла
с
добавкой
дополнительного
расчетного
объ
-
ема
КОН
в
количестве
,
необходимом
для
полной
нейтрализации
всех
свободных
кислот
,
обу
-
славливающих
КЧ
,
принадлежащее
диапазону
0,05–0,10
мгКОН
/
г
.
Статистическому
анализу
подлежала
зависимость
КЧ
и
RG-
значения
для
каждого
этапа
титрования
(1–5),
где
RG
это
соответствующее
значение
отноше
-
ния
измеренных
интенсивностей
зеленого
(G)
к
крас
-
ному
(R)
компонентов
цвета
раствора
на
каждом
из
пяти
этапов
титрования
: RG1, RG2, RG3, RG4, RG5.
Также
статистически
анализируется
зависимость
КЧ
и
В
-
значения
для
каждого
этапа
титрования
(1–5),
где
В
—
это
соответствующее
значение
интенсивности
синего
компонента
цвета
раствора
на
каждом
из
пяти
этапов
титрования
: B1, B2, B3, B4, B5.
В
ходе
априорного
анализа
проведено
обобще
-
ние
исходных
данных
:
построены
вариационные
ряды
по
каждому
из
исследуемых
признаков
.
При
этом
в
первой
серии
анализа
фактором
является
КЧ
,
откликом
RG1, RG2, RG3, RG4, RG5
соответствен
-
но
,
во
второй
серии
анализа
фактором
является
КЧ
,
а
откликом
В
1,
В
2,
В
3,
В
4,
В
5
соответственно
.
Для
определения
наличия
линейной
корреля
-
ционной
связи
между
фактором
КЧ
и
откликом
RG
и
В
для
каждого
этапа
титрования
,
а
также
оцен
-
ки
ее
тесноты
и
статисти
-
ческой
значимости
про
-
ведена
проверка
данных
на
основе
критерия
кор
-
реляции
Пирсона
[5].
Так
,
по
результатам
анализа
коэффициентов
Пирсона
(
таблица
2)
установлена
статистически
значимая
связь
фактора
КЧ
и
откли
-
ка
RG
на
четвертом
и
пя
-
том
титровании
(
значение
коэффициента
для
RG4
r
= 0,4;
теснота
/
сила
кор
-
реляционной
связи
—
уме
-
ренная
;
значение
коэф
-
фициента
для
RG5
r
= 0,6;
теснота
/
сила
корреляци
-
онной
связи
—
заметная
)
Рис
. 4.
Точечная
диаграмма
отклика
RG5
фактора
RG4
с
расслоением
по
фактору
группа
КЧ
: —
значение
КЧ
(
мгКОН
/
г
)
каждой
пробы
масла
в
группе
значений
КЧ
не
менее
0,02
мгКОН
/
г
; —
значение
КЧ
(
мгКОН
/
г
)
каждой
пробы
масла
в
группе
значе
-
ний
КЧ
0,02-0,03
мгКОН
/
г
; —
значение
КЧ
(
мгКОН
/
г
)
каждой
пробы
масла
в
группе
значений
КЧ
0,03-0,05
мгКОН
/
г
; —
значение
КЧ
(
мгКОН
/
г
)
каждой
пробы
масла
в
группе
значений
КЧ
не
менее
0,05-0,1
мгКОН
/
г
Табл
. 2.
Диапазоны
значений
RG4, RG5
и
B5
выделенной
группы
КЧ
Группа
КЧ
Показатель Диапазон
значений
Менее
0,02
мгКОН
/
г
RG4
0,00–0,35
RG5
0,00–0,1
B5
5–11
0,02–0,03
мгКОН
/
г
RG4
0,35–0,5
RG5
0,00–0,15
B5
3–5
0,03–0,05
мгКОН
/
г
RG4
0,35–0,6
RG5
0,05–0,27
B5
5–7
0,05–0,1
мгКОН
/
г
RG4
0,4–0,8
RG5
0,1–1
B5
1–3
№
2 (47) 2018
106
и
обратная
статистиче
-
ски
значимая
связь
фак
-
тора
КЧ
и
отклика
В
на
пятом
титровании
(
зна
-
чение
коэффициента
для
В
5
r
= –0,4;
теснота
/
сила
корреляционной
связи
—
умеренная
.
Статистические
зна
-
чимые
зависимости
про
-
анализированы
с
помо
-
щью
точечных
диаграмм
в
утилите
PowerBI (
рису
-
нок
4).
При
рассмотре
-
нии
точечной
диаграммы
обнаружено
некоторое
расслоение
на
кластеры
по
группе
КЧ
,
имеющей
характерный
диапазон
значений
по
КЧ
.
Образо
-
ванные
кластеры
позволяют
экспертно
выделить
границы
показателей
RG4
и
RG5
для
каждой
груп
-
пы
КЧ
(
таблица
2,
рисунок
4).
Вместе
с
этим
воз
-
никает
сложность
выделения
границ
кластера
для
группы
КЧ
0,02–0,03
мгКОН
/
г
.
Так
,
указанная
группа
КЧ
0,02–0,03
мгКОН
/
г
рассеяна
между
группами
КЧ
0,02
мгКОН
/
г
и
менее
и
0,03–0,05
мгКОН
/
г
.
Соот
-
ветственно
,
можно
предположить
,
что
применение
показателей
RG4
и
RG5
недостаточно
.
Дополни
-
тельно
предложено
использовать
для
оценки
по
-
лученных
измерений
показатель
В
5 (
синий
,
пятое
титрование
).
Ввод
дополнительного
показателя
В
5
направлен
на
улучшение
точности
определения
отношения
анализируемой
пробы
масла
к
группе
КЧ
на
осно
-
ве
измеренных
показателей
RGB.
Соответственно
,
было
установлено
,
что
разные
группы
КЧ
обладают
разными
показателями
B5,
позволяющими
в
неко
-
торой
степени
отделить
пробы
масла
группы
с
диа
-
пазоном
КЧ
0,02–0,03
мгКОН
/
г
,
от
остальных
групп
(
рисунок
5).
На
основе
проведенного
анализа
экспертно
определены
следующие
группирующие
параметры
по
группам
КЧ
в
системе
RGB (
таблица
2).
Таким
образом
,
на
основании
статистического
анализа
показано
наличие
статистически
значимой
зависимости
изменения
компонентного
состава
окраски
раствора
(
в
системе
RGB)
при
химических
реакциях
от
количественного
содержания
всех
сво
-
бодных
кислот
в
пробе
жидкого
диэлектрика
(
зна
-
чения
КЧ
).
При
этом
,
основными
группирующими
критериями
определены
RG4, RG5
и
B5.
С
целью
повышения
достоверности
оценки
резуль
-
татов
анализа
исследуемых
проб
масел
экспресс
-
методом
определения
КЧ
с
использованием
модели
RGB
построена
рекомендательная
модель
на
основе
наивного
байесовского
классификатора
[6].
В
данной
модели
в
качестве
классов
выбра
-
ны
группы
КЧ
,
в
качестве
анализируемых
компо
-
нентов
—
параметры
RG4, RG5
и
B5.
Для
работы
классификатора
было
выдвинуто
допущение
,
что
появление
каждого
из
значений
RG4, RG5
и
B5
не
зависит
от
остальных
значений
представленной
триады
.
Таким
образом
,
задача
определения
груп
-
пы
КЧ
неизвестной
(
анализируемой
)
пробы
сводит
-
ся
,
согласно
методу
байесовского
классифицирова
-
ния
,
к
вычислению
вероятностей
принадлежности
исследуемой
пробы
к
каждой
из
заданных
групп
КЧ
(
через
произведение
вероятностей
принадлеж
-
ности
к
каждой
из
групп
КЧ
соответствующих
пара
-
метров
RG4, RG5, B5)
и
выявлению
максимального
значения
,
определяющего
в
итоге
искомое
значе
-
ние
группы
КЧ
,
к
которому
будет
отнесена
анализи
-
руемая
проба
масла
.
Предварительно
была
сформирована
обучаю
-
щая
выборка
,
в
которую
внесены
все
измеренные
значения
RG4, RG5
и
B5
в
связке
с
измеренным
КЧ
для
каждой
пробы
(
по
методике
[2])
и
установлен
-
ным
значением
диапазона
КЧ
для
каждой
группы
.
Определены
вероятности
отнесения
параметров
проб
масла
к
заданной
группе
КЧ
:
p
(AVGroup
X
|RG4);
p
(AVGroup
X
|RG5);
p
(AVGroup
X
|B5),
где
X
принимает
значения
от
1
до
4
для
каждой
из
групп
КЧ
.
После
формирования
обучающей
выборки
по
-
лучена
возможность
вычисления
группы
КЧ
,
к
ко
-
торой
может
быть
отнесена
неизвестная
(
анали
-
зируемая
)
проба
масла
на
основе
измеренных
значений
RG4, RG5
и
B5.
Вычисление
вероятности
отнесения
пробы
к
группе
КЧ
проводится
по
следу
-
ющей
формуле
:
p
(AVGroup
X
|
Проба
U
) =
p
(AVGroup
X
|RG4(
U
)) ×
×
p
(AVGroupX|RG5(
U
)) ×
p
(AVGroupX|B5(
U
)) ,
где
U
–
номер
пробы
,
а
RG4(
U
), RG5(
U
),
В
5(
U
) —
по
-
казатель
для
пробы
данного
номера
.
Завершающим
шагом
является
выявление
такого
[
номера
группы
]
X
,
при
котором
p
(AVGroupX|
Проба
U
)
будет
максимальной
.
Соответствующая
группа
и
будет
считаться
ожидаемой
для
Пробы
U
.
Для
улучшения
работы
классификатора
после
количественного
определения
КЧ
анализируе
-
мой
Пробы
U
в
лабораторных
условиях
или
иного
подтверждения
верности
теоретической
клас
-
сификации
исследуемой
пробы
,
значения
RG4,
RG5, B5
и
AVGroup
следует
занести
в
обучающую
выборку
.
Рис
. 5.
Точечная
диаграмма
фактора
RG5
отклика
RG4
с
расслоением
по
фактору
группа
КЧ
(
диаметр
одной
точки
В
5
на
графике
равен
значению
В
5
для
одной
пробы
):
—
значение
В
5
каждой
пробы
масла
в
группе
значений
КЧ
не
менее
0,02
мгКОН
/
г
;
—
значение
В
5
каждой
пробы
масла
в
группе
значений
КЧ
0,02–0,03
мгКОН
/
г
;
—
значение
В
5
каждой
пробы
масла
в
группе
значений
КЧ
0,03–0,05
мгКОН
/
г
;
—
значение
В
5
каждой
пробы
масла
в
группе
значений
КЧ
не
менее
0,05–0,1
мгКОН
/
г
ДИАГНОСТИКА
И МОНИТОРИНГ
107
ВЫВОДЫ
Разработаны
методические
основы
экспресс
-
оценки
параметра
качества
трансформаторного
масла
(
КЧ
):
перечень
необходимых
реактивов
,
ал
-
горитм
подготовки
и
проведения
измерений
,
кри
-
терии
визуальной
оценки
результатов
полуколиче
-
ственного
определения
КЧ
экспресс
-
методом
.
Установлено
наличие
зависимости
измене
-
ния
компонентного
состава
окраски
раство
-
ра
(RGB)
при
химических
реакциях
от
значе
-
ния
КЧ
.
Измеренные
значения
R4, R5, G4, G5
и
B5
определены
как
группирующие
факторы
,
позволяющие
отнести
анализируемую
пробу
масла
к
заданной
группе
КЧ
.
Построена
ре
-
комендательная
модель
на
основе
наивного
байесовского
классификатора
с
применени
-
ем
показателей
R4, R5, G4, G5
и
B5
в
системе
RGB.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Высогорец
С
.
П
.
Разработка
но
-
вых
методов
и
алгоритма
оценки
качества
эксплуатационных
ма
-
сел
силовых
трансформаторов
напряжением
35–110
кВ
.
Диссер
-
тация
на
соискание
ученой
сте
-
пени
канд
.
техн
.
наук
.
СПб
., 2012.
260
с
.
2.
МКХА
05-09
Методика
измерений
.
Определение
кислотного
числа
трансформаторных
масел
ти
-
триметрическим
методом
.
СПб
.:
НПО
«
Электрум
», 2009 (
редакция
2014
года
). 15
с
.
3.
Реактивы
для
технического
анали
-
за
:
Справ
.
изд
. /
Коростелев
П
.
П
.
М
.:
Металлургия
, 1988. 384
с
.
4. Itten Johannes. The Art of Color.
67
р
.
5. Pearson K. Notes on regression and
inheritance in the case of two parents.
Proceedings of the Royal Society of
London, 58 (20 June 1895), pp. 240–
242.
6. Hand DJ, Yu K. (2001). Idiot’s
Bayes — not so stupid after all?
International Statistical Review.
Vol. 69 part 3, pp. 385—399.
REFERENCES
1. Vysogorets S.P.
Razrabotka novykh
metodov i algoritma otsenki kachestva
ekspluatatsionnykh masel silovykh
transformatorov napryazheniem 35–
110 kV.
Cand. Diss. [Development
of new methods and an algorithm for
assessing running ef
fi
ciency of oil for
35-110 kV power transformers. Cand.
Diss.]. St. Petersburg, 2012. 260 p.
2.
MKKhA 05-09. Measurement
procedure. Transformer oil acid
number determination by means of
titrimetric method. St. Petersburg,
NPO "Elektrum" Publ., 2009 (edition
dated 2014). 15 p. (In Russian)
3. Korostelev P.P.
Reaktivy dlya
tekhnicheskogo analiza
[Reagents
for technical analysis]. Moscow,
Metallurgiya Publ., 1988. 384 p.
4. Itten Johannes. The Art of Color. 67
р
.
5. Pearson K. Notes on regression and
inheritance in the case of two parents.
Proceedings of the Royal Society of
London, 58. 20 June 1895, pp. 240–
242.
6. Hand DJ, Yu K. Idiot’s Bayes — not
so stupid after all? International
Statistical Review. Vol. 69 part 3,
2001, pp. 385–399.
№
2 (47) 2018
Оригинал статьи: Методические основы экспресс-определения кислотного числа жидкого диэлектрика
Представлены впервые разработанные методические основы определения кислотного числа экспресс-методом. С целью повышения достоверности полуколичественного определения кислотного числа экспресс-методом продемонстрировано применение рекомендательной модели на основе наивного байесовского классификатора с применением соответствующих показателей в системе RGB.
