CN101629934A - 变压器油色谱在线监测系统 - Google Patents

Abstract

一种变压器监测控制技术领域的变压器油色谱在线监测系统，包括：脱气装置、混合气体采样装置、电气控制单元、数据分析处理单元和远程传输控制单元。本发明沿用了离线系统和在线系统的优点，采用系统单元化、单元互换性、通讯方式多样性，检测气体种类可选性，报警方式多样性。

Description

变压器油色谱在线监测系统

技术领域

本发明涉及的是一种变压器监控技术领域的装置，具体是一种变压器油色谱在线监测系统。

背景技术

目前，在供电系统中，对变压器油进行有效监测、分析的系统得到了广泛的应用。随着现代科技的快速发展，在线监测仪器的发展速度正在稳步提高。但目前的在线系统具有以下几个弊端：测量气体种类的固定性，通讯方式的单一性，结构不具互换性，报警方式单一性。

经过对现有技术的检索发现，中国专利号CN200620153550.8，授权公告号CN200979586，记载了一种“变压器故障在线监测仪”，该技术由渗透膜实现油气分离，由传感器将气室中的气体浓度值转换成电压信号，待信号经过放大以后，由监测装置显示所监测的浓度值，并跟据预先输入的标定数据计算出气室中故障气体的含量及产生速率，但是气体含量超过警戒值时，仅能发生声光报警，而远离设备的用户不能及时获得报警信息。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种变压器油色谱在线监测系统。本发明可实时及远程监控油路中的气体含量，并能通过多种报警方式，及时发现及分析变压器故障。采用系统单元化、单元互换性，缩小了系统体积。对变压器的安全、经济运行具有很深远的意义。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：脱气装置、混合气体采样装置、电气控制单元、数据分析处理单元和远程传输控制单元，其中：脱气装置接收变压器油样的输入，脱气装置的输出端与混合气体采样装置相连接并输出分离气体，电气控制单元控制端分别与脱气装置和混合气体采样装置的控制端相连接以输出控制信号，电气控制单元的输入端与混合气体采样装置的输出端相连接以传输气体检测数据，电气控制单元的输出端与数据分析处理单元相连接以输出转换数据，数据分析处理单元根据接收到的转换数据输出分析结果，远程传输控制单元与数据分析处理单元的控制端相连接以输出远程指令。

所述的脱气装置包括：自动油循环模块、完全脱气模块和油气分离模块，其中：自动油循环模块接收变压器油样的输入，自动油循环模块的输出端连接至完全脱气模块的输入端并将变压器油输出到完全脱气模块，完全脱气模块的输出端连接至油气分离模块的输入端并将变压器油及其中溶解的气体完全分离，油气分离模块的输出端与混合气体采样装置相连接并将分离气体输出到混合气体采样装置。

所述的混合气体采样装置包括：三通进样模块、混合气体分离模块和气体检测模块，其中：三通进样模块接收脱气装置输出的混合气体并将待测气体输出至混合气体分离模块，混合气体分离模块进行色谱分离后将色谱分离气体传输至气体检测模块，气体检测模块将气体检测数据输出至电气控制单元。

所述的气体检测数据为模拟信号。

所述的电气控制单元包括：数字控制器、数据采集模块、数据转换模块和数据传输模块，其中：数字控制器分别与脱气装置和混合气体采样装置的控制端相连接以输出控制信号，数据采集模块接收来自混合气体采样装置的气体检测数据并输出至数据转换模块，数据转换模块进行模数转换后后将转换数据通过数据传输模块输出至数据分析处理单元。

所述的转换数据为数字信号，该转换数据包括：气体数据、日志数据、状态数据。

所述的远程传输控制单元与数据分析处理单元的控制端相连接以输出远程指令进行远程控制，该远程指令包括：名称设置、监测周期设置、报警极限值设置、检测气体种类设置、数据分析设置和数据查看。

所述的数据分析处理单元将转换数据中的气体数据、日志数据、状态数据分类并通过预先导入的标定曲线计算油中故障气体的含量，然后根据预设报警值进行分析并输出结果。

所述的标定曲线表征了传感器对各种气体的反应特性。标定曲线是通过曲线拟合算法来实现的；曲线拟合算法也即最小二乘法，公式表述为：

$f\left(x\right)=\frac{R_0{U}_0}{R_0+{10}^n{x}^{-m}},$

其中：x表示气体浓度值，R₀表示初始气体浓度值，U₀表示初始响应电压值，m、n表示方程系数，采用数学方法求出m、n的值，便可确定标定曲线。

本发明的有益效果是：本发明沿用了离线系统和在线系统的优点，克服了两者的缺点，采用系统单元化、单元互换性、通讯方式多样性，检测气体种类可选性，报警方式多样性。

附图说明

图1为实施例连接示意图。

图2为实施例标定曲线图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：脱气装置、混合气体采样装置、电气控制单元、数据分析处理单元和远程传输控制单元，其中：脱气装置接收变压器油样的输入，脱气装置的输出端与混合气体采样装置相连接并输出分离气体，电气控制单元分别与脱气装置和混合气体采样装置的控制端相连接以输出控制信号，电气控制单元的输入端与混合气体采样装置的输出端相连接以传输气体检测数据，电气控制单元的输出端与数据分析处理单元相连接以输出转换数据，数据分析处理单元根据接收到的转换数据输出分析结果，远程传输控制单元与数据分析处理单元的控制端相连接以输出远程指令。

所述的脱气装置包括：自动油循环模块、完全脱气模块和油气分离模块，其中：自动油循环模块接收变压器油样的输入，自动油循环模块的输出端连接至完全脱气模块的输入端并将变压器油输出到完全脱气模块，完全脱气模块的输出端连接至油气分离模块的输入端并将变压器油及其中溶解的气体完全分离，油气分离模块的输出端与混合气体采样装置相连接并将分离气体输出到混合气体采样装置。

所述的混合气体采样装置包括：三通进样模块、混合气体分离模块和气体检测模块，其中：三通进样模块接收脱气装置输出的混合气体并将待测气体输出至混合气体分离模块，混合气体分离模块进行色谱分离后将色谱分离气体传输至气体检测模块，气体检测模块将气体检测数据输出至电气控制单元。

所述的气体检测数据为模拟信号。

所述的电气控制单元包括：数字控制器、数据采集模块、数据转换模块和数据传输模块，其中：数字控制器分别与脱气装置和混合气体采样装置的控制端相连接以输出控制信号，数据采集模块接收来自混合气体采样装置的气体检测数据并输出至数据转换模块，数据转换模块进行模数转换后后将转换数据通过数据传输模块输出至数据分析处理单元。

所述的转换数据为数字信号，该转换数据包括：气体数据、日志数据、状态数据。

所述的远程传输控制单元与数据分析处理单元的控制端相连接以输出远程指令进行远程控制，该远程指令包括：名称设置、监测周期设置、报警极限值设置、检测气体种类设置、数据分析设置和数据查看。

所述的电气控制单元与远程传输控制单元通过通讯电缆、光纤缆、网络调节器或GSM模块进行通讯。

所述的通讯电缆为二线制，设备通过4芯电缆线中的两根双绞线实现电气控制单元与远程传输控制单元的通讯；所述光纤通讯以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式，设备通过光纤转换模块、网络调节器及光纤缆实现电气控制单元与远程传输控制单元的通讯；所述网络通讯以网线作为传输媒介的一种通信方式，设备及网络调节器在同一局域网内，设备通过网络调节器实现电气控制单元与远程传输控制单元的通讯；所述GSM通讯通过手机卡进行通讯，设备与GSM转换模块连接，远程传输控制单元与GSM转换模块连接，两GSM转换模块通过手机卡发送信息建立通信。

所述的数据分析处理单元将转换数据中的气体数据、日志数据、状态数据分类并通过预先导入的标定曲线计算油中故障气体的含量，然后根据预设报警值进行分析并输出结果。

所述的标定曲线表征了传感器对各种气体的反应特性。标定曲线是通过曲线拟合算法来实现的；曲线拟合算法也即最小二乘法，公式表述为：

$f\left(x\right)=\frac{R_0{U}_0}{R_0+{10}^n{x}^{-m}},$

其中：x表示气体浓度值，R₀表示初始气体浓度值，U₀表示初始响应电压值，m、n表示方程系数，采用数学方法求出m、n的值，然后通过下面公式看方程曲线与实际点偏离多大。最终确定标定曲线。

$x=\sqrt[m]{\frac{{10}^n}{\frac{R_0{U}_0}{y}-R_0}},$

如图2所示，选用有规律的若干实验数据(实验点比较有规律的情况下)进行测试，只要求出合适的m，n值，方程f(x)即为标定曲线方程。

本实施例结合现有技术中离线分析和在线测试的优点，采用系统单元化、单元互换性、通讯方式多样性，检测气体种类可选性，报警方式多样性。

Claims (7)

1、一种变压器油色谱在线监测系统，其特征在于，包括：脱气装置、混合气体采样装置、电气控制单元、数据分析处理单元和远程传输控制单元，其中：脱气装置接收变压器油样的输入，脱气装置的输出端与混合气体采样装置相连接并输出分离气体，电气控制单元控制端分别与脱气装置和混合气体采样装置的控制端相连接以输出控制信号，电气控制单元的输入端与混合气体采样装置的输出端相连接以传输气体检测数据，电气控制单元的输出端与数据分析处理单元相连接以输出转换数据，数据分析处理单元根据接收到的转换数据输出分析结果，远程传输控制单元与数据分析处理单元的控制端相连接以输出远程指令。

2、根据权利要求1所述的变压器油色谱在线监测系统，其特征是，所述的脱气装置包括：自动油循环模块、完全脱气模块和油气分离模块，其中：自动油循环模块接收变压器油样的输入，自动油循环模块的输出端连接至完全脱气模块的输入端并将变压器油输出到完全脱气模块，完全脱气模块的输出端连接至油气分离模块的输入端并将变压器油及其中溶解的气体完全分离，油气分离模块的输出端与混合气体采样装置相连接并将分离气体输出到混合气体采样装置。

3、根据权利要求1所述的变压器油色谱在线监测系统，其特征是，所述的混合气体采样装置包括：三通进样模块、混合气体分离模块和气体检测模块，其中：三通进样模块接收脱气装置输出的混合气体并将待测气体输出至混合气体分离模块，混合气体分离模块进行色谱分离后将色谱分离气体传输至气体检测模块，气体检测模块将气体检测数据输出至电气控制单元。

4、根据权利要求1所述的变压器油色谱在线监测系统，其特征是，所述的电气控制单元包括：数字控制器、数据采集模块、数据转换模块和数据传输模块，其中：数字控制器分别与脱气装置和混合气体采样装置的控制端相连接以输出控制信号，数据采集模块接收来自混合气体采样装置的气体检测数据并输出至数据转换模块，数据转换模块进行模数转换后后将转换数据通过数据传输模块输出至数据分析处理单元。

5、根据权利要求4所述的变压器油色谱在线监测系统，其特征是，所述的远程传输控制单元与数据分析处理单元的控制端相连接以输出远程指令进行远程控制，该远程指令包括：名称设置、监测周期设置、报警极限值设置、检测气体种类设置、数据分析设置和数据查看。

6、根据权利要求1所述的变压器油色谱在线监测系统，其特征是，所述的数据分析处理单元将转换数据中的气体数据、日志数据、状态数据分类并通过预先导入的标定曲线计算油中故障气体的含量，然后根据预设报警值进行分析并输出结果。

7、根据权利要求6所述的变压器油色谱在线监测系统，其特征是，所述的标定曲线表征了传感器对各种气体的反应特性，标定曲线是通过曲线拟合算法来实现的；曲线拟合算法也即最小二乘法，公式表述为：

$f\left(x\right)=\frac{R_0{U}_0}{R_0+{10}^n{x}^{-m}},$

其中：x表示气体浓度值，R₀表示初始气体浓度值，U₀表示初始响应电压值，m、n表示方程系数，采用数学方法求出m、n的值，便可确定标定曲线。

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