變壓器油氣色譜在線檢測仿真系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種變壓器油氣色譜在線檢測仿真系統(tǒng)，包括油樣配置單元、在線測試單元、和對比分析單元；油樣配置單元，完成油樣的配置；在線測試單元，在線測試單元包括循環(huán)油路、循環(huán)泵、鼓氣泵、油箱、和油路溫度控制裝置，在線測試單元完成對于油樣的在線測試；對比分析單元，包括測量誤差分析、交叉敏感性檢驗、最小檢測周期檢驗、測量重復性檢驗、數(shù)據(jù)傳輸檢驗、和數(shù)據(jù)分析功能檢查。
【專利說明】變壓器油氣色譜在線檢測仿真系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及變壓器檢測技術，特別是涉及變壓器油氣色譜在線檢測仿真系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]電力變壓器、高壓并聯(lián)電抗器作為電力系統(tǒng)的重要設備之一，其運行可靠性直接影響電力系統(tǒng)的安全運行。油中溶解氣體分析(Dissolved Gases Analysis,簡稱DGA)是目前電力系統(tǒng)中診斷充油電氣設備內(nèi)部絕緣故障的主要方法。
[0003]目前油中氣體在線監(jiān)測方法主要有色譜法、陣列式傳感器法以及近年來國外研究開發(fā)的紅外光譜法、光聲光譜法等，目前油中氣體監(jiān)測儀，均使用特殊方法將氣體從油中分離，使用網(wǎng)絡把現(xiàn)場數(shù)據(jù)自動地、實時地傳輸?shù)奖O(jiān)測中心集中處理:而對氣體的檢測方法以及可以達到的檢測指標，則各有千秋。
[0004]油中溶解氣體在線監(jiān)測是實現(xiàn)變壓器狀態(tài)檢修的重要基礎。利用色譜原理的油中溶解氣體在線監(jiān)控設備較為成熟，已有多年成功運行的經(jīng)驗。色譜在線監(jiān)測與試驗室色譜工作站的結構有很大的不同，關鍵技術差異也很大，產(chǎn)品的性能良莠不齊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種變壓器油氣色譜仿真系統(tǒng)及方法。
[0006]技術方案1:一種變壓器油氣色譜在線檢測仿真系統(tǒng)，其特征在于:包括油樣配置單元、在線測試單元、和對比分析單元；油樣配置單元，包括真空泵、搖床、和高純氣體，用真空泵對一定體積的變壓器油進行脫氣操作，根據(jù)整個在線測試單元的體積以及要達到的氣體的濃度計算出需要的高純氣體的體積，根據(jù)計算得出的高純氣體體積以及氣體在油中的飽和溶解度計算出需要的脫氣油樣的體積，并將上述體積的高純氣體加入到一定體積的脫氣油樣中，將加入了高純氣體的脫氣油樣固定在搖床上使高純氣體完全溶解在脫氣油樣中；
[0007]在線測試單元包括循環(huán)油路、循環(huán)泵、鼓氣泵、油箱、和油路溫度控制裝置，油箱與循環(huán)油路上設置有與油中氣體在線監(jiān)控設備連接的接頭，在油箱上設置有取樣口，用于離線樣品取樣，進行離線測試，循環(huán)泵推動油樣在循環(huán)油路和油箱內(nèi)循環(huán)，在循環(huán)油路上設有油路溫度控制裝置，用于控制在線測試單元內(nèi)油樣的溫度，鼓氣泵提供載氣，在載氣力量的推動之下，特征氣體被送到在線監(jiān)控設備的監(jiān)測口 ；
[0008]對比分析單元，包括測量誤差分析、交叉敏感性檢驗、最小檢測周期檢驗、測量重復性檢驗、數(shù)據(jù)傳輸檢驗、和數(shù)據(jù)分析功能檢查；
[0009]測量誤差=(在線監(jiān)控設備測量數(shù)據(jù)-實驗室氣相色譜儀測量數(shù)據(jù))/實驗室氣相色譜儀測量數(shù)據(jù)χιοο% ;
[0010]測量重復性檢驗，針對同一油樣，連續(xù)進行5次在線監(jiān)控設備油中氣體成分分析，比較5次測量結果；[0011]數(shù)據(jù)分析，被檢裝置能夠提供濃度、絕對產(chǎn)氣速率、和相對產(chǎn)氣速率的數(shù)據(jù)指標，并采用趨勢圖、實時數(shù)據(jù)直方圖、單一組份顯示、或多組份同時顯示的方式顯示結果。
[0012]技術方案2:根據(jù)技術方案I所述的變壓器油氣色譜在線檢測仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述在線監(jiān)控設備為TransFix變壓器油在線監(jiān)測系統(tǒng)。
[0013]技術方案3:—種根據(jù)技術方案I所述變壓器油氣色譜在線檢測仿真系統(tǒng)的變壓器油氣色譜在線檢測仿真方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0014]步驟一，油樣配置，包括步驟:
[0015]1.1)脫氣:用真空泵對一定體積的變壓器油進行脫氣操作，以方便待測氣體的溶解；
[0016]1.2)計算:根據(jù)整個在線測試單元的體積以及要達到的氣體的濃度計算出需要的高純氣體的體積；
[0017]1.3)混合:根據(jù)計算得出的高純氣體體積以及氣體在油中的飽和溶解度計算出需要的脫氣油樣的體積，并將上述體積的高純氣體加入到一定體積的脫氣油樣中；
[0018]1.4)溶解:將加入了高純氣體的脫氣油樣固定在搖床上使高純氣體完全溶解在脫氣油樣中；
[0019]步驟二，在線測試，包括步驟:
[0020]2.1)安裝:將所述在線監(jiān)控設備以合適的方式安裝在在線測試單元相應的接口上；
[0021]2.2)環(huán)境設置:根據(jù)試驗目的及條件要求設置在線測試單元的溫控單元為合適的值，并開始進行在線測試單元的溫度控制；
[0022]2.3)稀釋:切斷所述在線監(jiān)控設備與在線測試單元的連接，將濃縮后的高濃度油樣用蠕動泵加入到在線測試單元中，在循環(huán)油泵的作用下讓高濃度油樣均勻的稀釋到在線測試單元中得到含有一定濃度的氣體并且濃度均勻的循環(huán)油樣；
[0023]2.4)檢測:打開所述在線監(jiān)控設備與在線測試單元的連接，讓所述在線監(jiān)控設備可以接觸到含有一定濃度氣體的循環(huán)油樣，并進行檢測；
[0024]2.5)記錄:根據(jù)不同所述在線監(jiān)控設備的特性，在一定時間后記錄所述在線監(jiān)控設備給出的數(shù)據(jù)；
[0025]步驟三，對比分析，包括測量誤差分析、交叉敏感性檢驗、最小檢測周期檢驗、測量重復性檢驗、數(shù)據(jù)傳輸檢驗、和數(shù)據(jù)分析功能檢查。
[0026]本發(fā)明的有益效果是:確保入網(wǎng)運行的所述在線監(jiān)控設備性能可靠，檢驗/驗證在線監(jiān)控設備的特性的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是在線測試仿真單元結構示意圖；
[0028]圖2是系統(tǒng)工作流程圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0030]如圖1-2所示。
[0031]建設變壓器所述在線監(jiān)控設備檢測仿真系統(tǒng)的關鍵在于建設溫度、壓力可控的恒定容量變壓器油循環(huán)系統(tǒng)、各氣體成分濃度可控制的油樣配置單元。使用在線監(jiān)控設備和離線色譜分析儀對循環(huán)油系統(tǒng)里的油樣進行檢測比對分析，驗證在線監(jiān)控設備的性能。
[0032]本發(fā)明的變壓器油氣色譜在線檢測仿真系統(tǒng)，包括油樣配置單元、在線測試單元、和對比分析單元；油樣配置單元。
[0033]1、油樣配置單元
[0034]油樣配置單元，包括真空泵、搖床、高純氣體等，采用濃縮稀釋的原理制備含有一定濃度氣體的循環(huán)油樣。通過以下步驟完成油樣配置:
[0035]I)脫氣:用真空泵對一定體積的變壓器油進行脫氣操作，以方便待測氣體的溶解。
[0036]2)計算:根據(jù)整個在線測試單元的體積以及要達到的氣體的濃度計算出需要的高純氣體的體積。
[0037]3)混合:根據(jù)計算得出的高純氣體體積以及氣體在油中的飽和溶解度計算出需要的脫氣油樣的體積，并將上述體積的高純氣體加入到一定體積的脫氣油樣中。
[0038]4)溶解:將加入了高純氣體的脫氣油樣固定在搖床上使高純氣體完全溶解在脫氣油樣中。
[0039]2、在線測試單元
[0040]在線測試單元包括循環(huán)油路、循環(huán)泵、鼓氣泵、油箱、油路溫度控制裝置等，油箱與循環(huán)油路上設置有與油中氣體在線監(jiān)控設備連接的接頭，在油箱上設置有取樣口，用于離線樣品取樣，進行離線測試。循環(huán)泵推動油樣在循環(huán)油路和油箱內(nèi)循環(huán)，在循環(huán)油路上設有油路溫度控制裝置，用于控制在線測試單元內(nèi)油樣的溫度。鼓氣泵提供載氣，在載氣力量的推動之下，特征氣體被送到在線監(jiān)控設備的監(jiān)測口。在線監(jiān)控設備可以使用已有的變壓器油氣色譜儀，如TransFix變壓器油在線監(jiān)測系統(tǒng)。通過以下步驟完成油樣在線測試。
[0041]I)安裝:將所述在線監(jiān)控設備以合適的方式安裝在在線測試單元相應的接口上。
[0042]2)環(huán)境設置:根據(jù)試驗目的及條件要求設置在線測試單元的溫控單元為合適的值，并開始進行在線測試單元的溫度控制。
[0043]3)稀釋:切斷所述在線監(jiān)控設備與在線測試單元的連接，將濃縮后的高濃度油樣用蠕動泵加入到在線測試單元中，在循環(huán)油泵的作用下讓高濃度油樣均勻的稀釋到在線測試單元中得到含有一定濃度的氣體并且濃度均勻的循環(huán)油樣。
[0044]4)檢測:打開所述在線監(jiān)控設備與在線測試單元的連接，讓所述在線監(jiān)控設備可以接觸到含有一定濃度氣體的循環(huán)油樣，并進行檢測。
[0045]5)記錄:根據(jù)不同所述在線監(jiān)控設備的特性，在一定時間后記錄所述在線監(jiān)控設備給出的數(shù)據(jù)。
[0046]3、對比分析單元
[0047]通過采用實驗室色譜分析的原理確定循環(huán)油樣的濃度，并通過與在線測試單元的結果進行比較給出所述在線監(jiān)控設備的測試分析結果。包括測量誤差分析、交叉敏感性檢驗、最小檢測周期檢驗、測量重復性檢驗、數(shù)據(jù)傳輸檢驗、和數(shù)據(jù)分析功能檢查。
[0048]測量誤差分析，測量誤差=(在線監(jiān)控設備測量數(shù)據(jù)-實驗室氣相色譜儀測量數(shù)據(jù))/實驗室氣相色譜儀測量數(shù)據(jù)X 100%。
[0049]測量重復性檢驗，針對同一油樣，連續(xù)進行5次在線監(jiān)控設備油中氣體成分分析，比較5次測量結果。
[0050]最小檢測周期檢驗，裝置應能按照所設定的最小檢測周期工作，完成每次檢測的時間與設定時間一致，且每次檢測結果應符合測量誤差標準值的要求。
[0051]交叉敏感性檢查，交叉敏感性即某一氣體含量的測量不應受到其它氣體成分的大小影響，在油樣中充入一定量的氫氣或烴類氣體作為干擾氣體，進行在線監(jiān)控設備油中氣體成分分析，結果滿足誤差要求。
[0052]數(shù)據(jù)傳輸檢驗，將計算機與待測監(jiān)測裝置通過USB或其他通信方式進行連接，應能夠進行數(shù)據(jù)就地導出及保存。
[0053]數(shù)據(jù)分析，被檢裝置可以提供濃度、絕對產(chǎn)氣速率、相對產(chǎn)氣速率多種數(shù)據(jù)指標，并采用報銷、趨勢圖、實時數(shù)據(jù)直方圖、單一組份顯示、多組份同時顯示等多種顯示方式。
【權利要求】
1.一種變壓器油氣色譜在線檢測仿真系統(tǒng)，其特征在于: 包括油樣配置單元、在線測試單元、和對比分析單元； 油樣配置單元，包括真空泵、搖床、和高純氣體，用真空泵對一定體積的變壓器油進行脫氣操作，根據(jù)整個在線測試單元的體積以及要達到的氣體的濃度計算出需要的高純氣體的體積，根據(jù)計算得出的高純氣體體積以及氣體在油中的飽和溶解度計算出需要的脫氣油樣的體積，并將上述體積的高純氣體加入到一定體積的脫氣油樣中，將加入了高純氣體的脫氣油樣固定在搖床上使高純氣體完全溶解在脫氣油樣中； 在線測試單元包括循環(huán)油路、循環(huán)泵、鼓氣泵、油箱、和油路溫度控制裝置，油箱與循環(huán)油路上設置有與油中氣體在線監(jiān)控設備連接的接頭，在油箱上設置有取樣口，用于離線樣品取樣，進行離線測試，循環(huán)泵推動油樣在循環(huán)油路和油箱內(nèi)循環(huán)，在循環(huán)油路上設有油路溫度控制裝置，用于控制在線測試單元內(nèi)油樣的溫度，鼓氣泵提供載氣，在載氣力量的推動之下，特征氣體被送到在線監(jiān)控設備的監(jiān)測口； 對比分析單元，包括測量誤差分析、交叉敏感性檢驗、最小檢測周期檢驗、測量重復性檢驗、數(shù)據(jù)傳輸檢驗、和數(shù)據(jù)分析功能檢查， 測量誤差=(在線監(jiān)控設備測量數(shù)據(jù)-實驗室氣相色譜儀測量數(shù)據(jù))/實驗室氣相色譜儀測量數(shù)據(jù)χιοο% ; 測量重復性檢驗，針對同一油樣，連續(xù)進行5次在線監(jiān)控設備油中氣體成分分析，比較5次測量結果； 數(shù)據(jù)分析，被檢裝置能夠提供濃度、絕對產(chǎn)氣速率、和相對產(chǎn)氣速率的數(shù)據(jù)指標，并采用趨勢圖、實時數(shù)據(jù)直方圖、單一組份顯示、或多組份同時顯示的方式顯示結果。
2.根據(jù)權利要求1所述的變壓器油氣色譜在線檢測仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述在線監(jiān)控設備為TransFix變壓器油 在線監(jiān)測系統(tǒng)。
3.一種根據(jù)權利要求1所述變壓器油氣色譜在線檢測仿真系統(tǒng)的變壓器油氣色譜在線檢測仿真方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，油樣配置，包括步驟: ，1.1)脫氣:用真空泵對一定體積的變壓器油進行脫氣操作，以方便待測氣體的溶解； ，1.2)計算:根據(jù)整個在線測試單元的體積以及要達到的氣體的濃度計算出需要的高純氣體的體積； ，1.3)混合:根據(jù)計算得出的高純氣體體積以及氣體在油中的飽和溶解度計算出需要的脫氣油樣的體積，并將上述體積的高純氣體加入到一定體積的脫氣油樣中； ，1.4)溶解:將加入了高純氣體的脫氣油樣固定在搖床上使高純氣體完全溶解在脫氣油樣中； 步驟二，在線測試，包括步驟: ，2.1)安裝:將所述在線監(jiān)控設備以合適的方式安裝在在線測試單元相應的接口上； ，2.2)環(huán)境設置:根據(jù)試驗目的及條件要求設置在線測試單元的溫控單元為合適的值，并開始進行在線測試單元的溫度控制； ，2.3)稀釋:切斷所述在線監(jiān)控設備與在線測試單元的連接，將濃縮后的高濃度油樣用蠕動泵加入到在線測試單元中，在循環(huán)油泵的作用下讓高濃度油樣均勻的稀釋到在線測試單元中得到含有一定濃度的氣體并且濃度均勻的循環(huán)油樣；.2.4)檢測:打開所述在線監(jiān)控設備與在線測試單元的連接，讓所述在線監(jiān)控設備可以接觸到含有一定濃度氣體的循環(huán)油樣，并進行檢測； .2.5)記錄:根據(jù)不同所述在線監(jiān)控設備的特性，在一定時間后記錄所述在線監(jiān)控設備給出的數(shù)據(jù)； 步驟三，對比分析，包括測量誤差分析、交叉敏感性檢驗、最小檢測周期檢驗、測量重復性檢驗、數(shù)據(jù)傳輸檢驗、和數(shù)據(jù)分析功能檢查。
【文檔編號】G01N30/00GK103512962SQ201310433582
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權日:2013年9月23日
【發(fā)明者】王保山, 葉國雄, 劉翔, 郭克勤, 熊易, 湯霖, 付超, 胡民杰, 楊亞北, 彭超, 張銳, 黃華, 代靜, 汪英英, 郭浩洲, 應斯, 金建偉, 梁正波, 唐鵬, 吳春九 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學研究院