專利名稱：變壓器油中氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及變壓器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及變壓器油中氣體在線 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，其運(yùn)行的可靠性和安全性將直接 影響社會(huì)生產(chǎn)和人民生活，因此對(duì)變壓器實(shí)施在線監(jiān)測(cè)是電力系統(tǒng)安 全生產(chǎn)的必然需求。近年來(lái)，隨著電網(wǎng)向大容量、高電壓方向發(fā)展以 及用戶對(duì)供電可靠性要求的日益提高，電力設(shè)備面臨著從定期預(yù)防性 維護(hù)向預(yù)知性維護(hù)的轉(zhuǎn)變。由于定期檢修周期長(zhǎng)，現(xiàn)行的預(yù)防性項(xiàng)目 對(duì)變壓器絕緣的發(fā)展性故障反映不靈敏，發(fā)展速度較快的局部缺陷往 往不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致這類(lèi)事故在變壓器故障中占^:大比重。 以變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修方式因其經(jīng)濟(jì)性、科學(xué)性逐 步在電力設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
目前，國(guó)際上公認(rèn)的變壓器故障診斷方法是通過(guò)檢測(cè)絕緣油中溶
解氣體的含量及其濃度變化趨勢(shì)來(lái)監(jiān)測(cè)變壓器的運(yùn)行狀況。早在20 世紀(jì)60年代， 一些發(fā)達(dá)國(guó)家就開(kāi)始對(duì)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究，并生產(chǎn) 了許多在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中最具代表性的有日本三菱的TCG自動(dòng)監(jiān)測(cè) 儀、美國(guó)的TrueGas和加拿大的H201R型監(jiān)測(cè)儀等。在國(guó)內(nèi)也相繼開(kāi)發(fā) 了 一些類(lèi)似的設(shè)備，如東北電力科學(xué)研究院研制的BSZ大型變壓器油 色譜在線監(jiān)測(cè)裝置、北京電子管廠開(kāi)發(fā)的TRAN型變壓器早期故障在線 監(jiān)測(cè)儀、中國(guó)電子科學(xué)研究院研制的DDG-1000變壓器油中溶解氫氣在 線檢測(cè)儀等。這些產(chǎn)品在電力行業(yè)的應(yīng)用為變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供了技 術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了變壓器從傳統(tǒng)的定期維護(hù)向狀態(tài)維護(hù)的轉(zhuǎn)變，從而使 電網(wǎng)的運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)安全。到目前為止，發(fā)達(dá)國(guó)家在變壓器在線監(jiān)測(cè) 技術(shù)上仍具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但其產(chǎn)品價(jià)格昂貴，對(duì)發(fā)展中國(guó)家技術(shù)保 密程度高，后期維護(hù)、升級(jí)不便，限制了這些設(shè)備在全球的推廣。發(fā) 展中國(guó)家從解決單元技術(shù)角度出發(fā)，跟蹤國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。然而，不可否認(rèn)的是，目前變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在國(guó)際上尚 處于研制階段，現(xiàn)有大多數(shù)系統(tǒng)的功能仍然不夠完善。從油氣分離技 術(shù)上說(shuō)，薄膜透氣法和真空脫氣法是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為成熟的油氣
分離方法，如加拿大的H201R型監(jiān)測(cè)儀釆用的是薄膜透氣法，而日本 三菱TCG自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀則采用真空脫氣法進(jìn)行油氣分離。薄膜透氣法結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，但平衡時(shí)間較長(zhǎng)，平衡系數(shù)受溫度影響大，對(duì)膜的透氣率、 耐水性、耐油性和機(jī)械強(qiáng)度等性能要求高，國(guó)內(nèi)在這方面也進(jìn)行了大 量的研究，如清華大學(xué)自行研制的新型油氣分離膜一M40在變壓器在 線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中得到了成功應(yīng)用；真空脫氣法脫氣效率高，理論上脫氣 率可達(dá)100%,但硬件結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，且設(shè)計(jì)不當(dāng)容易對(duì)變壓器油造成 污染，東北電力科學(xué)研究在這方面做了很好的嘗試，取得了一定的成 果。從檢測(cè)器角度上說(shuō)，目前應(yīng)用較為成功的有TCD、鈀柵場(chǎng)效應(yīng)管、 半導(dǎo)體氣敏傳感器、催化燃燒型傳感器等，如美國(guó)的TrueGas選用的 就是TCD,加拿大的H201R型監(jiān)測(cè)儀和日本三菱TCG自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀采用的 則是半導(dǎo)體氣敏傳感器。TCD在離線式氣相色譜儀中應(yīng)用廣泛，它往 往和FID聯(lián)合使用，但用于在線設(shè)備時(shí)由于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度 加大，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性；半導(dǎo)體氣敏傳感器在變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中 普遍使用，但受其本身離散性大、對(duì)溫度變化敏感等因素的影響，以 半導(dǎo)體氣敏傳感器為檢測(cè)元件的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備個(gè)性化強(qiáng)，標(biāo)定及驗(yàn)證
工作量大，給現(xiàn)行的檢測(cè)系統(tǒng)帶來(lái)了很多不便。現(xiàn)有檢測(cè)系統(tǒng)多采用 插卡式的系統(tǒng)集成方式，這種接口方式相對(duì)固定，可縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周 期，但造成設(shè)備體積龐大、穩(wěn)定性降低；隨著半導(dǎo)體及信息處理技術(shù) 的不斷發(fā)展，以嵌入式微處理器為中央測(cè)控單元的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方 案得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，必將成為未來(lái)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展的主流。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種高效、穩(wěn)定、智能化 的變壓器油中氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是變壓器油 中氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括中心測(cè)控模塊、智能傳感器 模塊、油氣分離模塊和恒溫控制模塊，智能傳感器模塊、油氣分離模塊和恒溫控制模塊通過(guò)CAN總線連接中心測(cè)控模塊；油氣分離模塊分 離變壓器油中的氣體，智能傳感器模塊^f企測(cè)油氣分離才莫塊分離出的氣 體濃度，并將氣體濃度信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給中心測(cè)控模塊，恒 溫控制模塊控制系統(tǒng)環(huán)境溫度，使智能傳感器模塊檢測(cè)溫度恒定，中 心測(cè)控模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，并對(duì)上述三個(gè)模塊的工 作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和修改。
進(jìn)一步，油氣分離模塊采用真空泵式真空脫氣法分離變壓器油中 溶解的氣體，采用色譜柱分離多組分氣體。
智能傳感器模塊采用廣譜型半導(dǎo)體氣敏傳感器作為檢測(cè)元件，廣 譜型半導(dǎo)體氣敏傳感器的檢測(cè)信號(hào)先經(jīng)微控制器處理后，再傳輸給中 心測(cè)控模塊。
本實(shí)用新型的油氣分離模塊采用真空泵式真空脫氣法分離變壓 器油中溶解的氣體，采用色鐠柱分離多組分氣體，智能傳感器模塊以 廣譜型半導(dǎo)體氣敏傳感器為檢測(cè)器，檢測(cè)油氣分離模塊分離出來(lái)的氣 體濃度。智能傳感器模塊按照特征氣體流經(jīng)色語(yǔ)柱后出峰的順序依次 檢測(cè)油氣分離模塊分離出來(lái)的氣體濃度，然后將測(cè)出的氣體濃度信息 以電壓的形式輸出模擬信號(hào)，模擬信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路后輸入到AD 轉(zhuǎn)換芯片中，AD轉(zhuǎn)換芯片將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后傳輸給微控 制器TMS320LF2407，經(jīng)微控制器TMS320LF2407預(yù)處理后通過(guò)CAN總 線傳輸給中心測(cè)控模塊?；赥MS320LF2407的智能傳感器模塊的應(yīng) 用，解決了半導(dǎo)體氣敏傳感器輸入輸出存在的非線性，且隨時(shí)間或環(huán) 境條件變化而漂移，信噪比低，易受干擾的問(wèn)題，大大提高了半導(dǎo)體 氣敏傳感器的檢測(cè)精度、可靠性、穩(wěn)定性和分辨力，使整個(gè)智能傳感 器模塊具有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力。恒溫控制模塊通過(guò)溫度檢測(cè)傳感器分 別檢測(cè)系統(tǒng)環(huán)境溫度、智能傳感器模塊溫度和油氣分離模塊溫度，并 將溫度信息傳輸給中心測(cè)控模塊；恒溫控制模塊接受中心測(cè)控模塊的 指令，控制其加熱模塊或制冷模塊工作，使得系統(tǒng)環(huán)境溫度、智能傳 感器模塊溫度和油氣分離模塊溫度保持恒溫。恒溫控制模塊采用分層 次、多精度、集約化的控制策略控制系統(tǒng)環(huán)境溫度，使半導(dǎo)體氣敏傳 感器檢測(cè)溫度恒定，以保證設(shè)備在極端天氣條件下仍能正常運(yùn)行。中 心測(cè)控才莫塊則以基于AT91SAM9261的嵌入式系統(tǒng)為中心測(cè)控單元，用于諉圖數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，以及各模塊工作參數(shù)的設(shè)置和修改，中心 測(cè)控模塊還可以提供系統(tǒng)運(yùn)行狀況的動(dòng)態(tài)顯示。
中心測(cè)控模塊，智能傳感器模塊，油氣分離模塊和恒溫控制模塊
之間的信息交換通過(guò)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線一CAN總線來(lái)完成。CAN總線所構(gòu) 建的基于智能設(shè)備節(jié)點(diǎn)的分布式控制體系結(jié)構(gòu)，完全適合于分布式監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要求、通訊要求和擴(kuò)展要求，確保了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可 靠性、裝配和裁剪的方便性，并能根據(jù)用戶的個(gè)性化需求實(shí)現(xiàn)"量體 裁衣"的設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具備高效、穩(wěn)定、智能化的特點(diǎn)。
綜上所述，本實(shí)用新型具有高效、穩(wěn)定、智能化的有益效果，而 且本發(fā)明相對(duì)于國(guó)外產(chǎn)品成本較低。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
如圖l所示，變壓器油中氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括中心測(cè)控模塊 5、智能傳感器模塊2、油氣分離模塊1和恒溫控制模塊3，智能傳感 器模塊2、油氣分離模塊1和恒溫控制模塊3上均設(shè)有CAN接口，上 述三個(gè)模塊通過(guò)CAN總線4連接中心測(cè)控模塊5,油氣分離模塊1采 用真空泵式真空脫氣法分離變壓器油中溶解的氣體，采用色譜柱分離 多組分氣體。智能傳感器模塊2采用廣譜型半導(dǎo)體氣敏傳感器作為檢 測(cè)元件，廣譜型半導(dǎo)體氣敏傳感器檢測(cè)油氣分離模塊分離出的氣體濃 度，并將氣體濃度信息傳輸給微控制器TMS320LF2407進(jìn)行預(yù)處理， 微控制器TMS320LF2407將氣體濃度信息進(jìn)行溫度補(bǔ)償、奇異點(diǎn)檢測(cè)、 色譜峰擬合等協(xié)同處理，然后智能傳感器^t塊2再將處理后的氣體濃 度信息傳輸給中心測(cè)控模塊5。中心測(cè)控模塊5通過(guò)恒溫控制模塊3 控制系統(tǒng)環(huán)境溫度，使智能傳感器模塊2檢測(cè)溫度恒定。中心測(cè)控模 塊5上還連接有液晶顯示屏5a、鍵盤(pán)5b、網(wǎng)絡(luò)接口 5c、 USB接口 5d 和CF卡5e,方便使用者操控和保存數(shù)據(jù)。中心測(cè)控模塊5還通過(guò)網(wǎng) 絡(luò)接口連接遠(yuǎn)程中心服務(wù)器6,方便遠(yuǎn)程中心服務(wù)器上的人員查閱、 分析歷史凄t才居。遠(yuǎn)程中心服務(wù)器6上連接有液晶顯示屏、鍵盤(pán)、網(wǎng) 絡(luò)接口、 USB^妄口和打印機(jī)。
權(quán)利要求1、變壓器油中氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括中心測(cè)控模塊(5)、智能傳感器模塊(2)、油氣分離模塊(1)和恒溫控制模塊(3)，智能傳感器模塊(2)、油氣分離模塊(1)和恒溫控制模塊(3)通過(guò)CAN總線(4)連接中心測(cè)控模塊(5)；油氣分離模塊(1)分離變壓器油中的氣體，智能傳感器模塊(2)檢測(cè)油氣分離模塊分離出的氣體濃度，并將氣體濃度信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給中心測(cè)控模塊(5)，恒溫控制模塊(3)控制系統(tǒng)環(huán)境溫度，使智能傳感器模塊檢測(cè)溫度恒定，中心測(cè)控模塊(5)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，并對(duì)上述三個(gè)模塊的工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和修改。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器油中氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特 征在于油氣分離模塊(l)采用真空泵式真空脫氣法分離變壓器油中 溶解的氣體，釆用色譜柱分離多組分氣體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器油中氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特 征在于智能傳感器模塊(2)采用廣譜型半導(dǎo)體氣敏傳感器作為檢測(cè) 元件，廣譜型半導(dǎo)體氣敏傳感器的檢測(cè)信號(hào)先經(jīng)微控制器處理后，再 傳輸給中心測(cè)控模塊(5)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及變壓器油中氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括中心測(cè)控模塊、智能傳感器模塊、油氣分離模塊和恒溫控制模塊，智能傳感器模塊、油氣分離模塊和恒溫控制模塊通過(guò)CAN總線連接中心測(cè)控模塊；油氣分離模塊分離變壓器油中的氣體，智能傳感器模塊檢測(cè)油氣分離模塊分離出的氣體濃度，并將氣體濃度信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給中心測(cè)控模塊，恒溫控制模塊控制系統(tǒng)環(huán)境溫度，使智能傳感器模塊檢測(cè)溫度恒定，中心測(cè)控模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，并對(duì)上述三個(gè)模塊的工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和修改。本實(shí)用新型具有高效、穩(wěn)定、智能化的有益效果。
文檔編號(hào)G01N27/12GK201382948SQ20092011772
公開(kāi)日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者楊克己, 陳如申, 黎勇躍 申請(qǐng)人:杭州申昊信息科技有限公司