CN114137050A - 一种适用于变压器的气体成分在线监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种适用于变压器的气体成分在线监测装置及方法，包括气体采集单元、气体分析单元和数据显示单元；所述气体采集单元，用于采集变压器上瓦斯继电器中的特征气体；所述气体分析单元，用于实时分析所述特征气体的气体成分；所述数据显示单元，用于根据所述气体成分，判断和显示变压器的不同状态，并将变压器的状态传送至变压器的主控室；本公开数据显示单元根据多气体集成式电化学传感器的检测结果判断变压器的状态，并将变压器的状态传送至主控室，同时，数据显示单元可以实时显示当前变压器的状态，工作人员可以在现场直观、快速地判断当前变压器的状态，及时采取措施，避免变压器事故进一步扩大，确保安全。
Description
技术领域
本公开属于变压器技术领域，尤其涉及一种适用于变压器的气体成分在线监测装置及方法。
背景技术
变压器气体瓦斯继电器需配置两幅接点，分别为轻瓦斯和重瓦斯，正常运行状态中，轻瓦斯投入报警状态，重瓦斯投入跳闸状态。瓦斯保护信号动作时，应立即对变压器进行检查，检查是否因积聚空气、油位降低、二次回路故障或变压器内部故障造成的。如瓦斯继电器内有气体，则应记录气量，观察气体的颜色及试验是否可燃，并取气体及油样做色谱分析。
本公开发明人发现目前对瓦斯继电器内的气体进行分析过程中存在以下问题：
1.对气体检测后，不能对检测结果进行实时显示和报警；同时不能实现对检测对象变压器状态的实时判断和显示，极大的限制了工作人员对故障后变压器进行应急处理的应急处理能力；
2.目前对气体做色谱分析判断气体种类的手段，成本高，时间长，无法实现对变压器中气体成分进行实时地监测，无法满足对变压器的状态进行实时监控的需求。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提出了一种适用于变压器的气体成分在线监测装置及方法，本公开通过数据显示单元根据多气体集成式电化学传感器的检测结果判断变压器的状态，并将变压器的状态传送至主控室，同时，数据显示单元可以实时显示当前变压器的状态，工作人员可以在现场直观、快速地判断当前变压器的状态，及时采取措施，避免变压器事故进一步扩大，确保安全。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本公开提供了一种适用于变压器的气体成分在线监测装置，包括气体采集单元、气体分析单元和数据显示单元；所述气体采集单元和所述气体分析单元均与所述数据显示单元连接；
所述气体采集单元，用于采集变压器上瓦斯继电器中的特征气体；
所述气体分析单元，用于实时分析所述特征气体的气体成分；
所述数据显示单元，用于根据所述气体成分，判断和显示变压器的不同状态，并将变压器的状态传送至变压器的主控室。
进一步的，所述气体采集单元包括依次连接的气体单向阀、气体定量取样装置和气体纯化装置。
进一步的，所述气体单向阀与所述气体定量取样装置之间通过第二气体管道连接，所述气体定量取样装置和所述气体纯化装置之间通过第三气体管道连接；
所述第二气体管道靠近所述气体定量取样装置的一端设置为倒U型结构，所述第三气体管道靠近所述气体定量取样装置的一端设置为直角结构。
进一步的，所述气体分析单元至少设置有多气体集成式电化学传感器。
进一步的，所述多气体集成式电化学传感器包括由传感电极和反电极组成，并由一个电解层隔开，检测特征气体的甲烷、乙烯、乙炔、氢气和一氧化碳成分，并将检测结果传送至所述数据显示单元。
进一步的，所述数据显示单元包括控制面、多个板警示灯和蜂鸣器。
进一步的，多个板警示至少包括用于对初级危险状态进行报警的第一警示灯、用于对中危险状态进行报警的第二警示灯以及用于对高危险状态进行报警的第三警示灯。
进一步的，当检测出的特征气体的气体成分为甲烷、乙烯和一氧化碳，判断为变压器油过热，对应为所述的所述初级危险状态；当检测出的特征气体的气体成分为甲烷、氢气和一氧化碳后，判断为变压器中绝缘部件存在局部放电，对应的为所述中危险状态；当检测出的特征气体的气体成分为氢气和乙炔后，判断为变压器油中存在火花放电，对应的为所述高危险状态。
进一步的，所述蜂鸣器与警示灯联动工作，所述蜂鸣器通过蜂鸣频率的不同来对应变压器的不同状态，蜂鸣频率越高，则变压器的危险程度越高。
第二方面，本公开还提供了一种适用于变压器的气体成分在线监测方法，采用了如第一方面所述的种适用于变压器的气体成分在线监测装，包括：
采集变压器上瓦斯继电器中的特征气体；
实时分析所述特征气体的气体成分；
根据所述气体成分，判断和显示变压器的不同状态，并将变压器的状态传送至变压器的主控室。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
1.本公开数据显示单元根据多气体集成式电化学传感器的检测结果判断变压器的状态，并将变压器的状态传送至主控室，同时，数据显示单元可以实时显示当前变压器的状态，工作人员可以在现场直观、快速地判断当前变压器的状态，及时采取措施，避免变压器事故进一步扩大，确保安全。
2.本公开适用于变压器的气体成分在线监测装置，通过气体采集单元采集变压器内的特征气体，对特征气体进行纯化过滤后，在多气体集成式电化学传感器中对甲烷、乙烯、乙炔、氢气和一氧化碳进行成分分析；整个装置成本低，检测时间短，实现了对变压器中气体成分进行实时地监测，满足了对变压器的状态进行实时监控的需求。
附图说明
构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
图1为本公开实施例1的原理图；
其中，1、气体采集单元，11、气体单向阀，12、气体定量取样装置，13、气体纯化装置，14、第一气体管道，15、第二气体管道，16、第三气体管道，2、气体分析单元，21、多气体集成式电化学传感器，3、数据显示单元，31、控制面板，32、第一警示灯，33、第二警示灯，34、第三警示灯，35、蜂鸣器，4、变压器，5、瓦斯继电器。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
变压器是电力行业必不可少的设备，随着电网运行时间的增加，一些变压器的绝缘系统逐渐开始劣化，尤其是油浸式变压器，绝缘劣化后易产生放电绝缘和过热绝缘缺陷。除此之外，绝缘纸劣化后会产生纤维杂质颗粒，设备内部的金属材料也会因为维修和内部机械部件的磨损产生金属颗粒杂质微粒，这些杂质颗粒会导致电力设备绝缘水平降低。
目前油浸式变压器一般采用瓦斯继电器进行保护，瓦斯继电器装在变压器的储油柜和油箱之间的管道内，利用变压器内部故障而使油分解产生气体或造成油流涌动时，使气体继电器的接点动作，接通指定的控制回路，并及时发出信号告警或启动保护元件自动切除变压器。瓦斯保护分为轻瓦斯和重瓦斯，轻瓦斯主要反映在运行或者轻微故障时由油分解的气体上升入瓦斯继电器，气压使油面下降，继电器的开口杯随油面落下，轻瓦斯干簧触点接通发出信号，当轻瓦斯内气体过多时，可以由瓦斯继电器的气嘴将气体放出。重瓦斯主要反映在变压器严重内部故障，特别是匝间短路等其他变压器保护不能快速动作的故障，产生的强烈气体推动油流冲击挡板，挡板上的磁铁吸引重瓦斯干簧触点，使触点接通而跳闸。
变压器气体瓦斯继电器需配置两幅接点，分别为轻瓦斯和重瓦斯，正常运行状态中，轻瓦斯投入报警状态，重瓦斯投入跳闸状态。瓦斯保护信号动作时，应立即对变压器进行检查，检查是否因积聚空气、油位降低、二次回路故障或变压器内部故障造成的。如瓦斯继电器内有气体，则应记录气量，观察气体的颜色及试验是否可燃，并取气体及油样做色谱分析。
正如背景技术中指出的，目前对瓦斯继电器内的气体进行分析过程中存在以下问题：
1.对气体检测后，不能对检测结果进行实时显示和报警；同时不能实现对检测对象变压器状态的实时判断和显示，极大的限制了工作人员对故障后变压器进行应急处理的应急处理能力；
2.目前对气体做色谱分析判断气体种类的手段，成本高，时间长，无法实现对变压器中气体成分进行实时地监测，无法满足对变压器的状态进行实时监控的需求。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供了一种适用于变压器的气体成分在线监测装置，包括气体采集单元1、气体分析单元2和数据显示单元3，所述气体采集单元1与变压器4上的瓦斯继电器5的出气口连接，所述气体分析单元2与所述气体采集单元1连接，所述气体采集单元1和所述气体分析单元2均与所述数据显示单元3连接，所述气体分析单元2用于分析所述气体采集单元1采集的特征气体的气体成分，所述数据显示单元3根据所述气体采集单元1分析的特征气体的气体成分，判断所述变压器4的不同状态，并显示所述变压器4各状态。
具体地，所述气体采集单元1包括气体单向阀11、气体定量取样装置12和气体纯化装置13，所述气体单向阀11通过第一气体管道14与所述变压器4上的所述瓦斯继电器5的出气口连接，所述气体定量取样装置12和所述气体纯化装置13依次与气体单向阀11连接，所述气体纯化装置13与所述气体分析单元2连接。
本实施例中，所述气体单向阀11采用比例电磁阀，可以控制电磁阀的开口大小来控制取样的速度，并且所述气体单向阀11内还设有信号接收装置和信号执行装置，可以远程自动控制所述气体单向阀11的开闭和开度。
所述气体单向阀11通过第二气体管道15与所述气体定量取样装置12连接，所述气体定量取样装置12接收到所述瓦斯继电器5排气口的特征气体后，将气体存储起来，一部分的气体用于输送到后面的气体检测工序来进行检测，一部分气体留存在定量取样装置中，可供工作人员手动取气，所述气体定量取样装置12中还设置有气体清理装置，用于清理检测完成后定量取样装置中的气体，确保下一次气体检测的准确。
所述气体定量取样装置12中的特征气体通过第三气体管道16与所述气体纯化装置13连接，特征气体中含有少量的水分和油，水分和油会对特征气体的检测带来不便，影响特征气体检测精度，特征气体经所述气体纯化装置13后，水分和油被过滤掉，纯净的特征气体进入所述气体分析单元2进行气体成分检测。
在本实施例中，所述第二气体管道15靠近所述气体定量取样装置12的一端设置为倒U型结构，所述第三气体管道16靠近所述气体定量取样装置12的一端设置为直角结构。
所述气体分析单元2包括多气体集成式电化学传感器21，所述多气体集成式电化学传感器21通过与特征气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号，所述多气体集成式电化学传感器21属于现有技术，由传感电极和反电极组成，并由一个薄电解层隔开，可检测多种气体成分，能够检测特征气体的甲烷、乙烯、乙炔、氢气和一氧化碳成分，并将检测结果传送至所述数据显示单元3。
所述数据显示单元3包括控制面板31、存储装置和远传模块，控制面板31用于根据所述气体分析单元2传送的检测结果判断当前变压器4的状态，存储装置用于存储检测结果信息和变压器4的状态信息，远传模块用于将检测结果和变压器4的状态信息传送至主控室。
本实施例中，所述控制面板31中设置有计算模块，可以根据所述气体分析单元2传送的检测结果判断当前变压器4的状态，当检测出的特征气体的气体成分为甲烷、乙烯和一氧化碳后，可判断为变压器4油过热，具有一定的危险性，但是不严重，此时，计算模块判断出当前变压器4的状态为初级危险状态，并将判断出的变压器4的状态通过远传模块传送至主控室。当检测出的特征气体的气体成分为甲烷、氢气和一氧化碳后，可判断为变压器4中绝缘部件存在局部放电，危险性比较大，此时，计算模块判断出当前变压器4的状态为中危险状态，并将判断出的变压器4的状态通过远传模块传送至主控室，主控室可安排相关技术人员进行现场处理消除危险。当检测出的特征气体的气体成分为氢气和乙炔后，可判断为变压器4油中存在火花放电，存在非常严重的危险性，需要马上进行处理，此时，计算模块判断出当前变压器4的状态为高危险状态，并将判断出的变压器4的状态通过远传模块传送至主控室，主控室需要采取紧急措施保证安全。
为确保能够现场直观地判断变压器4当前的状态，本实施例中，在所述控制面板31上设有警示灯，警示灯可以根据变压器4的状态信息点亮进行报警。
如图1所示，警示灯有三组，记为第一警示灯32、第二警示灯33和第三警示灯34，其中，所述第一警示灯32为绿色，对应初级危险状态，所述第二警示灯33为黄色，对应中危险状态，所述第三警示灯34为红色，对应高危险状态。通过三组警示灯，可以直观、快速地判断当前变压器4的状态，为后续的操作处理提供信息支撑，提高处理效率，保证人员安全。
所述控制面板31上还设有蜂鸣器35，所述蜂鸣器35与警示灯联动工作，警示灯点亮后，所述蜂鸣器35也开始工作，所述蜂鸣器35通过蜂鸣频率的不同来对应变压器4的不同状态，蜂鸣频率越高，则变压器4的危险程度越高。
实施例2：
本实施例提供了一种适用于变压器的气体成分在线监测方法，采用了如实施例1中所述的种适用于变压器的气体成分在线监测装，包括：
采集变压器上瓦斯继电器中的特征气体；
实时分析所述特征气体的气体成分；
根据所述气体成分，判断和显示变压器的不同状态，并将变压器的状态传送至变压器的主控室。
以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种适用于变压器的气体成分在线监测装置，其特征在于，包括气体采集单元、气体分析单元和数据显示单元；所述气体采集单元和所述气体分析单元均与所述数据显示单元连接；
所述气体采集单元，用于采集变压器上瓦斯继电器中的特征气体；
所述气体分析单元，用于实时分析所述特征气体的气体成分；
所述数据显示单元，用于根据所述气体成分，判断和显示变压器的不同状态，并将变压器的状态传送至变压器的主控室。
2.如权利要求1所述的一种适用于变压器的气体成分在线监测装置，其特征在于，所述气体采集单元包括依次连接的气体单向阀、气体定量取样装置和气体纯化装置。
3.如权利要求2所述的一种适用于变压器的气体成分在线监测装置，其特征在于，所述气体单向阀与所述气体定量取样装置之间通过第二气体管道连接，所述气体定量取样装置和所述气体纯化装置之间通过第三气体管道连接；
所述第二气体管道靠近所述气体定量取样装置的一端设置为倒U型结构，所述第三气体管道靠近所述气体定量取样装置的一端设置为直角结构。
4.如权利要求1所述的一种适用于变压器的气体成分在线监测装置，其特征在于，所述气体分析单元至少设置有多气体集成式电化学传感器。
5.如权利要求4所述的一种适用于变压器的气体成分在线监测装置，其特征在于，所述多气体集成式电化学传感器包括由传感电极和反电极组成，并由一个电解层隔开，检测特征气体的甲烷、乙烯、乙炔、氢气和一氧化碳成分，并将检测结果传送至所述数据显示单元。
6.如权利要求1所述的一种适用于变压器的气体成分在线监测装置，其特征在于，所述数据显示单元包括控制面、多个板警示灯和蜂鸣器。
7.如权利要求6所述的一种适用于变压器的气体成分在线监测装置，其特征在于，多个板警示至少包括用于对初级危险状态进行报警的第一警示灯、用于对中危险状态进行报警的第二警示灯以及用于对高危险状态进行报警的第三警示灯。
8.如权利要求7所述的一种适用于变压器的气体成分在线监测装置，其特征在于，当检测出的特征气体的气体成分为甲烷、乙烯和一氧化碳，判断为变压器油过热，对应为所述的所述初级危险状态；当检测出的特征气体的气体成分为甲烷、氢气和一氧化碳后，判断为变压器中绝缘部件存在局部放电，对应的为所述中危险状态；当检测出的特征气体的气体成分为氢气和乙炔后，判断为变压器油中存在火花放电，对应的为所述高危险状态。
9.如权利要求6所述的一种适用于变压器的气体成分在线监测装置，其特征在于，所述蜂鸣器与警示灯联动工作，所述蜂鸣器通过蜂鸣频率的不同来对应变压器的不同状态，蜂鸣频率越高，则变压器的危险程度越高。
10.一种适用于变压器的气体成分在线监测方法，其特征在于，采用了如权利要求1-9任一项所述的种适用于变压器的气体成分在线监测装，包括：
采集变压器上瓦斯继电器中的特征气体；
实时分析所述特征气体的气体成分；
根据所述气体成分，判断和显示变压器的不同状态，并将变压器的状态传送至变压器的主控室。
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