[发明专利]变压器油中气体及微水在线检测系统

说明书

技术领域

本发明属于精密检测仪器领域，具体涉及一种变压器油中气体及微水在线检测系统。

背景技术

变压器是否正常运行直接关系到电力系统电网的安全运行，因此，对变压器状态的监测变得尤为重要。变压器油中溶解气体的成分和含量能够有效地表征变压器内部的故障，使得对变压器状态的监测转变为对变压器油中气体成分和含量的研究。传统的检测手段是需要现场取样再拿回实验室进行分析，检测环节较多、检测周期长，无法实现在线实时监测。变压器油中溶解气体在线监测技术，即对变压器油中溶解气体的分离及检测技术，是变压器故障监测的最普遍的、最重要的技术之一，对提高变压器故障诊断的准确性和可靠性有着重要的意义。这一技术能有效地弥补实验室油样分析的不足，及时发现变压器内部潜伏性故障，监控变压器运行中油中气体变化规律。

随着油中溶解气体在线监测技术的不断发展，现有检测设备主要使用的技术，包括气相色谱法、傅里叶变换红外光谱法、光声光谱法等。气相色谱法对检测人员操作的熟练程度有着较高的要求，且分析速度受限于油气分离的时间，基线易漂移、色谱柱易受污染、信号无法重现、无法采用微弱信号处理技术、检测灵敏度低等问题导致这些技术仅限于检验室应用。光声光谱法对双原子分子(H₂)无响应，对结构对称分子(如C₂H₂等)检测精度较低，高透过率的滤光片难以制备并且对油蒸汽污染敏感，环境适应能力差等，所以主要用于实验室做相关科研用。

现有设备及技术的上述固有缺陷，限制了其不能准确、快速地对变压器进行在线监测。

发明内容

为克服现有技术的变压器油中气体及微水在线检测系统的上述问题，经对大量的研究和反复实验，我们提供了一种新的变压器油中气体及微水在线检测系统，其采用了真空恒温脱气技术、冷阱技术、TDLAS技术和微水检测技术，可用于对变压器的实时在线监测。本发明的具体技术方案如下。

一种变压器油中气体及微水在线检测系统，其包括：

油气分离模块，用于通过真空恒温脱气技术实现变压器油中溶解气体的分离，向气体检测模块提供待测气体；

微水检测模块，用于测定变压器油、优选油气分离模块中油路中的变压器油中的微水含量，并将测定数据传输至数据采集处理模块；

气体检测模块，其包括信号模块、激光器控制和保护模块、激光器、吸收池、光电检测模块、谐波检测模块、滤波模块等，用于对油气分离模块提供的待测气体的各组分及浓度进行测定，并将检测数据传输至数据采集处理模块。气体检测模块采用TDLAS技术、谐波检测技术等进行气体检测及微弱信号处理。信号模块为激光器控制和保护模块及谐波检测模块提供了信号源，使得激光器在相应气体特征谱线附近波长调谐，光经由吸收池被气体选择性吸收后，透射光由光电检测模块接收，经谐波检测模块解调后再进行滤波，滤波后的信号携带了气体浓度的相关信息；

传感器模块，包含温度传感器、压力传感器、湿度传感器等传感器，用于对测量环境的温度、压力、湿度等参数进行检测，并将检测数据传输至数据采集处理模块，检测数据用于为油气分离模块及气体检测模块数据的定标和修正提供依据；

数据采集处理模块，用于将气体检测模块、微水检测模块和传感检测模块得到的信号进行采集，并对气体检测数据进行包括粗大误差剔除、周期平均、平滑滤波、背景扣除、干扰扣除、特征值提取、温度压强修正、最小二乘拟合、小波变换等在内的一系列数据处理后，得到气体组分的浓度信息；对微水检测模块的数据进行转换处理，得到变压器油中微水的含量；

定标模块，用于系统对气体检测数据进行定标，为数据采集处理模块的数据处理算法提供数据，以便分析处理数据，得到准确的检测数据；

数据分析判断模块，用于根据数据采集处理模块传输来的气体浓度及微水含量信息，进行变压器故障识别；再依据《变压器油中溶解气体分析和判断导则》国家标准比如DL/T722-2014中的特征气体法和气体含量比值法以及故障案例等建立的故障判断系统，分析判断出变压器的状态信息；

信息管理模块，用于监测系统日常工作状态，记录系统检测数据以及变压器历史状态信息，用来为变压器故障分析判断提供依据；

通信模块，即通信端，用于实现系统与主站端的通信，保证用户通过主站端实时观测变压器的状态信息，掌握变压器的历史状态信息，为变压器状态检修提供依据；

主控模块，用于对上述各模块进行控制，协调上述各模块实现各自功能，从而保障整个系统有序运作。