光声光谱变压器油中溶解气体监测系统标定装置及方法

技术领域

本发明涉及变压器在线监测技术领域，具体是一种光声光谱变压器油中溶解气体监测系统标定装置。

背景技术

油浸式电力变压器为工矿企业与民用建筑供配电系统中的重要设备之一，它将10(6)kV或35kV网络电压降至用户使用的230/400V母线电压。此类产品适用于交流50(60)Hz，三相最大额定容量2500kVA(单相最大额定容量833kVA，一般不推荐使用单相变压器)，可在户内(外)使用，容量在315kVA及以下时可安装在杆上，环境温度不高于40℃，不低于-25℃，最高日平均温度30℃，最高年平均温度20℃，相对湿度不超过90％(环境温度25℃)，海拔高度不超过1000m。若与上述使用条件不符时，应按GB6450-86的有关规定，作适当的定额调整。

油浸式电力变压器在长期运行中可能会发生内部过热、局部放电等潜伏性故障，过热、放电等会导致绝缘油发生裂解，从而产生氢气、甲烷、乙烷、乙炔、乙烯、一氧化碳、二氧化碳等溶解气体；不同的故障类型产生的气体组分和浓度不同。

变压器油中溶解气体监测系统是判断电力变压器潜伏性故障的一种有效手段，被普遍运用。该系统目前普遍采用色谱柱法和光谱法检测油中溶解的气体的浓度。按照最新的电力行业标准DL/T1498.2-2016《变电设备在线监测装置技术规范第2部分：变压器油中溶解气体在线监测装置》中多组分在线监测装置测量量程规定，检测量程最低的下限是乙炔为0.5uL/L，在0.5～5uL/L测量范围内，其测量误差A级为小于±0.5uL/L或±30％(取最大者)。再考虑到油气分离误差，光声光谱法测量误差，和水气以及各组分之间交叉干扰误差等因素，因此对系统测量准确度要求较高。

由于水气在整个红外光谱波段几乎都有吸收，因此采用宽谱红外光源作为光声光谱变压器油中溶解气体检测系统即使采用超窄带的红外滤光片分离出各组分气体的指纹吸收光谱，但是由于本身气体分子结构不同，有的气体红外指纹吸收谱非常窄，加之超窄带红外滤光片的加工工艺限制，利用超窄带滤光片分离出的各气体红外吸收吸收光谱不能与各气体红外吸收指纹谱完全吻合，因此水气在红外波段的红外指纹吸收谱就会与部分气体的红外指纹吸收谱产生交叉重叠，在测量这些气体时，水气就会对其产生测量干扰，导致测量结果误差大，不能及时监测油中溶解气体的浓度以及了解变压器运行状况，也就不能预警潜伏性故障，从而导致灾难性事故发生。因此，变压器油气在线监测有着十分重要的意义。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明的第一个发明目的在于提供一种光声光谱变压器油中溶解气体监测系统标定装置，该标定装置结构巧妙，能够有效降低变压器油中溶解气体内的水气对各组分气体的干扰的概率，保证测量结果，进而能够及时监测油中溶解气体的浓度以及了解变压器运行状况，预警潜伏性故障，避免灾难性事故的发生，保证变压器在使用过程中的安全性。本发明的第二个发明目的在于提供一种光声光谱变压器油中溶解气体监测系统标定方法，该标定方法在实际工作中，不同温度下的水气浓度值通过露点仪直接测量出，系统响应值也可以测量出，至此即可反映出实际待测量的气体浓度值，监测结果直观明了，便于操作人员观察，同样具有能够预警潜伏性故障，避免灾难性事故发生的优点。

上述一种光声光谱变压器油中溶解气体监测系统标定装置与上述一种光声光谱变压器油中溶解气体监测系统标定方法在技术上相互关联，属于同一个发明构思。

为了实现上述第一个发明目的，本发明采用以下技术方案：一种光声光谱变压器油中溶解气体监测系统标定装置，包括设有控制器的恒温箱，所述恒温箱内部设有具有一定容积的水浴罐，位于所述水浴罐水位上方设有进气管与出气管，所述进气管、所述出气管均与所述水浴罐连通并延伸至所述恒温箱外，且位于所述恒温箱外的所述出气管上设有露点仪；所述恒温箱内还设有加热装置与温度传感器，所述加热装置、所述温度传感器均与所述控制器控制连接。

作为本发明的一种优选方案，所述水浴罐设有水位传感器，所述水位传感器与所述控制器控制连接。

作为本发明的一种优选方案，所述水位传感器位于所述进气管下方设置。

作为本发明的一种优选方案，所述加热装置位于所述水浴罐底部设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中的一种光声光谱变压器油中溶解气体监测系统标定装置，通过在监测系统中增设标气水浴工装，能够有效降低变压器油中溶解气体内的水气对各组分气体的干扰的概率，保证测量结果，进而能够及时监测油中溶解气体的浓度以及了解变压器运行状况，预警潜伏性故障，避免灾难性事故的发生，保证变压器在使用过程中的安全性。

为了实现上述第二个发明目的，本发明采用以下技术方案：一种光声光谱变压器油中溶解气体监测系统标定方法，在对光声光谱变压器油中溶解气体监测系统标定时，包括以下步骤：

S1、将低、中、高浓度的标气先后通过低、中、高三种不同温度下的水浴罐，混合出标气与水气的混合气体；

S2、再利用连接在出气管上的露点仪测出水气的浓度；

S3、在监测系统中预设对标气的响应值为y

S4、再将低、中、高浓度的标气先后通过中温度下的水浴罐，得到低、中、高浓度的标气在中温度的水气干扰下所产生的响应关系式y

S5、最后将低、中、高浓度的标气先后通过高温度下的水浴罐，得到低、中、高浓度的标气在高温度的水气干扰下所产生的响应关系式y

S6、低、中、高三种不同温度下的水气浓度值通过露点仪直接测量出，系统响应值也可以测量出，至此即可反映出实际待测量的气体浓度值。

作为本发明的一种优选方案，假设水气浓度值表示为X

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中的一种光声光谱变压器油中溶解气体监测系统标定方法，在系统实际工作中，不同温度下的水气浓度值可通过露点仪直接测量出，监测结果直观明了，便于操作人员观察，同样具有能够预警潜伏性故障，避免灾难性事故的发生的优点。

附图说明

图1是本发明实施例中一种光声光谱变压器油中溶解气体监测系统标定装置的结构示意图。

附图标记：1、恒温箱；2、进气管；3、出气管；4、控制器；5、温度传感器；6、水位传感器；7、水浴罐；8、露点仪；9、加热装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种光声光谱变压器油中溶解气体监测系统标定装置，包括设有控制器4的恒温箱1，上述恒温箱1内部设有具有一定容积的水浴罐7，水浴罐7内灌装有一定量的水以产生水气。为了能够在线实时监测油中溶解气体的浓度，及时了解变压器运行状况，预警潜伏性故障，从而避免灾难性事故发生，在位于上述水浴罐7水位上方设有便于气体进出的进气管2与出气管3，为了便于上述进气管2、上述出气管3与其他部件连接，上述进气管2、上述出气管3均与上述水浴罐7连通并延伸至上述恒温箱1外，且位于上述恒温箱1外的上述出气管3上设有露点仪8，通过露点仪8可直接测量出不同温度下的水气浓度值，还可以测出系统响应值也可以测量出，至此即可反映出实际待测量的气体浓度值。

为了实现水浴罐7内的水呈现在不同的温度下，以监测不同温度下的水气对标气造成的影响，上述恒温箱1内还设有加热装置9与温度传感器5，上述加热装置9、上述温度传感器5及上述水位传感器5均与上述控制器4控制连接，温度传感器5可检测水浴罐7内水的温度并将温度信号传输给控制器4，再通过控制器4控制加热装置9决定加热与否。

为了便于对水位进行实时监测，避免水浴罐7内的水倒灌进进气管2与出气管3，影响监测结果，在上述水浴罐7设有水位传感器6，进一步地，上述水位传感器6位于上述进气管2下方设置。

为了便于对水浴罐7内的水进行加热，将上述加热装置9位于上述水浴罐7底部设置。加热装置9可为结构简单的加热丝，安装方便，经济适用性高。

一种光声光谱变压器油中溶解气体监测系统标定方法，在对光声光谱变压器油中溶解气体监测系统标定时，包括以下步骤：

S1、由于在不同温度下水的饱和水蒸气含量不同，所以为了保证监测结果的准确度，将低、中、高浓度的标气先后通过低、中、高三种不同温度下的水浴罐7，即将低浓度的标气先后通过低、中、高三种不同温度下的水浴罐7，将中浓度的标气先后通过低、中、高三种不同温度下的水浴罐7，再将高浓度的标气先后通过低、中、高三种不同温度下的水浴罐7，混合出标气与水气的混合气体；

S2、再利用连接在出气管3上的露点仪8即可准确测出水气的浓度；露点仪8主要具有以下优点：稳定性高，在严重干扰条件下，测量数据能稳定在±0.5℃范围内，并具有卓越的长期稳定性，重复性好；精度高，采用原装进口高性能露点传感器和高速12位Σ－ΔAD模数转换器，最高分辨力达到0.1℃，完全满足实际测量要求，全量程内做到测量结果精确可靠，测量范围宽，响应速度快，测量结果稳定可靠；智能化，露点仪8开机自校准，传感器探头可自动校准零点，自动消除因零点漂移而引入的系统误差，保证测量的准确性；使用寿命长，露点仪8通常带油污过滤装置，不受灰尘粒子和大多数化学物污染的影响，可对传感器抗油污保护，极适合工业环境的使用，且干燥器可有效保护露点传感器探头，延长传感器使用寿命。

S3、在监测系统中预设对标气的响应值为y

S4、再将低、中、高浓度的标气先后通过中温度下的水浴罐7，得到低、中、高浓度的标气在中温度的水气干扰下所产生的响应关系式y

S5、最后将低、中、高浓度的标气先后通过高温度下的水浴罐7，得到低、中、高浓度的标气在高温度的水气干扰下所产生的响应关系式y

假设水气浓度值表示为X

本发明中的光声光谱变压器油中溶解气体监测系统标定装置及方法，通过在监测系统中增设标气水浴工装，能够有效降低变压器油中溶解气体内的水气对各组分气体的干扰的概率，保证测量结果，进而能够及时监测油中溶解气体的浓度以及了解变压器运行状况，预警潜伏性故障，避免灾难性事故的发生，保证变压器在使用过程中的安全性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

尽管本文较多地使用了图中附图标记：1、恒温箱；2、进气管；3、出气管；4、控制器；5、温度传感器；6、水位传感器；7、水浴罐；8、露点仪；9、加热装置等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。