新型变压器在线监测与诊断系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于监测系统技术领域，具体涉及一种新型变压器的在线监测与诊断系统；具体技术方案为：新型变压器在线监测与诊断系统，包括红外光源、动镜和定镜，动镜的反射镜面与定镜的反射镜面垂直设置，红外光源、动镜和定镜所围成的区域内设置有分束器，红外光源、定镜、分束器和气体池组成定镜光反射系统，红外光源的光线通过分束器后的透射光射向定镜的反射镜面，定镜的反射光经过分束器反射后射向气体池内，红外光源、动镜、分束器和气体池组成动镜反射光系统，红外光源的光线通过分束器后的反射光射向动镜的反射镜面，动镜的反射光经过分束器反射后射向气体池内，气体池内设有红外探测器，红外探测器与数据采集处理装置进行信号传输。
【专利说明】
新型变压器在线监测与诊断系统
技术领域
[0001]本实用新型属于监测系统技术领域，具体涉及一种新型变压器的在线监测与诊断系统。
【背景技术】
[0002]由于大型电力变压器设计、制造、材料质量和运行等诸多方面的原因，设备的恶性事故和故障时有发生，严重影响了电网的安全稳定运行(全国每年大约发生几十起大型电力变压器事故)。为确保变压器类充油电力设备的安全运行，国内外开发了许多的监测方法，其中以利用气相色谱法(DGA)检测绝缘油中溶解气体的含量，以此来判断充油电力设备内部故障的类型及严重程度的方法，在技术上非常成熟，成功地预防了很多变压器的严重事故。绝缘油在热和电的作用下，能分解出氢、一氧化碳、二氧化碳以及多种小分子烃类气体，充油电力设备内部故障的类型及其严重程度与这些气体组分及产气速率有着密切关系。目前，利用这一关系监视充油电力设备的运行状况，判断充油电力设备内部故障，已成为电力系统对充油电力设备进行监督，保证电网安全运行不可缺少的手段。
[0003]利用绝缘油中溶解气体气相色谱分析(DGA)，虽然成功地检测出了许多充油设备的内部故障，为电网的安全靠运行起到了积极作用，但是这项技术也存在着不足，每次检测都必须经过油样采集一一油样运输一一油气分离一一色谱分析这样一个过程，而每一个环节都存在着影响最终检测结果的因素。同时气相色谱要3个月以上，即使是缩短周期进行跟踪，也不能够实现实时连续检测，且易受外部干扰(如取样方法不规范，脱气率不高及其他操作误差)。
【实用新型内容】
[0004]为解决现有技术存在的监测周期长、诊断结果误差大的技术问题，本实用新型提供了一种全新的在线色谱监测系统，克服了传统气相色谱分析及其他气体检测技术在用于在在线检测上的不足，实现真正的在线监测、分析和诊断，为管理者提供及时、准确、连续的决策依据。
[0005]为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为:新型变压器在线监测与诊断系统，包括红外光源、动镜和定镜，动镜的反射镜面与定镜的反射镜面垂直设置，红外光源、动镜和定镜所围成的区域内设置有分束器，红外光源、定镜、分束器和气体池组成定镜光反射系统，红外光源、动镜、分束器和气体池组成动镜反射光系统，气体池内设有红外探测器，红外探测器与数据采集处理装置进行信号传输。
[0006]其中，在定镜光反射系统中，红外光源的光线通过分束器后的透射光射向定镜的反射镜面，定镜的反射光经过分束器反射后射向气体池内。
[0007]其中，在动镜光反射系统中，红外光源的光线通过分束器后的反射光射向动镜的反射镜面，动镜的反射光经过分束器反射后射向气体池内。
[0008]本系统与现有技术相比具有以下有益效果:
[0009]一、基于先进的测量原理，对变压器油中氢气(H2)、乙炔(C2H2)、乙烯(C2H4)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(C02)七种油中溶解的故障特征气体以及油中水分(H20)实施实时的在线连续检测，且测量精度达到了实验室气相色谱的水平。
[0010]二、在线监测故障气体的同时，可接入其它外部传感器信号，如:负荷电流、电压、环境温度、油箱顶部油温，主油箱压力释放，瓦斯保护动作等，在后端进行综合处理，以便对变压器实施全面的管理与看护。
[0011]三、管理可能存在潜在故障的变压器，监测故障演变，采取及时有效的防护措施，减少和避免非计划停运时间，延长设备的使用年限。
[0012]四、安装方便、维护量少，不需要载气，整体具备可移动性，其功能相当于一个可移动的色谱分析实验室。
[0013]五、先进的温度控制技术，通过内部的空气调节和加热器，保证整个设备在户外正常工作(工作环境温度-40° C—+45° C)。
[0014]六、设备整体各部分元件工艺先进可靠，均达到GE公司技术质量标准，并且通过抗射频干扰，抗电磁干扰及振动试验，可满足各种现场环境稳定工作要求。
[0015]七、后端分析软件功能强大，通过基于IEC、IEEE或GE等标准的分析模型，专家分析系统可对变压器的整个运行管理过程提出切实有效的建议。
[0016]八、开放式的通讯接口，可通过拨号、以太网或光纤方式与用户局域网或广域网相联，实现多种通讯方案。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的系统运行图。
[0018]图2为氢气、乙炔、乙稀、甲烧、乙烧、一氧化碳、二氧化碳和水的测量精度表。
[0019]图中，I为红外光源，2为动镜，3为定镜，4为分束器，5为气体池，6为红外探测器，7
为数据采集处理装置。
【具体实施方式】
[0020]为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0021]如图1所示，新型变压器在线监测与诊断系统，包括红外光源1、动镜2和定镜3，动镜2的反射镜面与定镜3的反射镜面垂直设置，红外光源1、动镜2和定镜3所围成的区域内设置有分束器4，红外光源1、定镜3、分束器4和气体池5组成定镜3光反射系统，红外光源1、动镜2、分束器4和气体池5组成动镜2反射光系统，气体池5内设有红外探测器6，红外探测器6与数据采集处理装置7进行信号传输。
[0022]其中，在定镜3光反射系统中，红外光源I的光线通过分束器4后的透射光射向定镜3的反射镜面，定镜3的反射光经过分束器4反射后射向气体池5内。
[0023]其中，在动镜2光反射系统中，红外光源I的光线通过分束器4后的反射光射向动镜2的反射镜面，动镜2的反射光经过分束器4反射后射向气体池5内。
[0024]本系统为法拉第系统，法拉第系统的分析核心是傅里叶红外变换(FTIR)技术，FTIR基于光的干涉原理，待测气体池5置于迈克尔逊干涉光路中，动镜2移动时红外探测器6上将得到强度不断变化的干涉波。
[0025]背景干涉图和样品干涉图经傅里叶变换以后，可以得到背景单光谱和样品单光谱，样品透射光谱即为上述两光谱的比值。
[0026]根据朗伯-比尔定律，吸光度A与样品浓度C，吸收池光程长I，样品吸收率a成正比，即A=acl。利用纯样品在选定的波数处建立吸光度值A相对于浓度c的校正曲线，然后根据待测样品的吸光度可求解出未知组分的含量。为了准确复原光谱，FTIR光谱仪中都有一套激光干涉系统，采用激光干涉图过零点采样的办法准确地对复杂光谱进行采样。
[0027]对判断充油电气设备内部故障有价值的气体:即氢气(H2)、甲烷(CH4 )，乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(C02)，除H2外，这些气体分子的基频振动都应落在中红外区。且各种气体都有独立的吸收主峰，水的谱峰与各特征气体的谱峰均没有重叠。也就是说，使用FTIR谱仪原则上不仅可以测定除氢以外的所有故障气体，而且可以同时测定水分。
[0028]FTIR谱仪由红外光源1、分束器4、气体池5、红外探测器6以及数据采集处理系统7组成。
[0029]传统的气相色谱一般设置的采样周期为3—12个月，在线气相色谱可以做到24个小时采样一次，紧急情况下最短时间间隔也需要2小时，而FTIR谱仪可以在30—60秒内完成一次定量分析，所以其实时性接近于连续测量。
[0030]如图2所示，实验室气相色谱的允许误差一般为20%左右，基于气相色谱的在线检测仪还存在着受热导池，载气纯度影响而导致对烃类气体的最低检测浓度高于警戒浓度的问题。现在试验和计算结果表明，在线FTIR的灵敏度已经达到或超过了实验室气相色谱水平。
[0031]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本实用新型范围内。
【主权项】
1.新型变压器在线监测与诊断系统，其特征在于，包括红外光源(I)、动镜(2)和定镜(3)，动镜(2)的反射镜面与定镜(3)的反射镜面垂直设置，所述红外光源(1)、动镜(2)和定镜(3)所围成的区域内设置有分束器(4)，所述红外光源(1)、定镜(3)、分束器(4)和气体池(5)组成定镜光反射系统，所述红外光源(1)、动镜(2)、分束器(4)和气体池(5)组成动镜反射光系统，气体池(5)内设有红外探测器(6)，红外探测器(6)与数据采集处理装置(7)进行信号传输。2.根据权利要求1所述的新型变压器在线监测与诊断系统，其特征在于，在所述定镜(3)光反射系统中，红外光源(I)的光线通过分束器(4)后的透射光射向定镜(3)的反射镜面，定镜(3)的反射光经过分束器(4)反射后射向气体池(5)内。3.根据权利要求2所述的新型变压器在线监测与诊断系统，其特征在于，在所述动镜(2)光反射系统中，红外光源(I)的光线通过分束器(4)后的反射光射向动镜(2)的反射镜面，动镜(2)的反射光经过分束器(4)反射后射向气体池(5)内。
【文档编号】G01N21/3577GK205580984SQ201620264478
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】胡健, 王厚峰, 杨玉强, 申文宝, 樊军, 高远
【申请人】山西中节能潞安电力节能服务有限公司