一种变压器油老化标志物监控装置及其监控方法与流程

1.本发明涉及监控技术领域，特别是涉及一种变压器油老化标志物监控装置及其监控方法。


背景技术：

2.电力变压器是输变电设备中最关键昂贵的设备，其运行的可靠性直接关系到电网的经济运行和安全稳定。变压器事故大多由其绝缘性能劣化引起，而变压器油作为变压器绝缘材料的主要组成部分对变压器的寿命有着至关重要的影响。
3.变压器油是石油产品经过炼制处理后的矿物绝缘油，其主要组成成分是烷烃、环烷烃和芳香烃，主要是碳氢化合物。变压器油是电力设备中用来绝缘、冷却和灭弧的主要液体绝缘介质，由于变压器油作为液体绝缘介质使用，因此要求其具有优良的绝缘性能。随着运行时间的延长，变压器油会出现氧化老化现象，生成自由基、醇、醛、酮等劣化产物，严重影响变压器油的绝缘性能。
4.在实际的变压器中，目前检测变压器油老化的方法为绝缘油酸值测定、油面张力测试等试验方法。也有通过红外光谱仪在线测试变压器运行过程中油或气体的光谱数据，从而评价变压器油的老化程度。
5.但是现有的检测方法大多采用光栅、棱镜、迈克尔干涉仪的仪器，其结构复杂，而且具有机械活动部件，在现场应用环境恶劣，往往使入射光线与反射光线的不平行，导致仪器的稳定性出现问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种变压器油老化标志物监控装置及其监控方法，提高了仪器的抗干扰能力，更加准确地获取变压器油的红外光谱特征峰，结果更加稳定准确。
7.为了解决上述技术问题，本发明提供一种变压器油老化标志物监控装置，其用于对变压器油进行老化监控；包括控制机构、热释电检测器、滤光片、光纤以及沿同一水平线依次设置的光源、第一透镜、红外吸收池和第二透镜；其中：
8.所述光源与所述控制机构连接；所述第二透镜、光纤、滤光片、热释电检测器和控制机构依次连接；所述红外吸收池与所述变压器连接。
9.优选地，所述第一透镜和第二透镜为聚光镜。
10.优选地，所述光源为红外脉冲光源。
11.优选地，还包括蠕动泵，所述蠕动泵分别连接变压器和红外吸收池。
12.优选地，所述光纤、滤光片以及热释电检测器均设置有多个，且所述光纤、滤光片以及热释电检测器一一对应设置。
13.优选地，所述控制机构为计算机或者平板。
14.本发明还提供一种变压器油老化标志物监控方法，包括步骤：
15.控制机构控制光源输出光波；
16.光波经第一透镜汇聚后形成检测光束穿过变压器油红外吸收池；
17.光波透过第二透镜汇聚进入光纤；
18.光波依次经过光纤和滤光片后，进入热释电探测器检测；
19.热释电探测器检测将检测数据上传到控制机构。
20.优选地，所述光纤、滤光片以及热释电检测器均设置有多个，且所述光纤、滤光片以及热释电检测器一一对应设置；光波进入光纤，经过多路光纤输出；光波经过光纤被分成多路光束，每根光纤具有不同传输特性，光纤多个出光口处装有与之匹配的不同波长的滤光片，光波经过不同波长的滤光片后，进入热释电探测器检测；控制机构对所获得的不同特征频率的吸收峰高进行校正处理，小波变换，多维数据压缩以及聚类分析。
21.优选地，所述控制机构控制所述热释电的响应光谱波段范围为2～5μm。
22.优选地，所述滤光片的波数范围为650－4000cm
－1
。
23.本发明具有以下有益效果：
24.与现有红外在线检测仪相比，本发明摈弃了光栅、棱镜、迈克尔干涉仪等与相对位置有关的光学器件，用滤光片取代光栅或棱镜或迈克尔干涉仪，解决现场振动大，温度变化大，使得一般的红外光谱仪稳定性下降，不能正常工作的问题，提高了仪器的抗干扰能力，更加准确地获取变压器油的红外光谱多个特征峰，比现有技术更加全面有效地反映变压器油老化程度。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
26.图1是本发明实施例提供的变压器油老化标志物监控装置的结构示意图。
27.附图标记：
28.1、控制机构；2、热释电检测器；3、滤光片；4、光纤；5、光源；6、第一透镜；7、红外吸收池；8、第二透镜；9、蠕动泵；10、变压器。
具体实施方式
29.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
30.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安
装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
32.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
33.参见图1，本发明优选实施例提供一种变压器10油老化标志物监控装置，其用于对变压器10油进行老化监控；包括控制机构1、热释电检测器2、滤光片3、光纤4以及沿同一水平线依次设置的光源5、第一透镜6、红外吸收池7和第二透镜8；其中：
34.光源5与控制机构1连接；第二透镜8、光纤4、滤光片3、热释电检测器2和控制机构1依次连接；红外吸收池7与变压器10连接。
35.上述变压器10油老化标志物监控装置的使用过程，控制机构1控制光源5输出光波；光波经第一透镜6汇聚后形成检测光束穿过变压器10油红外吸收池7；光波透过第二透镜8汇聚进入光纤4；光波依次经过光纤4和滤光片3后，进入热释电探测器检测；热释电探测器检测将检测数据上传到控制机构1。
36.本发明的一些优选实施中，第一透镜6和第二透镜8为聚光镜。
37.本发明的一些优选实施中，光源5为红外脉冲光源5。进一步的，外脉冲光源5是通过mems制造工艺制备的反射式红外光源5。
38.具体的，mems制造工艺(microfabrication process)是下至纳米尺度，上至毫米尺度微结构加工工艺的通称。广义上的mems制造工艺，方式十分丰富，几乎涉及了各种现代加工技术。起源于半导体和微电子工艺，以光刻、外延、薄膜淀积、氧化、扩散、注入、溅射、蒸镀、刻蚀、划片和封装等为基本工艺步骤来制造复杂三维形体的微加工技术。
39.本发明的一些优选实施中，还包括蠕动泵9，蠕动泵9分别连接变压器10和红外吸收池7。具体的，蠕动泵9可以将变压器10油从变压器10输送到红外吸收池7内。
40.本发明的一些优选实施中，光纤4、滤光片3以及热释电检测器2均设置有多个，且光纤4、滤光片3以及热释电检测器2一一对应设置。如此，可以实现一个样品同时多个波长进行检测，通过对变压器10油老化产物特征红外波长下吸收强度的测定，获得变压器10油老化多维数据。
41.具体的，通过选用不同传输特性的中红外光纤4，减少光线强度的衰减。且通过选用游离－oh伸缩振动，缔合－oh伸缩振动，交叉结构烯烃双键的拉伸振动，ch2的对称伸缩振动，ch2的对称或不对称的拉伸振动，ch3的对称或非对称的拉伸，醛类的c—h伸缩振动，－c≡c－伸缩振动，－c≡c－伸缩振动，c＝o作用，ch2、ch3脂族基弯曲，－ch2－面外摇摆振动，环烷烃c－c振动，酚类c－o伸缩振动，－ch2、－ch3面内弯曲振动，芳环c＝c伸缩振动，－ch2、－ch3面内伸缩振动，芳环c－h伸缩振动，酚类o－h伸缩振动中部分特征频率的吸收强度。
42.本发明的一些优选实施中，控制机构1为计算机或者平板。
43.本发明的优选实施例还提供一种变压器10油老化标志物监控方法，包括步骤：
44.控制机构1控制光源5输出光波；
45.光波经第一透镜6汇聚后形成检测光束穿过变压器10油红外吸收池7；
46.光波透过第二透镜8汇聚进入光纤4；
47.光波依次经过光纤4和滤光片3后，进入热释电探测器检测；
48.热释电探测器检测将检测数据上传到控制机构1。
49.本发明的一些优选实施中，光纤4、滤光片3以及热释电检测器2均设置有多个，且光纤4、滤光片3以及热释电检测器2一一对应设置；光波进入光纤4，经过多路光纤4输出；光波经过光纤4被分成多路光束，每根光纤4具有不同传输特性，光纤4多个出光口处装有与之匹配的不同波长的滤光片3，光波经过不同波长的滤光片3后，进入热释电探测器检测；控制机构1对所获得的不同特征频率的吸收峰高进行校正处理，小波变换，多维数据压缩以及聚类分析。如此，既保留每个数据的有效性，通过降维使结果更有直观性，更加客观评价变压器10油老化状况。
50.本发明的一些优选实施中，控制机构1控制热释电的响应光谱波段范围为2～5μm。
51.本发明的一些优选实施中，滤光片3的波数范围为650－4000cm－1。
52.综上，本发明优选实施例提供一种变压器10油老化标志物监控装置，其与现有技术相比：
53.本发明摈弃了光栅、棱镜、迈克尔干涉仪等与相对位置有关的光学器件，用滤光片3取代光栅或棱镜或迈克尔干涉仪，解决现场振动大，温度变化大，使得一般的红外光谱仪稳定性下降，不能正常工作的问题，提高了仪器的抗干扰能力，更加准确地获取变压器10油的红外光谱多个特征峰，比现有技术更加全面有效地反映变压器10油老化程度。
54.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
55.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。