變壓器油中氣體檢測(cè)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種變壓器油中氣體檢測(cè)方法，旨在提供一種能跟可靠的分析變壓器油中溶解的故障氣體的成分和含量的變壓器油中氣體檢測(cè)方法。它包括激光光源、氣室、光檢測(cè)器及信號(hào)處理電路模塊。氣室用于存放變壓器油中產(chǎn)生的氣體；激光光源通過(guò)光纖與氣室連接；氣室通過(guò)光纖與光檢測(cè)器連接；光檢測(cè)器與信號(hào)處理電路模塊連接。變壓器油中氣體檢測(cè)方法依次包括以下步驟：第一，激光光源通過(guò)光纖傳輸入氣室中，進(jìn)行氣室中的探測(cè)氣體吸收，光強(qiáng)發(fā)生衰減；第二，進(jìn)行氣室吸收后的光通過(guò)光纖輸送至光檢測(cè)器，通過(guò)光檢測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；第三，光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入信號(hào)處理電路模塊進(jìn)行信號(hào)處理，分析獲得氣室內(nèi)的氣體成分和濃度。

Gas Detection Method in Transformer Oil

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
變壓器油中氣體檢測(cè)方法
本專利技術(shù)涉及一種氣體檢測(cè)系統(tǒng)，具體涉及一種變壓器油中氣體檢測(cè)方法。
技術(shù)介紹
電力系統(tǒng)由眾多發(fā)、送、輸、配、用電等設(shè)備連接而成，設(shè)備的可靠性及運(yùn)行狀況直接決定整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全,也決定著供電質(zhì)量和供電可靠性。隨著電力系統(tǒng)向高電壓、大容量、互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，以及用電部門要求的提高，對(duì)電力系統(tǒng)的安全可靠性提出更高要求。變壓器設(shè)備是電力系統(tǒng)的主體，是保證供電可靠性的基礎(chǔ)。一臺(tái)主要設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，往往造成局部和全局系統(tǒng)設(shè)備停止運(yùn)行，造成供電中斷事故的發(fā)生，因此，變壓器設(shè)備的安全可靠運(yùn)行尤為重要。檢修是保證變壓器設(shè)備健康運(yùn)行的必要手段，關(guān)系著設(shè)備的利用率、事故率、使用壽命、人財(cái)物力的消耗以及電力企業(yè)的整體效益等諸多問(wèn)題。目前，對(duì)變壓器設(shè)備進(jìn)行檢修主要分為三個(gè)層次:事后檢修、預(yù)防性檢修和狀態(tài)檢修，其中，狀態(tài)檢修已成為設(shè)備檢修發(fā)展的趨勢(shì)，它要求對(duì)運(yùn)行中的電氣設(shè)備的各種狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)的在線監(jiān)測(cè)，并隨時(shí)獲得反映各種狀態(tài)的數(shù)據(jù)信息，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理后，對(duì)設(shè)備的各種狀況做出診斷，并制訂檢修策略。國(guó)內(nèi)外高電壓、大容量的變壓器設(shè)備普遍采用充油式變壓器，在正常情況下，充油電器設(shè)備內(nèi)的油紙絕緣材料在熱與電的作用下，會(huì)逐步老化和分解，從而產(chǎn)生少量的各種低分子烴類和CO2、CO等氣體，不同的故障和異常狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生不同的氣體。專利技術(shù)人發(fā)現(xiàn)變壓器故障和異常狀態(tài)下產(chǎn)生的氣體會(huì)溶解于油中，因此變壓器油中溶解氣體的濃度能較好地反映變壓器的絕緣狀態(tài)和故障；但是，目前變壓器油中溶解氣體的監(jiān)測(cè)又是一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題，原因在于：1.故障氣體微量，一般是幾個(gè)到幾十個(gè)μL/L；2.故障氣體中的幾種氣體性質(zhì)比較接近，存在著較大的交叉影響；所以，采用合適的檢測(cè)方法是在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵所在。目前國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品化的監(jiān)測(cè)方法主要有氣相色譜法（油色譜）和光聲光譜法。氣相色譜法：其檢測(cè)檢測(cè)原理為：色譜柱中的樣品對(duì)不同氣體組分的吸附、解析的速度不同，在載氣的推動(dòng)下，經(jīng)過(guò)充分的交換，不同組分得到了分離，分離后的氣體通過(guò)檢測(cè)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)采集后獲得氣體組分的色譜圖，根據(jù)組分峰高或面積進(jìn)行濃度定量分析。氣相色譜法發(fā)源于一個(gè)世紀(jì)之前，雖然技術(shù)成熟，但缺點(diǎn)非常明顯，主要有：價(jià)格貴，不能測(cè)量氫氣H2，維護(hù)量大，檢測(cè)所需要的氣量多，元件對(duì)油蒸汽、濕度敏感，環(huán)境適應(yīng)能力較差。光聲光譜法：光聲光譜檢測(cè)技術(shù)基于光聲效應(yīng)，光聲效應(yīng)是由氣體分子吸收電磁輻射而產(chǎn)生，氣體吸收特定波長(zhǎng)的譜線后溫度升高，隨即以釋放熱能的方式退激，釋放出的熱能是氣體產(chǎn)生成比例的壓力波。壓力波的頻率與光源的截波頻率一致，并可通過(guò)高靈敏度微音器監(jiān)測(cè)其強(qiáng)度，壓力波的強(qiáng)度與氣體的濃度成比例關(guān)系。由敏感原件檢測(cè)，可以得到反映物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及成分含量的光聲光譜。光聲光譜法的缺點(diǎn)在于對(duì)雙原子分子無(wú)響應(yīng)（H2），對(duì)結(jié)構(gòu)對(duì)稱分子（如C2H2等）檢測(cè)精度較低，高透過(guò)率的濾光片難以制備以及對(duì)油蒸汽污染敏感，適應(yīng)能力差等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為了提供一種能跟可靠的分析變壓器油中溶解的故障氣體的成分和含量的變壓器油中氣體檢測(cè)方法。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：一種變壓器油中氣體檢測(cè)方法，包括激光光源、氣室、光檢測(cè)器及信號(hào)處理電路模塊，信號(hào)處理電路模塊包括鎖相放大檢測(cè)電路模塊及光電轉(zhuǎn)換與信號(hào)調(diào)理電路模塊，其中：氣室用于存放變壓器油中產(chǎn)生的氣體；激光光源通過(guò)光纖與氣室連接；氣室通過(guò)光纖與光檢測(cè)器連接；光檢測(cè)器與信號(hào)處理電路模塊連接；信號(hào)處理電路模塊用于痕量氣體濃度檢測(cè)；變壓器油中氣體檢測(cè)方法依次包括以下步驟：第一，激光光源通過(guò)光纖傳輸入氣室中，進(jìn)行氣室中的探測(cè)氣體吸收，光強(qiáng)發(fā)生衰減；第二，進(jìn)行氣室吸收后的光通過(guò)光纖輸送至光檢測(cè)器，通過(guò)光檢測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；第三，光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入信號(hào)處理電路模塊進(jìn)行信號(hào)處理，分析獲得氣室內(nèi)的氣體成分和濃度。作為優(yōu)選，第三步驟中：光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入信號(hào)處理電路模塊進(jìn)行型號(hào)處理，分析獲得氣室內(nèi)的氣體成分和濃度的具體步驟如下：電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入信號(hào)處理電路模塊后，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換與信號(hào)調(diào)理電路模塊的帶通濾波和程控放大后，通過(guò)鎖相放大檢測(cè)電路模塊進(jìn)行鎖相放大，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的檢測(cè)；光電轉(zhuǎn)換與信號(hào)調(diào)理電路輸出的Vlog電壓信號(hào)是經(jīng)過(guò)帶通濾波器濾除通帶外的噪聲信號(hào)的電壓信號(hào)；PIN管電流Ipd與Vlog輸出端電壓之間的關(guān)系可表示為:Vlog=Vy×lg(Ipd/IZ)，式中：IZ為對(duì)數(shù)截距，Vy為對(duì)數(shù)斜率。作為優(yōu)選，激光光源為DFB激光光源。作為優(yōu)選，光檢測(cè)器為PIN管。作為優(yōu)選，氣室為透射式氣室或反射式氣室。本專利技術(shù)的有益效果是：能跟可靠的分析變壓器油中溶解的故障氣體的成分和含量，對(duì)變壓器早期故障進(jìn)行預(yù)判，從而對(duì)變壓器進(jìn)行及時(shí)維修，延長(zhǎng)變壓器的使用壽命并預(yù)防災(zāi)難性事故的發(fā)生。具體實(shí)施方式下面通過(guò)具體實(shí)施方式對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)描述：一種變壓器油中氣體檢測(cè)方法，包括激光光源、氣室、光檢測(cè)器及信號(hào)處理電路模塊。信號(hào)處理電路模塊包括鎖相放大檢測(cè)電路模塊及光電轉(zhuǎn)換與信號(hào)調(diào)理電路模塊。氣室用于存放變壓器油中產(chǎn)生的氣體。本實(shí)施例的氣室為透射式氣室或反射式氣室。激光光源為DFB激光光源。激光光源通過(guò)光纖與氣室連接。光檢測(cè)器為PIN管。氣室通過(guò)光纖與光檢測(cè)器連接。光檢測(cè)器與信號(hào)處理電路模塊連接。信號(hào)處理電路模塊用于痕量氣體濃度檢測(cè)。變壓器油中氣體檢測(cè)方法依次包括以下步驟：第一，激光光源通過(guò)光纖傳輸入氣室中，進(jìn)行氣室中的探測(cè)氣體吸收，光強(qiáng)發(fā)生衰減；第二，進(jìn)行氣室吸收后的光通過(guò)光纖輸送至光檢測(cè)器，通過(guò)光檢測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；第三，光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入信號(hào)處理電路模塊進(jìn)行信號(hào)處理，分析獲得氣室內(nèi)的氣體成分和濃度。第三步驟中：光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入信號(hào)處理電路模塊進(jìn)行型號(hào)處理，分析獲得氣室內(nèi)的氣體成分和濃度的具體步驟如下：電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入信號(hào)處理電路模塊后，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換與信號(hào)調(diào)理電路模塊的帶通濾波和程控放大后，通過(guò)鎖相放大檢測(cè)電路模塊進(jìn)行鎖相放大，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的檢測(cè)；光電轉(zhuǎn)換與信號(hào)調(diào)理電路輸出的Vlog電壓信號(hào)是經(jīng)過(guò)帶通濾波器濾除通帶外的噪聲信號(hào)的電壓信號(hào)；PIN管電流Ipd與Vlog輸出端電壓之間的關(guān)系可表示為:Vlog=Vy×lg(Ipd/IZ)，式中：IZ為對(duì)數(shù)截距，Vy為對(duì)數(shù)斜率。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種變壓器油中氣體檢測(cè)方法，其特征是，包括激光光源、氣室、光檢測(cè)器及信號(hào)處理電路模塊，信號(hào)處理電路模塊包括鎖相放大檢測(cè)電路模塊及光電轉(zhuǎn)換與信號(hào)調(diào)理電路模塊，其中：氣室用于存放變壓器油中產(chǎn)生的氣體；激光光源通過(guò)光纖與氣室連接；氣室通過(guò)光纖與光檢測(cè)器連接；光檢測(cè)器與信號(hào)處理電路模塊連接；信號(hào)處理電路模塊用于痕量氣體濃度檢測(cè)；變壓器油中氣體檢測(cè)方法依次包括以下步驟：第一，激光光源通過(guò)光纖傳輸入氣室中，進(jìn)行氣室中的探測(cè)氣體吸收，光強(qiáng)發(fā)生衰減；第二，進(jìn)行氣室吸收后的光通過(guò)光纖輸送至光檢測(cè)器，通過(guò)光檢測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；第三，光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入信號(hào)處理電路模塊進(jìn)行信號(hào)處理，分析獲得氣室內(nèi)的氣體成分和濃度。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種變壓器油中氣體檢測(cè)方法，其特征是，包括激光光源、氣室、光檢測(cè)器及信號(hào)處理電路模塊，信號(hào)處理電路模塊包括鎖相放大檢測(cè)電路模塊及光電轉(zhuǎn)換與信號(hào)調(diào)理電路模塊，其中：氣室用于存放變壓器油中產(chǎn)生的氣體；激光光源通過(guò)光纖與氣室連接；氣室通過(guò)光纖與光檢測(cè)器連接；光檢測(cè)器與信號(hào)處理電路模塊連接；信號(hào)處理電路模塊用于痕量氣體濃度檢測(cè)；變壓器油中氣體檢測(cè)方法依次包括以下步驟：第一，激光光源通過(guò)光纖傳輸入氣室中，進(jìn)行氣室中的探測(cè)氣體吸收，光強(qiáng)發(fā)生衰減；第二，進(jìn)行氣室吸收后的光通過(guò)光纖輸送至光檢測(cè)器，通過(guò)光檢測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；第三，光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入信號(hào)處理電路模塊進(jìn)行信號(hào)處理，分析獲得氣室內(nèi)的氣體成分和濃度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器油中氣體檢測(cè)方法，其特征是，所述第三步驟中：光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入信號(hào)處理電路模...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魏澤民，李傳才，范明，周迅，俞軍，商小峰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司嘉興供電公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：浙江,33