一種新型變壓器油色譜在線監測裝置載氣余量監測裝置的研發

曾 莉 陳文鴻 朱躍勝

（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東江門529000）

0 引言

在變壓器運行過程中，變壓器油在過熱、放電和電弧等作用下會產生故障特征氣體，故障特征氣體的成分、含量及增長速率與變壓器內部故障的類型及故障的嚴重程度密切相關，因此傳統監測模式難以捕捉到間歇性故障。變壓器油色譜在線監測系統采用了由一定比例配制而成的高純合成空氣作為載氣，用高壓容器（載氣瓶）進行裝載，當載氣瓶氣壓不足時，需要更換載氣瓶。在實際生產工作中，載氣參與油色譜在線監測裝置的油化試驗，每次使用都會有消耗，當消耗到一定程度后，載氣瓶的壓力值會降低，則需要更換載氣。當變壓器油色譜在線監測裝置出現異常時，載氣消耗情況更加難以掌握，這極大地增加了運維成本，亟需研制一種可以實現變壓器油色譜載氣量實時監控的變壓器油色譜在線監測裝置載氣余量監測裝置。

1 項目背景

本文介紹了自行研制的一種可以實現變壓器油色譜載氣量實時監控的變壓器油色譜在線監測裝置載氣余量監測裝置[1]。氣瓶切換裝置用于氣瓶氣壓不足時對氣瓶進行切換，數據記錄傳輸裝置用于記錄高壓壓力傳感器、低壓壓力傳感器的數據并傳輸至云平臺，用戶可以通過云平臺遠程實時監控載氣瓶的載氣情況及載氣瓶輸出氣壓的情況，確保在載氣瓶低氣壓時可以及時更換載氣瓶。在油色譜在線監測裝置出現異常時可及時進行維護，便于合理安排檢修計劃，減少大量重復性工作，節省人力和物力。數據記錄傳輸裝置[2]包括數據狀態記錄單元、無線通信單元，數據狀態記錄單元[3]與高壓壓力傳感器和低壓壓力傳感器電連接，無線通信單元與數據狀態記錄單元和云平臺電連接。

圖1 新型變壓器油色譜在線監測裝置載氣余量監測裝置結構示意圖

2 裝置結構及工作原理

2.1 裝置結構

新型變壓器油色譜在線監測裝置載氣余量監測裝置結構如圖1所示。

2.2 裝置工作原理

2.2.1 裝置整體工作原理介紹

裝置剛開始正常工作時，第一單向閥處于打開狀態，第二單向閥處于關閉狀態，此時第一氣瓶與出氣口之間為通路，第二氣瓶與出氣口之間為斷路，先消耗第一氣瓶的載氣，同時通過調節第一減壓閥的壓力來調節流經第一減壓閥的氣壓，使從第一減壓閥流過后的氣壓到達出氣口的氣壓處于正常工作氣壓；當第一壓力傳感器監測到氣壓過低時，將信息反饋給氣瓶切換裝置的控制單元，控制單元控制驅動單元工作，使第一單向閥關閉，第二單向閥打開，此時第一氣瓶與出氣口之間為斷路，第二氣瓶與出氣口之間為通路，消耗第二氣瓶中的載氣，整個過程第一高壓壓力傳感器、第一低壓壓力傳感器的壓力以及第二高壓壓力傳感器、第二低壓壓力傳感器與第一單向閥和第二單向閥的狀態通過數據記錄傳輸裝置中的數據狀態記錄單元進行記錄，并通過無線通信單元將數據傳輸至云平臺，云平臺對數據進行分析并儲存，形成相關的記錄數據表或者數據圖，回傳到工作人員的辦公系統或者手機，工作人員通過辦公系統或者手機APP可以實時對整個過程進行監控，當第一氣瓶的氣壓消耗殆盡，第二氣瓶的氣壓也即將消耗殆盡時，告警裝置會發出告警提醒，運維人員可以及時更換載氣瓶，避免影響油色譜在線監測裝置的正常運行。此處告警的臨界值可以人為設定，例如可以設定為在后消耗的氣瓶中的載氣值僅剩一半時進行告警提醒，也可以設置為其他值。

2.2.2 氣壓監控模塊工作原理介紹

高壓壓力傳感器和低壓壓力傳感器均為高精度的氣壓傳感器，精度達到0.1%FS，因此氣壓監控更精確。減壓閥用于減壓操作，保證流經減壓閥后的氣壓保證在正常的工作氣壓范圍內，避免過高氣壓造成油色譜在線監測裝置的非正常工作，或者是降低其零部件的工作壽命，同時也可以避免氣壓過高帶來的安全隱患。通過實時調節減壓閥的出口壓力，使氣壓始終保持在恒定的范圍。

2.2.3 數據傳輸模塊工作原理介紹

數據記錄傳輸裝置包括數據狀態記錄單元、無線通信單元。數據狀態記錄單元用于記錄高壓壓力傳感器與低壓壓力傳感器的壓力數據，判斷油色譜在線監測裝置是否運行正常以及載氣瓶是否需要更換。無線通信單元通過無線通信的方式傳輸數據，使數據傳輸變得更加便捷高效。云平臺是一個數據分析與存儲平臺，云平臺可與生產管理系統連接，只需在辦公室打開生產管理系統進行查看便可隨時掌握各個變電站各臺主變的油色譜在線監測裝置載氣情況，云平臺還可與手機等其他終端設備連接，通過手機上的APP進行在線監測。

3 裝置的創新點

與目前電力系統廣泛應用的變壓器油色譜在線監測裝置載氣余量監測裝置相比，本裝置的創新點主要體現在以下4個方面：（1）實時遠程在線監控載氣瓶的載氣情況及載氣瓶輸出氣壓的情況，因此工作人員可及時掌握現場氣壓信息，避免了人力巡視造成人力資源浪費的現象，有效提高了工作效率；（2）云平臺實現了分析儲存數據的功能，可以對數據進行保存記錄；（3）減壓閥可以確保從出氣口流出的氣壓不至于過高，進而影響到后續精密儀器的準確性及設備的工作壽命，有效消除了安全隱患；（4）在載氣瓶需要更換時，告警裝置可以及時提醒運維人員到現場進行處理，避免因氣壓不足而影響在線監測裝置的正常運行。

4 結語

綜上所述，本文介紹的新型變壓器油色譜在線監測裝置載氣余量監測裝置實現了對載氣瓶的載氣情況及載氣瓶的輸出氣壓情況進行實時遠程在線監控，有效地提升了變壓器油色譜的監控效率，較好地保存了油色譜的運行數據，為下一步分析變壓器的運行情況提供了數據支撐。該裝置附加的告警模塊可以及時提醒運維人員更換載氣瓶，規避了因氣壓不足給變壓器運行帶來的安全風險。