變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

概述   

實(shí)施電力變壓器故障診斷，對(duì)于提高整個(gè)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的可靠性是非常必要的。變壓器存在局部過(guò)熱或局部放電，故障部位的絕緣油或固體絕緣物將會(huì)分解出小分烴類氣體（如CH4、C2H6、C2H4、C2H2等）和其他氣體（如H2、CO等）。上述每種氣體在油中的濃度和油中可燃?xì)怏w的總濃度（TCG）均可作為變壓器設(shè)備內(nèi)部故障診斷的指標(biāo)。

一直以來(lái)，油中溶解氣體采用氣相色譜分析法作為故障診斷的常用方法來(lái)判斷?油類電力設(shè)備的運(yùn)行狀況。其主要優(yōu)點(diǎn)是能夠提供油中溶解的各種故障氣體濃度的定量分析。但其操作過(guò)程復(fù)雜，需要大量熟練的業(yè)人員進(jìn)行跟蹤檢測(cè)分析。另外，為了使氣相色譜能夠穩(wěn)定的工作，需要較長(zhǎng)的準(zhǔn)備時(shí)間（一般需要提十幾個(gè)小時(shí)通載氣使氣流穩(wěn)定），從而導(dǎo)致較高的運(yùn)行管理費(fèi)用。隨著我國(guó)電力向大電網(wǎng)，大機(jī)組，高容量，高電壓等的迅猛發(fā)展，對(duì)關(guān)鍵電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)把握提出越來(lái)越高的技術(shù)要求，變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)從本質(zhì)上改變了傳統(tǒng)的變壓器油監(jiān)測(cè)方式，不但提高了企業(yè)管理運(yùn)行效率，也有效保障了變壓器運(yùn)行的可靠性。

TOM-6000變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置嚴(yán)格以電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)及中國(guó)電力行業(yè)變壓器油監(jiān)測(cè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）為研發(fā)依據(jù)，在傳統(tǒng)色譜分析技術(shù)基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)不斷的研究和完善，嚴(yán)格以電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)及中國(guó)電力行業(yè)變壓器油監(jiān)測(cè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為試驗(yàn)研發(fā)依據(jù)，結(jié)合色譜分析技術(shù)新成果，吸收國(guó)內(nèi)外油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，研究開發(fā)的新一代油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置產(chǎn)品?？赏瑫r(shí)進(jìn)行單氫、多組份、全組份油中溶解故障氣體的監(jiān)測(cè)：如氫氣(H₂)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH₄)、乙烷(C₂H₆)、乙烯(C₂H₄)、乙炔(C₂H₂)。自動(dòng)、快速地在線監(jiān)測(cè)變壓器等油浸式電力高壓設(shè)備的油中溶解故障氣體的含量及其增長(zhǎng)率，并通過(guò)故障診斷家系統(tǒng)早期預(yù)報(bào)設(shè)備故障隱患信息，避免設(shè)備事故，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。并通過(guò)對(duì)故障特性氣體的分析診斷，及時(shí)捕捉變壓器故障信息，科學(xué)指導(dǎo)變壓器等油浸式電力高壓設(shè)備運(yùn)行檢修。避免事故發(fā)生，減少重大損失，大程度的提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。廣泛適用于電力行業(yè)110KV及以上電壓等的電力變壓器，電弧爐變壓器，電抗器以及互感器等油?式高壓設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置工作原理

　　變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置是采用氣相色譜分析原理，實(shí)現(xiàn)變壓器油中溶解氣體的在線監(jiān)測(cè)。當(dāng)變壓器存在局部過(guò)熱或局部放電時(shí)，故障部位的絕緣油或固體絕緣物將會(huì)分解出小分子烴類氣體（如CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂等）和其他氣體（如H₂、CO、_、等）。上述每種氣體在絕緣油中的濃度和油中可燃?xì)怏w的總濃度（TCG）均可作為變壓器內(nèi)部故障診斷的指標(biāo)。

　　變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)行時(shí)，采用差壓泵吸方式將變壓器油吸入到油樣采集單元中，通過(guò)內(nèi)部油泵進(jìn)行油樣循環(huán)，在真空環(huán)境以及磁力攪拌作用下實(shí)現(xiàn)油氣快速分離，通過(guò)冷阱技術(shù)除雜后，將故障特性氣體導(dǎo)入六通閥定量管。定量管中的混合故障氣體在載氣的推動(dòng)下進(jìn)入色譜柱，通過(guò)色譜柱對(duì)不同氣體具備不同的親和作用，將故障特性氣體依此分離。氣敏傳感器按出峰順序?qū)收咸匦詺怏w逐一進(jìn)行檢測(cè)，并將故障氣體的濃度特性轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。數(shù)據(jù)采集器中心CPU對(duì)電信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理、存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)采集器嵌入式工控機(jī)通過(guò)RS485通訊模式獲取本機(jī)日常監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)。嵌入式數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，分別計(jì)算出故障氣體各組份及總烴含量。再通過(guò)后臺(tái)主控計(jì)算機(jī)故障診斷家系統(tǒng)對(duì)變壓器油色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析診斷，實(shí)現(xiàn)變壓器故障的在線監(jiān)測(cè)分析。同時(shí)數(shù)據(jù)采集器可就地輸出多路無(wú)源觸點(diǎn)式報(bào)警信號(hào)直接進(jìn)入用戶自控系統(tǒng)。油中微水檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)業(yè)的外置微水在線檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入油色譜在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)變壓器運(yùn)行狀態(tài)的綜合診斷。

　　單臺(tái)數(shù)據(jù)采集器采集分析獲得的變壓器油運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)局域網(wǎng)交換機(jī)上傳至系統(tǒng)后臺(tái)主控計(jì)算機(jī)。數(shù)據(jù)經(jīng)系統(tǒng)用綜合分析與故障診斷軟件處理，實(shí)現(xiàn)報(bào)表、數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析、故障診斷與報(bào)警、TCP/IP、GPRS等方式數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸與控制等系統(tǒng)功能，并形成后臺(tái)主控計(jì)算機(jī)統(tǒng)一控制的網(wǎng)絡(luò)式油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置。

系統(tǒng)構(gòu)成

　　變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置主要由油路循環(huán)系統(tǒng)、油氣分離系統(tǒng)、冷阱、載氣調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、油中特性故障氣體色譜檢測(cè)單元、故障診斷與數(shù)據(jù)管理軟件（由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及操作系統(tǒng)構(gòu)成）、通訊網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程控制與訪問(wèn)軟件組建而成。

TOM-6000型系統(tǒng)是結(jié)合了本公司在電力色譜自動(dòng)全脫氣裝置運(yùn)行中近二十年的成功經(jīng)驗(yàn)，并總結(jié)國(guó)內(nèi)外油色譜在線監(jiān)測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)，傾心打造而成。該系統(tǒng)保持了我公司產(chǎn)品向來(lái)所具有的穩(wěn)定性、可靠性、準(zhǔn)確性等方面的優(yōu)勢(shì)：

♦ 在線檢測(cè)H₂、CO、CO₂、CH₄、C2H4、C2H2、C2H6、H20(可選)的濃度及增長(zhǎng)率；

♦ 定量清洗循環(huán)取樣方式，真實(shí)地反應(yīng)變壓器油中溶解氣體狀態(tài)；

♦ 油氣分離安全可靠，不污染，排放和不排放變壓器油可由用戶自己選擇；

♦ 采用用復(fù)合色譜柱，提高氣體組分的分離度；

♦ 采用進(jìn)口特制的檢測(cè)器 ，提高烴類氣體的檢測(cè)靈敏度；

♦ 高穩(wěn)定性、高精度氣體檢測(cè)技術(shù)，誤差范圍為 ± 10%；

♦ 成熟可靠的通信方式，采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸；

♦ 數(shù)據(jù)采集可靠性高，采用過(guò)采樣技術(shù)Δ－∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器，24位分辨率，自動(dòng)校準(zhǔn)；

♦ 多樣的數(shù)據(jù)顯示及查詢方式，提供報(bào)表和趨勢(shì)圖，歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)壽命為10年；

♦ 環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，成功應(yīng)用于高寒、高溫、高濕度、高海拔地區(qū)；

♦ 抗干擾性能高，電磁兼容性能滿足 GB/T17626 與 IEC61000 標(biāo)準(zhǔn) ；

♦ 提供有兩報(bào)警功能，報(bào)警信號(hào)可遠(yuǎn)傳；

♦ 開放的數(shù)據(jù)庫(kù)，可接入電力系統(tǒng)局域網(wǎng)；

此外，TOM-6000型系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計(jì)，高性能嵌入式處理器的應(yīng)用使色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，并具有下列特點(diǎn)：

♦ 更快的分析周期，小監(jiān)測(cè)周期為40-60分鐘，可由用戶自行設(shè)置，推薦檢測(cè)周期為24小時(shí)檢測(cè)一次；

♦ 油氣分離速度快，僅需10分鐘多鐘左右，采用特殊的環(huán)境適應(yīng)技術(shù)，消除溫、濕度變化對(duì)氣體分配系數(shù)的影響；

♦分析后的油樣采用脫氣和緩沖處理技術(shù)，消除回注變壓器本體的油樣中夾雜的氣泡，多層隔離式回注油（返油）技術(shù)，保證載氣不會(huì)帶進(jìn)變壓器本體中；

♦ C2H2低檢測(cè)限可達(dá) 0.1-0.5 μ L/L ；

♦ 采用雙回路多模式恒溫控制，控溫精度達(dá) ± 0.1 ℃ ，設(shè)備配有自動(dòng)恒溫工業(yè)空調(diào)；

♦ 采用嵌入式處理器控制系統(tǒng)，將油氣分離、數(shù)據(jù)采集、色譜分析、濃度計(jì)算、數(shù)據(jù)報(bào)警、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控等多功能集于一體，不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失等情況，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；

♦ 功能接口電路采用光耦隔離設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)抗干擾性能；

♦ 采用以太網(wǎng)方式，可實(shí)現(xiàn)全數(shù)字、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、控制和參數(shù)設(shè)置；

♦ 加強(qiáng)系統(tǒng)故障診斷功能，提供改良三比值法、大衛(wèi)三角法和立方體圖示法，給出診斷結(jié)果 ；

♦ 加強(qiáng)系統(tǒng)自檢，增加遠(yuǎn)程維護(hù)功能，提供設(shè)備異常事件報(bào)警；

♦ 支持 61850通訊協(xié)議，提供同類監(jiān)測(cè)設(shè)備組網(wǎng)功能，可實(shí)現(xiàn)某一區(qū)域的集中遠(yuǎn)程診斷；

♦ 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用19”標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱和高集成模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝維護(hù)簡(jiǎn)便，操作人性化；

♦ 可擴(kuò)展性高，可便捷的與其它監(jiān)測(cè)裝置集成；

♦ 無(wú)鋼瓶設(shè)計(jì)，不需要每年更換載氣，大大減少了售后維護(hù)量，并且沒(méi)有高壓容器在變壓器旁，設(shè)備安全性得到充分保障，沒(méi)有任何安全隱患。

技術(shù)參數(shù)