[发明专利]变压器油中气体在线监测系统

说明书

本发明提供一种变压器油中气体在线监测系统。该系统以ATmega16单片机为控制核心，设计总框图主要包括电源电路，用于提供电源；传感器信号输入电路，用于检测气体的成分或者测量其浓度；信号放大电路，用于将信号进行放大处理；ATmega16单片机主控电路，用于对数据进行运算处理；LCD显示电路，用于显示气体浓度；声光报警电路，用于自动发出声光报警信号；串口通信电路，用于将数据发送至PC机。监测系统以传感器热传导池为核心，通过监测油中气体含量并将其转化为热电阻的变化从而得到待测组分含量，当气体浓度高于设定值时，控制模块自动实现报警功能，提醒运行人员掌握变压器的工作状态，避免变压器因内部故障引发跳闸的情况。

技术领域

本发明涉及变压器监测领域，尤其是电力油浸式变压器油中气体在线监测系统。

背景技术

电力变压器是电力系统中最关键的设备之一，它承载着电压变换、电能分配和传输的任务，其工作是否安全可靠直接影响电力系统的可靠运行，而变压器又是电力系统中绝缘最容易发生劣化的设备之一，它通常采用变压器油作为绝缘和散热的媒介，而电力变压器油又是碳氢化合物的混合物，其主要由烃类物质组成，在变压器长期运行过程中，内部可能出现过热或放电故障，这会导致油的分子结构破坏，随之发生裂解生成部分氢气。此外，CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO和CO2等气体也会产生一部分。但当变压器出现故障时，绝缘油受到高温或电弧作用后分解，上述气体的含量会加速增加，产生大量可燃性气体(据统计80％是氢气)，因此，油中溶解的氢气的含量可以作为变压器健康状况的指示气体。至此，通过在线监测变压器油中特征气体，然后对其进行定性定量分析，对实时监测变压器的运行情况具有重要的研究意义，这不仅降低了变压器发生重大故障的几率，而且对提高电力系统供电的可靠性和安全性具有重要的意义。

然而，目前监测变压器内部气体的装置和方法又存在如下缺点：

第一，运维人员需要到达现场从变压器中取样，然后往返于实验室与现场之间，这其中将会浪费大量的时间，降低运维人员工作效率，增加运维人员工作负担。

第二，在检测样品的过程中，油样内溶解气体可能已发生变化，整个过程存在较大的时间与人为误差，这些误差叠加会严重影响分析结果的准确性。

第三，由于取样之后到确定结果之前需要一定的时间，这期间变压器内部倘若存在故障继续恶化的情况，可能在出结果之前就会造成变压器保护跳闸或者变压器爆炸的情况。

发明内容

针对现有技术的不足，为克服如上所述缺点，本发明特此提供了一种变压器油中气体在线监测系统，解决了现阶段实验往返时间差、样品人为误差、变压器持续恶化等技术问题。

本发明提供了一种变压器油中气体在线监测系统，采用的技术方案是：

所述变压器油中气体在线监测系统，以ATmega16为控制核心，该处理器为16K字节的在线编程/应用编程(ISP/IAP)Flash程序存储器，512字节E²PROME，32个通用工作寄存器；32个通用I/O接口，1个可编程的USART接口，1个8位I²C总线接口；内部自带8路10位A/D转换器。设计总框图主要包括电源电路、传感器信号输入电路、信号放大电路、ATmega16单片机主控电路、显示电路、声光报警电路、串口通信等电路。

所述传感器信号输入电路，与信号放大电路连接，采用的是MQ半导体气体传感器，该传感器的优点具有反应速度快，结构简单、检测灵敏度高等特点。其原理是利用半导体气敏元件同气体接触后，造成半导体性质的变化来检测气体的成分或者测量其浓度。