一种变压器油的在线监测系统

摘要

本发明涉及一种变压器油的在线监测系统，包括用于连接变压器和油气分离器的取油管和回油管，所述油气分离器的出气口设有采样气室，该采样气室通过光纤与激光气体分析仪相连；本发明采用激光气体分析仪根据监测点数量的不同，分时发出激光光束至各个采样气室，激光光束穿过待测气体，光束与待测气体发生光谱吸收，然后气体信号通过光纤传输给激光气体分析仪进行处理和光谱计算，实现气体浓度的测量，进而对运行中的变压器进行故障预判，可将结果上传给远程监控装置实现远程实时监控。本系统体积小、结构简单、易实施，且出错率低。

权利要求

1.一种变压器油的在线监测系统，其特征在于，包括用于连接变压器和油气分离器的的取油管和回油管，所述油气分离器的出气口设有采样气室，该采样气室通过光纤与激光气体分析仪相连；所述监测系统包括若干个所述采样气室，所述激光气体分析仪分时发出一路或者多路激光光束至对应采样气室。

2.根据权利要求1所述的一种变压器油的在线监测系统，其特征在于：还包括远程监控终端，该远程监控终端与所述激光气体分析仪的输出端通讯连接。

3.根据权利要求2所述的一种变压器油的在线监测系统，其特征在于：所述远程监控装置与激光气体分析仪的输出端通过电缆相连。

说明书

一种变压器油的在线监测系统

技术领域

[0001] 本发明属于电力设备状态检测技术领域，涉及一种变压器油中气体和微量水分的在线监测系统。

背景技术

[0002] 由于电力变压器、电抗器、套管等电气设备均选用油或油纸和纸板组成绝缘结构，当设备内部发生热故障、放电性故障或油、纸老化时，会产生多种气体。这些气体会溶解于油中，不同类型的气体及浓度可以反映不同类型的电气故障。目前，对电力变压器进行故障判断的绝缘油中气体含量的监测系统均在各个监测点均布置监测仪器或传感器，测量分析监测点的变压器油的气体成分和气体浓度，分析数据并通过通讯电缆将测量数据传输至系统主机或服务器。这些监测仪器或传感器一般包括：测量敏感元件、信号处理单元、数据分析单元、信号变送传输单元等，系统存在组成复杂、成本投入高、故障率高等问题。

发明内容

[0003] 本发明的目的时提供一种变压器油的在线监测系统，以解决现有系统构成复杂、故障率高的问题。

[0004] 为实现上述目的，本发明的变压器油的在线监测系统技术方案如下：包括用于连接变压器和油气分离器的的取油管和回油管，所述油气分离器的出气口设有采样气室，该采样气室通过光纤与激光气体分析仪相连。

[0005] 还包括远程监控终端，该远程监控终端与所述激光气体分析仪的输出端通讯连接。

[0006] 所述远程监控装置与激光气体分析仪的输出端通过电缆相连。

[0007] 本发明的变压器油的在线监测系统，采用激光气体分析仪，根据监测点数量的不同，分时发出一路或多路激光光束至采样气室组内的各个气室，激光光束穿过待测气体，光束与待测气体发生光谱吸收，然后气体信号通过光纤传输给激光气体分析仪进行处理和光谱计算，实现气体浓度的测量，进而对运行中的变压器进行故障预判，可将结果上传给远程监控装置实现远程实时监控。本系统体积小、结构简单、易实施，且出错率低。

附图说明

[0008] 图1是实施例的系统结构示意图；

[0009] 图2为激光气体分析仪的原理图。

具体实施方式

[0010] 如图1所示，变压器油的在线监测系统包括油气分离装置、采样气室、激光气体分析仪和远端监控终端，油气分离装置分别通过取油管、回油管用于从变压器取油、向变压器回油，油气分离器的出气口设有采样气室，该采样气室通过光纤与激光气体分析仪相连，激光气体分析仪的输出端与远端监控终端采用电缆通讯连接。激光气体分析仪和油气分离装置均采用现有技术实现。

[0011] 变压器油的在线监测系统采用取油管从变压器取变压器油到油气分离器，通过油气分离器把变压器油进行油气分离后，通过回油管变压器油回到变压器内；分离后的气体进入各采样气室采样，气样包括CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、H2O微量水等；激光气体分析仪，根据监测点数量的不同，分时发出一路或多路激光光束至采样气室组内的各个气室，激光光束穿过待测气体，光束与待测气体发生光谱吸收，然后气体信号通过光纤传输给激光气体分析仪进行处理和光谱计算，结果通过电缆传输到控制室的远端监控系统。该系统可同时对一台变压器进行多点多气体监测。

[0012] 激光气体分析仪（即主机）根据监测点数量不同，分时发出一路或多路激光至各个取样气室，并接收从各个气室返回的激光。该主机根据出厂前不同成分气体的参数标定值，分析各监测点取样气室中气体成分参数，并显示出来；具有模拟信号、数字信号输出功能，可将各个监测点的测量数据上传至远程监控系统。

[0013] 在测量时，采用取气管从SF6开关取SF6气体到采样气室，SF6气体进入采样气室进行采样；或者同时在待测SF6开关容易泄露气体的各个位置也分别设一个采样气室，当SF6气体泄露后进入采样气室，泄露的SF6气体进入采样气室采样；采样气室把采样数据通过光纤传输到激光气体分析仪内，经过激光气体分析仪6处理后通过电缆传输到控制室的远端监控系统。

[0014] 如图2所示，激光气体分析仪主机内安装有半导体激光器和控制模块，半导体激光器作为待测气体的检测激光光源，利用激光控制电路将激光器输出中心波长调谐到待测气体的吸收线中心，在工作时首先选择激光器的温度工作点，把激光器管芯温度控制在该工作点上，然后给激光施加恒定电流，激光器会发射出一束光强恒定的被调制的激光。

[0015] 半导体激光器的输出端连接于1*N路输出光开关的输入端，1*N路输出光开关的N路输出端通过输入光纤连接到各对应的采样气室内设的采样气室，各采样气室通过输出光纤连接至主机中设置的1*N输入光开关的N路对应输入端，1*N输入光开关的输出端与红外光电探测器相连；该主机中还设置有用于控制1*N路输出光开关和1*N输入光开关选通设定采样气室对应光路的控制模块。

[0016] 半导体激光器的出射光传输到1*N路输出光开关的输入端，从输出光开关的各输出端输出的N路输出激光通过输入光纤传输到对应的各采样气室内设的采样气室中，控制模块对1*N路输出光开关的N通道采用设定时间的扫描周期进行扫描，实现监测系统中激光的N路分时检测。在激光进入对应的采样气室后，激光波长扫过待测气体吸收线形成信号光，从采样气室穿过的经待测气体吸收过的N路返回信号光通过输出光纤传输回主机中设置的1*N输入光开关的对应输入端，1*N输入光开关和1*N路输出光开关通道选择同步，顺序将各检测光路的返回光信号选通到1*N输入光开关的输出端。从1*N输入光开关的输出端输出的信号光由一红外光电探测器接收，转换成电信号及前置放大、滤波，并由锁相放大器实现二次谐波检测（二次谐波幅度与被测气体的浓度成线性关系，气体浓度越高，激光被吸收的程度越大），采用已知浓度的待测气体进行标定，即可实现对监测点空气中待测气体浓度的测量；同时检测红外光电探测器输出信号的一次谐波，通过计算二次谐波与一次谐波的比值，可以消除光源光强起伏的影响。

[0017] 采用光开关，而不是光纤分路器，通过分时复用的方式：在同一时刻，通过控制两个光开关，使两光开关同步选通某个采样气室所对应的光路，以对该采样气室对应的光路信息进行检测分析。该方式不会减弱光强度，所以传输距离远，在同等功率激光器的条件下，光纤传感器可以分布得更远；另外，只需要在1*N输出光开关之后设置单一的红外光电传感器，降低了成本。

[0018] 主机内的控制模块采用FPGA芯片实现，具有结构紧凑，性能可靠的优点，主机根据出厂前不同成分气体的参数标定值，分析各监测点取样气室中气体成分参数，并显示出来。控制模块中安装有浓度计算软件，通过对锁相放大器输出的激光吸收信号的二次及一次谐波信号进行处理，获得各监测点待测气体浓度信息，由主显示模块在主机处显示。

[0019] 光纤有两个作用：一是将激光器发出的窄线宽激光从主机传输至分布式采样气室；二是将经采样气室吸收后的激光传输至主机。采用光纤代替电缆传输信号，有利用提高产品的本安性，有效降低成本。

[0020] 本实施例的激光气体分析仪采用了采用光开关进行说明，当然也可以采用光纤分路器，同样能实现该在线监测系统的功能；本实施例以对一台SF6开关进行多点气体监测进行说明，当然也可以采用上述结构实现对多台SF6开关进行多点气体监测。该类似变换属于本领域技术人员的常用技术手段，落在本发明的保护范围内。