电丰智能科技变压器在线监测

1、系统原理
变压器油通过油路循环单元采集到油气分离装置，溶解在变压器油中的故障特征气体经油气分离装置分离后，在内置微型气泵的作用下，定量管中的故障特征气体在载气作用下流过色谱柱进行组分分离，气体检测器按气体出峰顺序分别将九组分气体（H2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H2、C2H6、O2、N2）变换成电信号。数据采集器将采集到的电压信号经过A/D转换、数据存储、定量分析，计算出各组分和总烃的含量以及各自的增长率，再由后台故障诊断系统对变压器故障进行诊断，从而实现变压器绝缘油故障的在线监测。
2、环境要求
（1）工作环境温度：-20℃～+70℃；
（2）适应变压器油温10℃～100℃；
（3）工作相对湿度：5～90%，无冷凝；
（4）海拔高度：大于3000m；
（5）载气：采用载气发生器，功率550W，输出压力0.8MP，容量8L
（6）耐地震能力：地面水平加速度0.3g；地面垂直加速度0.15g；安全系数1.80；
（7）抗振动：5～17HZ，0.1〃双峰位移；17～640HZ，1.5G峰－峰加速度；
（8）抗冲击：10G峰－峰加速度（11mS）；
（9）覆冰厚度：≥10mm；
（10）气象环境：可有沙、尘、冰、雪、雾、水滴；
（11）工作电源：交流220V±30%，50HZ；
3、项目条件
（1）安装地点：主变压器旁。
（2）安装方式:变压器色谱数据采集单元采用壁挂式安装方式，安装在户外主变压器旁边，数据处理服务器安装在中控楼二楼通讯机房。
（3）通讯方式：油色谱在线监测系统数据采用有线（光纤）传输，实现网络远程功能，借助远程功能，可以在远端显示监测界面、数据查询、参数设置等现场具备的全部功能。
4、主要技术指标
（1）油色谱在线监测装置的主要技术指标
油色谱在线监测装置的主要技术指标
序号 参数名称 单位 标准参考值 拟达到的标准
1 特征气体（多组分） 即氢气（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2） 变压器油色谱在线监测装置可监测油中溶解气体即氢气（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）
2 氢气（H2） 低检测限值 μL/L 1 1
高检测限值 μL/L 2000 2000
准确度要求 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值
3 甲烷（CH4） 低检测限值 μL/L 0.1 0.1
高检测限值 μL/L 2000 2000
准确度要求 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值
4 乙烷（C2H6） 低检测限值 μL/L 0.1 0.1
高检测限值 μL/L 2000 2000
准确度要求 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值
5 乙烯（C2H4） 低检测限值 μL/L 0.1 0.1
高检测限值 μL/L 2000 2000
准确度要求 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值
6 乙炔（C2H2） 低检测限值 μL/L 0.1 0.1
高检测限值 μL/L 2000 2000
准确度要求 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值
7 一氧化碳（CO） 低检测限值 μL/L 1 1
高检测限值 μL/L 5000 5000
准确度要求 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值
8 二氧化碳（CO2） 低检测限值 μL/L 20 20
高检测限值 μL/L 20000 20000
准确度要求 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值
9 氧气（O2） 低检测限值 μL/L 5 5
高检测限值 μL/L 5000 5000
准确度要求 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值
10 氮气（N2） 低检测限值 μL/L 25 25
高检测限值 μL/L 20000 20000
准确度要求 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值 低检测限值或±30%，测量误差取两者大值
9 油样采集 循环油工作方式 循环油工作方式
10 小检测周期 小检测周期不大于2h 小检测周期为2h
监测周期要求可调 监测周期可调
11 取油口耐受压力 ≥0.34MPa ≥0.34MPa
12 载气 自产载气 自产载气
13 数据稳定性与重复性 同一试验条件下对同一油样连续进行5次油中气体成分分析，测量结果之间的差异不超过5次结果平均值的10% 同一试验条件下对同一油样连续进行5次油中气体成分分析，测量结果之间的差异不超过5次结果平均值的10%
14 系统设计使用寿命 年 超过8年 超过8年
15 通信协议 满足DL/T 860标准 可满足DL/T 860标准
16 安装方式 采用壁挂主机，不再单做水泥或者槽钢基础 采用壁挂主机，不再单做水泥或者槽钢基础
（2）变压器油色谱在线监测系统的基本要求
①　定量分析，能长期连续监测，能分析长期积累监测数据，判断所监测设备的状态，对设备初期故障进行预测。
②　油气分离装置：油气分离装置应采用不消耗油、不污染油的负压恒温动态顶空油气分离方式，并采用循环取油以及免维护等前提条件，确保监测系统的取样方式不影响主设备的安全运行。
③　取样方式须采用循环取油方式，取样后的变压器油回到变压器本体内，不能直接排放，不能造成变压器油损耗。取样油能代表变压器中油的真实情况。
④　系统应选用色谱分析原理，对特征气体进行定量分析；不宜采用燃料电池及阵列式传感器等定性分析方法。
⑤　能监测变压器油中溶解的氢气、甲烷、乙烯、乙烷、乙炔、一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气九种气体组分及微水含量。
⑥　具有原始谱图查询功能。
⑦　具有在线标定功能。
⑧　具有故障诊断功能，给出通过改良三比值法或大卫三角法所做出的诊断结果。
⑨　系统使用载气发生器装置，具有免维护功能。
⑩　系统设备安装、使用不影响主设备的正常、安全可靠运行，可以带电安装调试。
（3）变压器油色谱在线监测系统的功能要求
①　监测系统包括在线检测油中溶解气体含量和色谱分析诊断两部分。能自动实现数据采集、基线修正、智能谱峰识别、三比值分析、相对产气速率和产气速率计算、趋势图分析、色谱谱图分析、原始谱图查询及故障诊断等功能。
②　测量周期：监测装置的小监测周期≤1小时。监测周期可以通过现场和远程方式自行设定。
③　数据分析：系统监测的气体浓度电信号经A/D转换后送入数据采集器，再将数据通过长距离通讯，传至安装在中控室二楼通讯机房的数据处理器；油气分离平衡时间:1小时。
④　监测系统工程可由用户根据需要设置不同间隔的采样周期。
⑤　支持TCP/IP网络协议。
⑥　通讯接口：RS485或RS232。
⑦　可以通过MIS网络实现远程监测、远程设置和远程维护。
⑧　对各种异常状态进行记录，并发出报警信号。
⑨　报警功能：二级报警，声/光报警。报警信号可远传。
⑩　监测系统可由用户根据需要设置不同间隔的采样周期。
⑪　监测系统具备恒温控制系统，恒温精度≤±0.1℃。
⑫　测试数据稳定性和重复性能好，即同一试验条件下对同一油样的监测结果间的偏差不应超过10%（对于中等浓度而言）。
⑬　具备水分检测功能。检测范围0-100ppm，精度±30%。
（4）变压器油色谱在线监测系统后台处理器的技术要求
①　抗干扰性能符合对变电站综合自动化系统主控室计算机要求的相关标准。
②　能准确建立数据通讯。
③　能灵活对监测设备的监测数据进行处理，进行各种计算、分析、判断。
④　需提供浓度、产气速率、相对产气速率多种数据指标，并采用报表、趋势图、实时数据直方图、单一组份显示、多组份同时显示等多种显示方式。
⑤　历史监测数据和原始谱图能够保存10年。能够对历史数据和原始谱图进行查询。
⑥　可设定变压器色谱数据的越限报警值。一旦系统判断设备状态参数超标，系统能够自动报警。产气速率和相对产气速率的计算基准可自行选择。报警值与报警条件可由用户自行设定。
⑦　系统应具备强大丰富的谱图控制功能，用户能够根据自己的需要对数据的图形显示结果进行平移、局部放大、缩小以及定制显示效果等多种控制。
⑧　系统具有完善的安全防护措施，采用基于权限的用户管理。
⑨　可与其他自动化系统接口。正版系统软件，可采用Windows11或者Linux下的服务器端软件和Windows11或者Linux下的客户端程序。
⑩　提供系统在线使用帮助。
（4）变压器油色谱在线监测系统技术特点
①　检测器原理：采用热线型纳米晶半导体检测器检测氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、乙烷，响应速度快、检测精度高、全量程线性响应。
②　油气分离：采用变容式负压动态顶空脱气+磁力搅拌方式，分离、速度快、脱气充分。
③　气体分离：采用复合色谱柱，应具备自动活化功能，有效分离各特征组份。
④　进样方式：电磁十通阀自动进样，检测与标定气路完全隔离。
⑤　智能监测：支持采样周期自动调整功能，数据异常则立刻进行二次采样验证，确认后自动缩短采样周期，及时跟踪变压器油绝缘状态。
⑥　数据采集：采用过采样技术Δ－∑模数转换器，24位分辨率，改变增益后量程与零点自动校准。
⑦　诊断系统：全组分数据可设置两级告警，以满足未来故障诊断规则的变化；报警信号可进行声/光提示，并可支持硬接点报警输出；内置改良三比值法、大卫三角法、立体图示法。
（5）技术说明
①　进气口设置变压器在线色谱系统恒温模块内，确保气源相对干燥，颗粒杂质少。
②　气体过滤模块选用多级气体过滤装置，过滤除去颗粒杂质，过滤截留的杂质由气体反吹去除。
③　空气压缩机选用无油空气压缩机。
④　气体干燥模块选择气体高分子膜干燥及深度干燥净化结合，气体深度净化配置在线再生装置。
⑤　气体贮存模块控制供气压力，确保气体恒压输出。
⑥　单次维护使用寿命大于5000次系统采样。
⑦　嵌入式机柜空调通过压缩机将冷媒压缩、冷凝放热，再蒸发吸热来降低环境的温度，当安装于控制柜上时，可在密闭的情况下，将柜内的热量及水蒸汽向柜外转移，从而避免了外界环境中的高温粉尘、腐蚀性气体进入控制柜内，造成上述问题的发生。而控制柜内的温度、湿度始终恒定在30-32°C，45%-55%RH的理想状态中，使得电子元器件的使用寿命和工作稳定性得到了。