一種變壓器油的在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種變壓器油的在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括用于連接變壓器和油氣分離器的取油管和回油管，所述油氣分離器的出氣口設(shè)有采樣氣室，該采樣氣室通過光纖與激光氣體分析儀相連；本發(fā)明采用激光氣體分析儀根據(jù)監(jiān)測點數(shù)量的不同，分時發(fā)出激光光束至各個采樣氣室，激光光束穿過待測氣體，光束與待測氣體發(fā)生光譜吸收，然后氣體信號通過光纖傳輸給激光氣體分析儀進行處理和光譜計算，實現(xiàn)氣體濃度的測量，進而對運行中的變壓器進行故障預(yù)判，可將結(jié)果上傳給遠程監(jiān)控裝置實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控。本系統(tǒng)體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易實施，且出錯率低。
【專利說明】一種變壓器油的在線監(jiān)測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力設(shè)備狀態(tài)檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種變壓器油中氣體和微量水分的在線監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于電力變壓器、電抗器、套管等電氣設(shè)備均選用油或油紙和紙板組成絕緣結(jié)構(gòu)，當(dāng)設(shè)備內(nèi)部發(fā)生熱故障、放電性故障或油、紙老化時，會產(chǎn)生多種氣體。這些氣體會溶解于油中，不同類型的氣體及濃度可以反映不同類型的電氣故障。目前，對電力變壓器進行故障判斷的絕緣油中氣體含量的監(jiān)測系統(tǒng)均在各個監(jiān)測點均布置監(jiān)測儀器或傳感器，測量分析監(jiān)測點的變壓器油的氣體成分和氣體濃度，分析數(shù)據(jù)并通過通訊電纜將測量數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)主機或服務(wù)器。這些監(jiān)測儀器或傳感器一般包括:測量敏感元件、信號處理單元、數(shù)據(jù)分析單元、信號變送傳輸單元等，系統(tǒng)存在組成復(fù)雜、成本投入高、故障率高等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的時提供一種變壓器油的在線監(jiān)測系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜、故障率高的問題。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的變壓器油的在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)方案如下:包括用于連接變壓器和油氣分離器的的取油管和回油管，所述油氣分離器的出氣口設(shè)有采樣氣室，該采樣氣室通過光纖與激光氣體分析儀相連。
[0005]還包括遠程監(jiān)控終端，該遠程監(jiān)控終端與所述激光氣體分析儀的輸出端通訊連接。
[0006]所述遠程監(jiān)控裝置與激光氣體分析儀的輸出端通過電纜相連。
[0007]本發(fā)明的變壓器油的在線監(jiān)測系統(tǒng)，采用激光氣體分析儀，根據(jù)監(jiān)測點數(shù)量的不同，分時發(fā)出一路或多路激光光束至采樣氣室組內(nèi)的各個氣室，激光光束穿過待測氣體，光束與待測氣體發(fā)生光譜吸收，然后氣體信號通過光纖傳輸給激光氣體分析儀進行處理和光譜計算，實現(xiàn)氣體濃度的測量，進而對運行中的變壓器進行故障預(yù)判，可將結(jié)果上傳給遠程監(jiān)控裝置實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控。本系統(tǒng)體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易實施，且出錯率低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2為激光氣體分析儀的原理圖。
【具體實施方式】
[0010]如圖1所示，變壓器油的在線監(jiān)測系統(tǒng)包括油氣分離裝置、采樣氣室、激光氣體分析儀和遠端監(jiān)控終端，油氣分離裝置分別通過取油管、回油管用于從變壓器取油、向變壓器回油，油氣分離器的出氣口設(shè)有采樣氣室，該采樣氣室通過光纖與激光氣體分析儀相連，激光氣體分析儀的輸出端與遠端監(jiān)控終端采用電纜通訊連接。激光氣體分析儀和油氣分離裝置均采用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)。
[0011]變壓器油的在線監(jiān)測系統(tǒng)采用取油管從變壓器取變壓器油到油氣分離器，通過油氣分離器把變壓器油進行油氣分離后，通過回油管變壓器油回到變壓器內(nèi)；分離后的氣體進入各采樣氣室采樣，氣樣包括CO、CO2, CH4, C2H2, C2H4, C2H6, H2O微量水等；激光氣體分析儀，根據(jù)監(jiān)測點數(shù)量的不同，分時發(fā)出一路或多路激光光束至采樣氣室組內(nèi)的各個氣室，激光光束穿過待測氣體，光束與待測氣體發(fā)生光譜吸收，然后氣體信號通過光纖傳輸給激光氣體分析儀進行處理和光譜計算，結(jié)果通過電纜傳輸?shù)娇刂剖业倪h端監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可同時對一臺變壓器進行多點多氣體監(jiān)測。
[0012]激光氣體分析儀(即主機)根據(jù)監(jiān)測點數(shù)量不同，分時發(fā)出一路或多路激光至各個取樣氣室，并接收從各個氣室返回的激光。該主機根據(jù)出廠前不同成分氣體的參數(shù)標(biāo)定值，分析各監(jiān)測點取樣氣室中氣體成分參數(shù)，并顯示出來；具有模擬信號、數(shù)字信號輸出功能，可將各個監(jiān)測點的測量數(shù)據(jù)上傳至遠程監(jiān)控系統(tǒng)。
[0013]在測量時，采用取氣管從SF6開關(guān)取SF6氣體到采樣氣室，SF6氣體進入采樣氣室進行采樣；或者同時在待測SF6開關(guān)容易泄露氣體的各個位置也分別設(shè)一個采樣氣室，當(dāng)SF6氣體泄露后進入采樣氣室，泄露的SF6氣體進入采樣氣室采樣；采樣氣室把采樣數(shù)據(jù)通過光纖傳輸?shù)郊す鈿怏w分析儀內(nèi)，經(jīng)過激光氣體分析儀6處理后通過電纜傳輸?shù)娇刂剖业倪h端監(jiān)控系統(tǒng)。
[0014]如圖2所示，激光氣體分析儀主機內(nèi)安裝有半導(dǎo)體激光器和控制模塊，半導(dǎo)體激光器作為待測氣體的檢測激光光源，利用激光控制電路將激光器輸出中心波長調(diào)諧到待測氣體的吸收線中心，在工作時首先選擇激光器的溫度工作點，把激光器管芯溫度控制在該工作點上，然后給激光施加恒定電流，激光器會發(fā)射出一束光強恒定的被調(diào)制的激光。
[0015]半導(dǎo)體激光器的輸出端連接于1*N路輸出光開關(guān)的輸入端，1*N路輸出光開關(guān)的N路輸出端通過輸入光纖連接到各對應(yīng)的采樣氣室內(nèi)設(shè)的采樣氣室，各采樣氣室通過輸出光纖連接至主機中設(shè)置的1*N輸入光開關(guān)的N路對應(yīng)輸入端，1*N輸入光開關(guān)的輸出端與紅外光電探測器相連；該主機中還設(shè)置有用于控制1*N路輸出光開關(guān)和1*N輸入光開關(guān)選通設(shè)定采樣氣室對應(yīng)光路的控制模塊。
[0016]半導(dǎo)體激光器的出射光傳輸?shù)?*N路輸出光開關(guān)的輸入端,從輸出光開關(guān)的各輸出端輸出的N路輸出激光通過輸入光纖傳輸?shù)綄?yīng)的各采樣氣室內(nèi)設(shè)的采樣氣室中，控制模塊對1*N路輸出光開關(guān)的N通道采用設(shè)定時間的掃描周期進行掃描，實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)中激光的N路分時檢測。在激光進入對應(yīng)的采樣氣室后，激光波長掃過待測氣體吸收線形成信號光，從采樣氣室穿過的經(jīng)待測氣體吸收過的N路返回信號光通過輸出光纖傳輸回主機中設(shè)置的1*N輸入光開關(guān)的對應(yīng)輸入端，1*N輸入光開關(guān)和1*N路輸出光開關(guān)通道選擇同步，順序?qū)⒏鳈z測光路的返回光信號選通到1*N輸入光開關(guān)的輸出端。從1*N輸入光開關(guān)的輸出端輸出的信號光由一紅外光電探測器接收，轉(zhuǎn)換成電信號及前置放大、濾波，并由鎖相放大器實現(xiàn)二次諧波檢測(二次諧波幅度與被測氣體的濃度成線性關(guān)系，氣體濃度越高，激光被吸收的程度越大)，采用已知濃度的待測氣體進行標(biāo)定，即可實現(xiàn)對監(jiān)測點空氣中待測氣體濃度的測量；同時檢測紅外光電探測器輸出信號的一次諧波，通過計算二次諧波與一次諧波的比值，可以消除光源光強起伏的影響。[0017]采用光開關(guān)，而不是光纖分路器，通過分時復(fù)用的方式:在同一時刻，通過控制兩個光開關(guān)，使兩光開關(guān)同步選通某個采樣氣室所對應(yīng)的光路，以對該采樣氣室對應(yīng)的光路信息進行檢測分析。該方式不會減弱光強度，所以傳輸距離遠，在同等功率激光器的條件下，光纖傳感器可以分布得更遠；另外，只需要在1*N輸出光開關(guān)之后設(shè)置單一的紅外光電傳感器，降低了成本。
[0018]主機內(nèi)的控制模塊采用FPGA芯片實現(xiàn)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，性能可靠的優(yōu)點，主機根據(jù)出廠前不同成分氣體的參數(shù)標(biāo)定值，分析各監(jiān)測點取樣氣室中氣體成分參數(shù)，并顯示出來。控制模塊中安裝有濃度計算軟件，通過對鎖相放大器輸出的激光吸收信號的二次及一次諧波信號進行處理，獲得各監(jiān)測點待測氣體濃度信息，由主顯示模塊在主機處顯示。
[0019]光纖有兩個作用:一是將激光器發(fā)出的窄線寬激光從主機傳輸至分布式采樣氣室；二是將經(jīng)采樣氣室吸收后的激光傳輸至主機。采用光纖代替電纜傳輸信號，有利用提高產(chǎn)品的本安性，有效降低成本。
[0020]本實施例的激光氣體分析儀采用了采用光開關(guān)進行說明，當(dāng)然也可以采用光纖分路器，同樣能實現(xiàn)該在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能；本實施例以對一臺SF6開關(guān)進行多點氣體監(jiān)測進行說明，當(dāng)然也可以采用上述結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對多臺SF6開關(guān)進行多點氣體監(jiān)測。該類似變換屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的常用技術(shù)手段，落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種變壓器油的在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括用于連接變壓器和油氣分離器的的取油管和回油管，所述油氣分離器的出氣口設(shè)有采樣氣室，該采樣氣室通過光纖與激光氣體分析儀相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器油的在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:還包括遠程監(jiān)控終端，該遠程監(jiān)控終端與所述激光氣體分析儀的輸出端通訊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種變壓器油的在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述遠程監(jiān)控裝置與激光氣體分析儀的輸出端通過電纜相連。
【文檔編號】G01N21/39GK103592260SQ201310548094
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】趙彤宇, 王新亞, 王凱, 朱海龍, 高華 申請人:鄭州光力科技股份有限公司