CN115266630A - 一种变压器气体继电器游离气体检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器气体继电器游离气体检测系统及检测方法，属于电力系统变压器状态监测技术领域，其包括取气单元、气体检测单元、控制单元、数据分析处理单元、显示单元和监控中心；变压器气体继电器与所述取气单元、气体检测单元依次连通，变压器气体继电器与所述控制单元信号连接，所述取气单元、气体检测单元、数据分析处理单元、监控中心均与所述控制单元信号互联。本发明通过电磁阀控制与气体继电器相连的集气器的工作，从集气器中自动取气进行光谱分析，分析计算红外光谱图得到变压器游离态气体中各组分的体积分数浓度，完成对游离气体的自动取气和自动检测功能，实现对游离气体的在线监测。

Description

一种变压器气体继电器游离气体检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及电力系统变压器状态监测技术领域，具体是一种变压器气体继电器游离气体检测系统及检测方法。

背景技术

油浸式电力变压器是电力系统的核心设备之一，其安全稳定运行对于保证电力系统的电力供应可靠性、输配电的稳定性至关重要。因此，实时在线监测变压器运行状态、及时发现变压器的内部故障是非常必要的。变压器内部的故障气体与变压器的故障类型存在非常紧密的联系，分析故障气体的种类和浓度有助于掌握变压器的运行状态和故障信息。

故障气体产生后，一部分溶解于绝缘油中，称为油中溶解气体，其余非溶解于油中的气体则是游离气体，俗称轻瓦斯，集结在气体继电器。针对变压器内故障气体的检测分为油中溶解气体检测和游离气体检测。将气体继电器中的游离气体组分和浓度与油中溶解气体的分析结果相比对，可以帮助判断变压器内故障气体是否处于平衡状态以及故障的持续时间。目前，气体继电器中游离气体的分析仍采用离线检测的方法，先人工取样，再送样到检测站，最后使用气相色谱法完成气体检测。该方法需要人工取气、耗时过长的问题。而且轻瓦斯告警后，变压器内部故障仍有可能进一步恶化，现场工作人员进行取气的过程中，可能会出现油箱破裂、变压器爆炸等事故，严重威胁运检人员的人身安全。因此急需研究一种变压器气体继电器游离气体检测方法及在线监测系统，解决这一问题。

公布号为CN 114199776 A的专利文献公开了一种变压器油气检测装置及检测方法，该变压器油气检测装置的主控单元分别与油气分离单元、气体分离单元、气体检测单元连接；油气分离单元一端与变压器的出油口连接，另一端与气体分离单元连接；气体分离单元设置有多个气体分离通道，气体分离通道中涂覆有气体吸附层，通过气体吸附层分离气体以获取待检测气体；气体检测单元中气体检测模块的光谱检测传感器的检测端设置在气体检测腔内，气体检测模块与气体分离通道一一对应连接；该发明能够避免气体混合造成的交叉干扰，并通过定量检测的方式快速确定不同气体的含量，提高了的气体组分及含量检测的准确性，便于准确及时发现变压器内部的故障。但是，该发明无法实现变压器气体继电器游离气体的自动取样及自动检测，未能解决上述技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供的一种能够自动取样、自动检测的变压器气体继电器游离气体检测系统及检测方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种变压器气体继电器游离气体检测系统，包括取气单元、气体检测单元、控制单元、数据分析处理单元、显示单元和监控中心；变压器气体继电器与所述取气单元、气体检测单元依次连通，变压器气体继电器与所述控制单元信号连接，所述取气单元、气体检测单元、数据分析处理单元、监控中心均与所述控制单元信号互联。

进一步地，所述取气单元包括集气盒、废油罐和多个电磁阀，所述变压器气体继电器与所述集气盒顶部通过第一管道连通，所述第一管道上设置第一电磁阀，所述气体检测单元与所述集气盒顶部通过第二管道连通，所述第二管道上设置第二电磁阀，所述集气盒顶部与所述废油罐顶部通过第三管道连通，所述第三管道上设置第三电磁阀，所述集气盒底部与所述废油罐顶部通过第四管道连通，所述第四管道上设置第四电磁阀，多个电磁阀均与所述所述控制单元信号连接。

进一步地，所述气体检测单元包括红外光谱仪，红外光谱仪检测气室的出气口处安装有单向气动阀。

进一步地，所述废油罐顶部设置出气孔。

进一步地，所述集气盒和废油罐内均设有油位测量传感器，所述油位测量传感器均与所述控制单元信号连接。

进一步地，所述变压器气体继电器游离气体检测系统的检测方法，包括以下步骤：

(1)开始检测前集气盒内充满绝缘油，气体继电器发出轻瓦斯告警信号或重瓦斯动作信号后，系统开始检测气体继电器中的游离气体；所述控制单元通过气体继电器轻瓦斯或重瓦斯动作信号控制第一电磁阀和第四电磁阀打开，使故障气体从气体继电器进入集气盒内，同时集气盒内绝缘油排入废油罐内；

(2)当集气盒内的油位传感器检测到排放的绝缘油达到目标值(集气盒容积的四分之三)时，关闭第四电磁阀，打开第二电磁阀，此时气体继电器内故障气体经过集气盒，进入红外光谱仪的检测气室内，并将原来检测气室内的残余气体通过出气口的单向气动阀排出到空气中；

(3)气体继电器中的游离气体在变压器内部油压作用下，被不断挤入取气单元内，当游离气体排完以后，变压器内绝缘油会通过相同路径进入集气盒内；当集气盒内油位传感器检测到剩余的绝缘油上升到设定值(集气盒容积的二分之一)时，关闭第一电磁阀，红外光谱仪开始对故障气体进行检测；

(4)通过气体检测单元的红外光谱仪扫描得到游离气体的红外吸收光谱，并通过控制单元传输给数据分析处理单元；数据分析处理单元对红外光谱图进行定量分析，最后得到游离气体中各组分的体积分数，控制单元将游离气体分析结果通过显示单元显示出来，同时远程传输给监控中心；

(5)检测结束后，关闭第二电磁阀，打开第一电磁阀和第三电磁阀，绝缘油进入集气盒内，同时原来集气盒内的残余气体在压力作用下进入废油罐中，最后通过废油罐上方的出气孔排入空气中；当集气盒内的油位传感器检测到绝缘油充满后，关闭第一电磁阀和第三电磁阀，本次取气检测流程结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明变压器气体继电器游离气体检测系统，变压器气体继电器与取气单元、气体检测单元依次连通，变压器气体继电器与控制单元信号连接，取气单元、气体检测单元、数据分析处理单元、监控中心均与控制单元信号互联，在变压器气体继电器向控制单元发送轻瓦斯告警信号或重瓦斯动作信号后，系统开始启动检测，控制单元控制取气单元对变压器气体继电器中的游离气体进行取样，样品进入气体检测单元的红外光谱仪进行检测，控制单元将检测数据传输至数据分析处理单元进行定量分析，控制单元将游离气体分析结果通过显示单元显示出来，同时远程传输给监控中心，从而实现变压器气体继电器游离气体在线检测。

另外，本发明变压器气体继电器游离气体检测系统的检测方法，通过电磁阀控制与气体继电器相连的集气器的工作，从集气器中自动取气进行光谱分析，分析计算红外光谱图得到变压器游离态气体中各组分的体积分数浓度，完成对游离气体的自动取气和自动检测功能，实现对游离气体的在线监测。该技术可以改变目前轻瓦斯动作后，需要人工取气带来的耗时长、人员安全性差的问题，具有良好的实际应用效果。

附图说明

图1是本发明实施例变压器气体继电器游离气体检测系统的原理框图；

图2是本发明实施例变压器气体继电器游离气体检测系统中取气单元和气体检测单元的连接结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1～2所示，一种变压器气体继电器游离气体检测系统，包括取气单元、气体检测单元、控制单元、数据分析处理单元、显示单元和监控中心；变压器气体继电器与所述取气单元、气体检测单元依次连通，变压器气体继电器与所述控制单元信号连接，所述取气单元、气体检测单元、数据分析处理单元、监控中心均与所述控制单元信号互联。

所述取气单元包括集气盒、废油罐和多个电磁阀，所述变压器气体继电器与所述集气盒顶部通过第一管道连通，所述第一管道上设置第一电磁阀，所述气体检测单元与所述集气盒顶部通过第二管道连通，所述第二管道上设置第二电磁阀，所述集气盒顶部与所述废油罐顶部通过第三管道连通，所述第三管道上设置第三电磁阀，所述集气盒底部与所述废油罐顶部通过第四管道连通，所述第四管道上设置第四电磁阀，多个电磁阀均与所述所述控制单元信号连接。

所述气体检测单元包括红外光谱仪，红外光谱仪检测气室的出气口处安装有单向气动阀。

所述废油罐顶部设置出气孔。

所述集气盒和废油罐内均设有油位测量传感器，所述油位测量传感器均与所述控制单元信号连接。

本发明实施例中，红外光谱仪检测气室可检测的气体体积为18cm³，集气盒容积为200ml，废油罐可存储废油5L。

所述变压器气体继电器游离气体检测系统的检测方法，包括以下步骤：

(1)开始检测前集气盒内充满绝缘油，气体继电器发出轻瓦斯告警信号或重瓦斯动作信号后，系统开始检测气体继电器中的游离气体；所述控制单元通过气体继电器轻瓦斯或重瓦斯动作信号控制第一电磁阀和第四电磁阀打开，使故障气体从气体继电器进入集气盒内，同时集气盒内绝缘油排入废油罐内；

(2)当集气盒内的油位传感器检测到排放的绝缘油达到150ml时，关闭第四电磁阀，打开第二电磁阀，此时气体继电器内故障气体经过集气盒，进入红外光谱仪的检测气室内，并将原来检测气室内的残余气体通过出气口的单向气动阀排出到空气中；

(3)气体继电器中的游离气体在变压器内部油压作用下，被不断挤入取气单元内，当游离气体排完以后，变压器内绝缘油会通过相同路径进入集气盒内；当集气盒内油位传感器检测到剩余的绝缘油由50ml上升到100ml时，关闭第一电磁阀，红外光谱仪开始对故障气体进行检测；

(4)通过气体检测单元的红外光谱仪扫描得到游离气体的红外吸收光谱，并通过控制单元传输给数据分析处理单元；数据分析处理单元对红外光谱图进行定量分析，最后得到游离气体中各组分的体积分数，控制单元将游离气体分析结果通过显示单元显示出来，同时远程传输给监控中心；

(5)检测结束后，关闭第二电磁阀，打开第一电磁阀和第三电磁阀，绝缘油进入集气盒内，同时原来集气盒内的残余气体在压力作用下进入废油罐中，最后通过废油罐上方的出气孔排入空气中；当集气盒内的油位传感器检测到绝缘油充满后，关闭第一电磁阀和第三电磁阀，本次取气检测流程结束。

本发明实施例的变压器气体继电器游离气体检测系统，配合上述检测方法，实现了变压器气体继电器中游离气体自动化取样和检测，避免了人力采样送测的效率低、安全性低的问题，具有广泛的应用前景。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种变压器气体继电器游离气体检测系统，其特征在于：包括取气单元、气体检测单元、控制单元、数据分析处理单元、显示单元和监控中心；变压器气体继电器与所述取气单元、气体检测单元依次连通，变压器气体继电器与所述控制单元信号连接，所述取气单元、气体检测单元、数据分析处理单元、监控中心均与所述控制单元信号互联。

2.根据权利要求1所述的变压器气体继电器游离气体检测系统，其特征在于：所述取气单元包括集气盒、废油罐和多个电磁阀，所述变压器气体继电器与所述集气盒顶部通过第一管道连通，所述第一管道上设置第一电磁阀，所述气体检测单元与所述集气盒顶部通过第二管道连通，所述第二管道上设置第二电磁阀，所述集气盒顶部与所述废油罐顶部通过第三管道连通，所述第三管道上设置第三电磁阀，所述集气盒底部与所述废油罐顶部通过第四管道连通，所述第四管道上设置第四电磁阀，多个电磁阀均与所述所述控制单元信号连接。

3.根据权利要求2所述的变压器气体继电器游离气体检测系统，其特征在于：所述气体检测单元包括红外光谱仪，红外光谱仪检测气室的出气口处安装有单向气动阀。

4.根据权利要求3所述的变压器气体继电器游离气体检测系统，其特征在于：所述废油罐顶部设置出气孔。

5.根据权利要求4所述的变压器气体继电器游离气体检测系统，其特征在于：所述集气盒和废油罐内均设有油位测量传感器，所述油位测量传感器均与所述控制单元信号连接。

6.根据权利要求5所述变压器气体继电器游离气体检测系统的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)开始检测前集气盒内充满绝缘油，气体继电器发出轻瓦斯告警信号或重瓦斯动作信号后，系统开始检测气体继电器中的游离气体；所述控制单元通过气体继电器轻瓦斯或重瓦斯动作信号控制第一电磁阀和第四电磁阀打开，使故障气体从气体继电器进入集气盒内，同时集气盒内绝缘油排入废油罐内；

(2)当集气盒内的油位传感器检测到排放的绝缘油达到目标值时，关闭第四电磁阀，打开第二电磁阀，此时气体继电器内故障气体经过集气盒，进入红外光谱仪的检测气室内，并将原来检测气室内的残余气体通过出气口的单向气动阀排出到空气中；

(3)气体继电器中的游离气体在变压器内部油压作用下，被不断挤入取气单元内，当游离气体排完以后，变压器内绝缘油会通过相同路径进入集气盒内；当集气盒内油位传感器检测到剩余的绝缘油上升到设定值时，关闭第一电磁阀，红外光谱仪开始对故障气体进行检测；

(4)通过气体检测单元的红外光谱仪扫描得到游离气体的红外吸收光谱，并通过控制单元传输给数据分析处理单元；数据分析处理单元对红外光谱图进行定量分析，最后得到游离气体中各组分的体积分数，控制单元将游离气体分析结果通过显示单元显示出来，同时远程传输给监控中心；

(5)检测结束后，关闭第二电磁阀，打开第一电磁阀和第三电磁阀，绝缘油进入集气盒内，同时原来集气盒内的残余气体在压力作用下进入废油罐中，最后通过废油罐上方的出气孔排入空气中；当集气盒内的油位传感器检测到绝缘油充满后，关闭第一电磁阀和第三电磁阀，本次取气检测流程结束。

Images