CN107064468A - 基于比对分析的油中气体监测装置现场检验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于比对分析的油中气体监测装置现场检验方法，涉及电力设备状态监测与故障诊断研究、应用领域，针对行业内缺少能够现场检验油中气体监测装置测量精度（重复性、误差）等技术指标的方法，采用连接检测装置、处理变压器油、静置变压器油、将变压器进行平衡体积变化、利用标准气体自动计量仪获取设置好的标准混合气体注入便携式检验仪中，并经磁力搅拌直至气体全部溶解、计算油中溶解气体的原始浓度、计算某一具体组分油中溶解气体i的浓度的步骤，克服了传统应用模式所受场地、通信及时间条件的关键难题，提高了电力设备品控响应的机动能力，实现了电力生产中风险、效能和成本的综合最优。

Description

基于比对分析的油中气体监测装置现场检验方法

技术领域

本发明涉及电力设备状态监测与故障诊断研究、应用领域，具体涉及一种基于比对分析的油中气体监测装置现场检验方法。

背景技术

油中气体是反映变压器、高压电抗器设备绝缘性能的重要特征参数之一，是变压器、高压电抗器设备绝缘劣化的征兆和表现形式。所以监测变压器、高压电抗器电气设备油中气体能够发现其内部早期的绝缘缺陷，并通过及时的故障诊断与状态评价，以采取具体处理措施，避免其继续发展并恶化。

随着电力企业在研究、应用设备状态监测评价技术方面的日益深入，油中溶解气体监测装置已广泛应用在变压器、高压电抗器设备；从高压电气设备运行可靠性的重要性和监测装置的价格比来看，采用监测技术，在经济上也有显著的优势。监测油中气体的通常方法是：首先，将油样采集单元采集的变压器油经油路循环进入油气分离单元进行脱气处理；其次，将油气分离后的气体经气体检测单元(通常是色谱柱)依次分离各组分气体；再次，将各组分的气体经气体检测单元(通常是检测器)检测、转换为与气体浓度成正比的电信号；最后，将模数转换后的各组分气体浓度信息经数据采集单元和现场控制与处理单元传输至监测预警中心的服务器中，并供设备运维人员查询、分析。

可见色谱柱、检测器是油中气体监测装置的关键，但是在具体工程设计和现场应用过程中，由于各系列装置的技术标准不统一、各厂商产品质量参差不齐、电子元件老化、运行维护不足、监测传感器安装位置不合理等一系列原因，导致监测装置在工程应用中出现测量精度(重复性、误差)达不到《变压器油中溶解气体在线监测装置选用导则》(DL/Z249)的要求，甚至导致监测预警的误报警、漏报警的严重后果。然而，行业内缺少能够现场检验油中气体监测装置测量精度(重复性、误差)等技术指标的系统，不能及时发现监测装置在工程应用中存在的性能问题，并影响准确监测、判断变压器、高压电抗器设备的绝缘状态，甚至酿成电力安全生产事件。电力生产企业一直未能摆脱一台变压器(电抗器)配置一套在线监测装置的使用原则，进而导致在实际应用中的装置固定安装于变电站现场，无法送检，进而难以发现因装置老化而衍生的测量精度问题，难以将测量值直接用于评估设备状态，并影响准确监测、预警变压器、高压电抗器设备的绝缘状态，甚至酿成电力安全生产事件。

发明内容

本发明提供一种基于比对分析的油中气体监测装置现场检验方法，用以解决行业内缺少能够现场检验油中气体监测装置测量精度(重复性、误差)等技术指标的方法，不能及时发现监测装置在工程应用中存在的性能问题，并影响准确监测、判断变压器、高压电抗器设备的绝缘状态，甚至酿成电力安全生产事件的技术问题。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案实现：

一种基于比对分析的油中气体监测装置现场检验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、连接检测装置；

S2、处理变压器油；

S3、静置变压器油；

S4、将变压器进行平衡体积变化；

S5、利用标准气体自动计量仪获取设置好的标准混合气体注入便携式检验仪中，并经磁力搅拌直至气体全部溶解；

S6、计算油中溶解气体的原始浓度；

S7、计算某一具体组分油中溶解气体i的浓度。

优选地，步骤S2所述是处理变压器油包括：将#25变压器油在恒温下抽真空然后磁力搅拌2小时，所述抽真空的真空度小于10Pa。

优选地，步骤S3所述静置变压器油包括：将步骤S2搅拌后的变压器油保持真空并静置24小时。

优选地，步骤S4将变压器进行平衡体积变化包括油将步骤S3静置后的变压器油利用真空吸入便携式检验仪内的油缸中，置于恒温中通过自由滑动的活塞注射器平衡体积变化。

优选地，步骤S6计算油中溶解气体的原始浓度包括：利用以下公式计算浓度：其中X_oil是油中溶解气体的原始浓度，V_gas是油中溶解气体的原始体积，V_cylinder是检验仪内油缸中空白油的体积。

优选地，步骤S7计算某一具体组分油中溶解气体i的浓度包括：利用以下公式计算：X_oi＝K_iC_gi，其中X_oi是某一具体组分油中溶解气体i的浓度，K_i是该组分气体的奥斯特瓦尔德系数，C_gi是为在平衡条件下，气相中该组分气体的浓度

本发明具有以下有益效果：

(1)彻底克服了传统应用模式所受场地、通信及时间条件的关键难题，开创性地实现了灵活检验、判定油中气体监测装置的测量精度(重复性、误差)等技术指标，提高了电力设备品控响应的机动能力，丰富了保障电网建设和设备安全的手段，实现了电力生产中风险、效能和成本的综合最优。

(2)实现了现场检验油中气体监测装置及传感器的测量重复性、测量误差、最低检出限等技术指标，摆脱了监测装置固定安装在变电站现场后无法送检的困境，达到了准确发现色谱柱及检测器老化等原因而导致监测灵敏度下降、线性度漂移等问题的目的。

(3)实现了高中低浓度的现场模拟检验，扭转了无法针对不同型号监测装置、油气分离和气体检测单元开展全量程线性比对校验的困境，提升了监测预警管理的精益化水平。

(4)实现了标油中溶解气体奥斯特瓦尔德系数的测定方法，避免了因油缸体积、温度、配油量及精度、标气量及精度等偏差所致的标油相对偏差，将标油中溶解气体重复性的相对标准误差(Relative Standard Deviation，RSD)控制在10％以内。

附图说明

图1是本发明的步骤流程图；

图2是本发明提供的实施例结构示意图；

图3是本发明的现场检验连接示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的图1-3，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

一种基于比对分析的油中气体监测装置现场检验方法，如图1所示，为了能够充分说明本发明的应用方法，需要按照图2、图3所示的示意图构建能够对现场油中气体监测装置现场检验的系统，改系统包括氢气发生器、标准气体自动计量仪、便携式检验仪、空气泵、空白油桶，其中，便携式检验仪包括高浓度便携检验仪、中浓度便携检验仪、低浓度便携检验仪。

如图2所示，氢气发生器在现场检验前通过气管连接标准气体自动计量仪，并用于提供标气。标准气体自动计量仪在现场检验前通过气管分别连接高浓度便携式检验仪、中浓度便携式检验仪、低浓度便携式检验仪，用于提供配置标油所需的标气。此外，标准气体自动计量仪根据所需配置标油中溶解气体的期望浓度，分别计算其内部各类标气瓶向便携式检验仪的供气量。空气泵分别连接高浓度便携式检验仪、中浓度便携式检验仪、低浓度便携式检验仪，用于提供注油、排油、注气、排气所需的压力。空白油桶在现场检验前通过气管分别连接高浓度便携式检验仪、中浓度便携式检验仪、低浓度便携式检验仪，并用于提供配置标油所需的空白油。高浓度便携式检验仪、中浓度便携式检验仪、低浓度便携式检验仪在现场检验时先后通过油管连接油中气体监测装置，并用于提供现场比对分析检验所需的标油。

氢气发生器向标准气体自动计量仪输送氢气的输出压力范围是0至0.6MPa，输出流量范围是0至300mL/min，输出压力偏差小于0.001MPa，输出气体纯度达到99.999％，最大功率达到150W。标准气体自动计量仪内置的标气包括一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氢气。空气泵向携式检验仪提供气缸压力的输出压力范围是0至0.4MPa，输出流量范围是0至2000mL/min，输出压力偏差小于0.003MPa，工作噪音小于40dB，最大功率达到125W。高浓度便携式检验仪、中浓度便携式检验仪、低浓度便携式检验仪内的油缸压力范围是在0至0.4MPa，配置标油范围是0至5000mL，配置标油精度偏差小于10％，最大功率达到1500W。

使用时，如图1所示的步骤，首先将#25变压器油在恒温下磁力搅拌抽真空2小时，真空度小于10Pa,然后停止搅拌，保持真空一昼夜以除去其中的溶解气体，将处理过的空白油保持真空待用；然后将空白油真空吸入便携式检验仪内的油缸中，置于恒温中通过自由滑动的活塞注射器平衡体积变化，采用标准气体自动计量仪取所设置的标准混合气体注入便携式检验仪中，并经磁力搅拌直至气体全部溶解。由此按照计算油中溶解气体的原始浓度，其中X_oil是油中溶解气体的原始浓度，V_gas是油中溶解气体的原始体积，V_cylinder是检验仪内油缸中空白油的体积；

接着，按照公式X_oi＝K_iC_gi并应用奥斯特瓦尔德系数参与计算某一具体组分油中溶解气体i的浓度，其中X_oi是某一具体组分油中溶解气体i的浓度，K_i是该组分气体的奥斯特瓦尔德系数，C_gi是为在平衡条件下，气相中该组分气体的浓度，而奥斯特瓦尔德系数(K)定义为：K＝平衡时液相中气体浓度/平衡时气相中气体浓度，从而完成某一具体组分油中溶解气体i的浓度计算。

下面以某变电站作为案例对本发明的工作原理作进一步阐述，如图3所示，按照下列步骤实现检测：

(1)需要检验220kV变电站1号主变油中气体监测装置的测量精度(重复性、误差)、最低检出限等技术指标是否达到工程设计的指标和满足现场应用的要求，因此，监测预警中心将一种基于比对分析的油中气体监测装置现场检验方法安装、应用于1号主变油中气体监测装置的附近，并检验监测装置的性能。在实际品控工作中，可根据监测装置传感器的数量和现场环境选择具体安装数量、位置，但与变压器油中气体监测装置的距离不宜过远。

(2)现场装置连接，首先在实验室分别配置三套检验仪的标准油(高、中、低浓度)，并用实验室色谱仪检定、计算标准油中各组分气体的浓度。其次，在变电站现场以监测装置测量检验仪中的高、中、低浓度标准油，比对在线监测与离线检测的结果，并以监测装置的测量精度判定监测装置的技术指标是否达到要求。判定依据为《变压器油中溶解气体在线监测装置选用导则》(DL/Z 249)与《变电设备在线监测装置检验规范第2部分：变压器油中溶解气体在线监测装置》(DLT1432.2)。

(3)检验前自查，首先检查装置运行情况，判断油中溶解气体浓度的监测功能正常；其次，检查远程监视情况，监测主站平台的远程监视功能正常，并可存储数据。

(4)功能检查，首先检查硬件功能，判断监测装置应具备的硬件是否正常。主要检查内容包括：1)进出油管、法兰连接是否紧固可靠；2)油阀能否可靠关闭和开启；3)信号指示灯指示正常；4)电源和通信电缆的接线是否牢固，有无松动现象；5)载气压力是否正常；6)系统气路、油路检漏是否正常；7)若有无线通信模块，需检查工作状态是否正常。其次，检查软件功能。主要检查内容包括：1)监视功能检查。操作监测装置的程序，检查其数据采集、数据诊断、数据记录和保存等主要功能是否正常。2)测试自恢复功能。模拟监测装置供电中断等情况后，监测装置应能够自动恢复正常运行。

(5)检查通信功能，测试现场装置至监测主站平台的通道是否正常，数据传输无延时、丢包等现象。

(6)检验技术指标，通过分析监测装置对便携式校验仪中标准油样的检测结果，判断监测装置的测量精度是否满足《变压器油中溶解气体在线监测装置选用导则》(DL/Z249-2012)与《变电设备在线监测装置检验规范第2部分：变压器油中溶解气体在线监测装置》(DLT1432.2)，并编写现场检查记录。

(7)采用以上方式分别检验、分析油中气体监测装置的检验监测装置的性能，并比对分析、验证了油中气体监测装置测量精度(重复性、误差)、最低检出限等技术指标是否达到工程设计的指标和满足现场应用的要求。正因为灵活应用了一种基于比对分析的油中气体监测装置现场检验方法，得以填补了变压器、高压电抗器油中气体监测装置缺乏现场检验手段的技术短板，提高了电力设备品控响应的机动能力，丰富了保障电网建设和设备安全的手段。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本使用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于比对分析的油中气体监测装置现场检验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、连接检测装置；

S2、处理变压器油；

S3、静置变压器油；

S4、将变压器进行平衡体积变化；

S5、利用标准气体自动计量仪获取设置好的标准混合气体注入便携式检验仪中，并经磁力搅拌直至气体全部溶解；

S6、计算油中溶解气体的原始浓度；

S7、计算某一具体组分油中溶解气体i的浓度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2所述是处理变压器油包括：将#25变压器油在恒温下抽真空然后磁力搅拌2小时，所述抽真空的真空度小于10Pa。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3所述静置变压器油包括：将步骤S2搅拌后的变压器油保持真空并静置24小时。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4将变压器进行平衡体积变化包括油将步骤S3静置后的变压器油利用真空吸入便携式检验仪内的油缸中，置于恒温中通过自由滑动的活塞注射器平衡体积变化。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S6计算油中溶解气体的原始浓度包括：利用以下公式计算浓度：其中X_oil是油中溶解气体的原始浓度，V_gas是油中溶解气体的原始体积，V_cylinder是检验仪内油缸中空白油的体积。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S7计算某一具体组分油中溶解气体i的浓度包括：利用以下公式计算：X_oi＝K_iC_gi，其中X_oi是某一具体组分油中溶解气体i的浓度，K_i是该组分气体的奥斯特瓦尔德系数，C_gi是为在平衡条件下，气相中该组分气体的浓度。