CN204330692U - 基于集成式光伏变电站变压器的在线监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及变压器检测领域，特别涉及一种基于集成式光伏变电站变压器的在线监控装置。包括油气取样单元、油气分离单元、组分分离单元、气体检测单元、数据处理单元、逆变器通讯单元。本实用新型可以及时掌握变压器的运行状况，发现和跟踪存在的潜伏性故障，并且可以对故障自动进行诊断，以便运行人员迅速做出处理。

Description

基于集成式光伏变电站变压器的在线监控装置

技术领域

本实用新型涉及变压器检测领域，特别涉及一种基于集成式光伏变电站变压器的在线监控装置。

背景技术

变压器是电力系统的重要设备之一，其运行可靠性直接影响电力系统的安全运行。对于变压器，大部分利用油来绝缘和散热。变压器油与油中的固体有机绝缘材料(纸和纸板等)在运行电压下因电、热及氧化等作用下会产生气体，变压器内部故障伴随着局部过热和局部放电的现象，使油和纸分解产生C₂H₂,C₂H₄,C₂H₆,CH₄,H₂,CO等气体，油中溶解气体的不同组分和含量在一定程度上反映出变压器绝缘老化和故障的程度。因此，对油中溶解的气体进行气相色谱分析便可发现变压器内部的发热和放电性故障。由于色谱法分析变压器油中溶解气体组分具有分离效率高、分析速度快、检测灵敏度高和样品用量少等特点，形成了专门的油中溶解气体分析(Dissolved Gases Analysis,简称DGA)。常规的DGA为离线检测，是由试验人员取油样后在实验室中操作完成的。根据规程，取样周期一般在3个月至1年，这样的检测周期，对于严重威胁设备安全的绕组内部的匝层间和围屏的局部放电性故障，难以及时检出。此外常规的DGA不仅脱气中可能存在较大的误差，而且检测数据人工修正也会加大误差。如果能设计出一种变压器在线DGA监控装置，就可以及时掌握变压器的运行状况，并且可以及时向逆变器发送变压器的运行状况，以便光伏变电站安全有效的运行。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种变压器在线监控装置，能够实时在线智能化监测与故障诊断。

本实用新型的技术方案如下：基于集成式光伏变电站变压器的在线监控装置，包括油气取样单元、油气分离单元、组分分离单元、气体检测单元、数据处理单元、逆变器通讯单元；油气取样单元包括设置在所述变压器的循环油路上的取样器；油气分离单元包括与所述取样器连接的气室，在所述气室入口处设有薄膜；组分分离单元包括定量管，所述气室出来的混合气体进入所述定量管的一个入口，还包括载气通道，所述载气通道内的空气进入所述定量管的另一入口，所述定量管的出口连接色谱柱，所述色谱柱用于分离混合气体，所述色谱柱放置在控制色谱柱温度的恒温箱内；气体检测单元包括对所述色谱柱分离出来的气体进行检测的气相色谱仪；数据处理单元包括数据处理芯片，对所述气相色谱仪采集的模拟信号进行数据采集、A/D转换，通过RS232通讯端口将数据传递给终端计算机，所述终端计算机完成对数据的处理与分析；逆变器通讯单元为连接所述终端计算机和逆变器的RS485通讯数据接口，有故障出现时发送故障标志位给逆变器。

所述载气通路包括空气净化装置。所述薄膜为中空纤维式的高分子薄膜。

本实用新型可以及时掌握变压器的运行状况，发现和跟踪存在的潜伏性故障，并且可以对故障自动进行诊断，以便运行人员迅速做出处理。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的工作流程图；

图2为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型的基于集成式光伏变电站变压器的在线监控装置，包括油气取样单元、油气分离单元、组分分离单元、气体检测单元、数据处理单元、逆变器通讯单元。

油气取样单元包括取样器2，取样器2设置在变压器1的循环油路上；

油气分离单元包括与所述取样器2连接的气室3，在所述气室3入口处设有薄膜；油气分离选用薄膜取气法，依据薄膜的选透性，将薄膜作为间隔层，它只渗透各种气体，不渗透油。薄膜的一侧是变压器油,另一侧是气室3，油中溶解的气体能透过薄膜自动地渗透到另一侧的气室3中。当正反两方向扩散速度达到动态平衡后，即完成了油气分离。采用的薄膜为中空纤维式结构的高分子膜，采用中空纤维式的结构增大了表面积，加强了油气分离的效果。

组分分离单元包括定量管6，气室3出来的混合气体进入定量管6的一个入口，还包括载气通道12，载气通路12中包括空气净化器4，其用于产生纯净压缩空气作为推进混合气体流动的载气进入所述定量管6的另一入口，定量管6的出口连接色谱柱9，由色谱柱5将各气体组分分离，色谱柱6放置在用于控制色谱柱6温度的恒温箱5中。

气体检测单元为气相色谱仪6，气相色谱仪6的检测单元主要由半导体气敏传感器和检测室组成。半导体气敏传感器接在桥式回路中，电桥中的其它电阻均为普通电阻。在一定的桥流下，半导体气敏传感器保持在高温状态，当混合气体与气敏传感器的敏感膜接触，发生反应，反应的结果一方面改变了敏感膜本身的电阻，另一方面反应放热使铂丝温度升高，温度升高既使铂丝电阻变化，又影响了敏感膜表面的反应，这一复杂过程最终改变了传感器的并联电阻，使原来平衡的电桥失去平衡，输出一个电信号，这一信号与混合气体的浓度成良好的线性关系。系统使用纯净压缩空气为载气，实现了传感器的快速恢复，彻底解决了拖尾对测量准确度的影响。选用半导体气敏传感器可以测量低体积分数的多种气体，在油蒸汽中、高温和温度变化中能保持稳定性，造价低、轻便。在此选用SnO₂半导体型气敏传感器可以测量C₂H₂,C₂H₄,C₂H₆,CH₄,H₂,CO气体。根据油中溶解气体数据分析可以诊断变压器故障。

数据处理单元为数据处理芯片TMS320F28335，对所述气相色谱仪8的传感器采集的模拟信号进行数据采集、A/D转换，通过RS232通讯端口将数据传递给终端计算机10，终端计算机10完成对数据的处理与分析，计算出各组分合总烃的含量以及各自的增长率，将色谱分析出的几项主要指标(总烃、乙炔、氢气含量)与DL/T596-1996规程中的注意值作比较。如果有一项或几项主要指标超过注意值时，说明设备存在异常情况，终端计算机10通过RS485通信数据接口和逆变器11相连，向逆变器11发送故障标志位，以便逆变器11做出合适的处理。当变压器1有故障时，逆变器11收到故障信号，可以通过调节输入的直流电压的幅值来调节输出功率，也可以通过调节输出电压的频率来调节负载功率因数，或者是调节输出电压的有效值来调节输出功率，如若不能处理，就关断主回路的功率开关，逆变器11停止运行，切断变压器1的输入信号。

Claims (3)

1.基于集成式光伏变电站变压器的在线监控装置，其特征在于，

包括油气取样单元、油气分离单元、组分分离单元、气体检测单元、数据处理单元、逆变器通讯单元；

油气取样单元包括设置在变压器的循环油路上的取样器；

油气分离单元包括与所述取样器连接的气室，在所述气室入口处设有薄膜；

组分分离单元包括定量管，所述气室出来的混合气体进入所述定量管的一个入口，还包括载气通道，所述载气通道内的空气进入所述定量管的另一入口，所述定量管的出口连接有色谱柱，所述色谱柱用于分离混合气体，所述色谱柱放置在控制色谱柱温度的恒温箱内；

气体检测单元包括对所述色谱柱分离出来的气体进行检测的气相色谱仪；

数据处理单元包括数据处理芯片，对所述气相色谱仪采集的模拟信号进行数据采集、A/D转换，通过RS232通讯端口将数据传递给终端计算机，所述终端计算机完成对数据的处理与分析；

逆变器通讯单元为连接所述终端计算机和逆变器的RS485通信数据接口，有故障出现时发送故障标志位给逆变器。

2.根据权利要求1所述的基于集成式光伏变电站变压器的在线监控装置，其特征在于，所述载气通路包括空气净化装置。

3.根据权利要求1所述的基于集成式光伏变电站变压器的在线监控装置，其特征在于，所述薄膜为中空纤维式的高分子薄膜。