变压器油色谱在线监测系统载气余量监测装置的研发

变压器油色谱在线监测系统载气余量监测装置的研发

徐莹 李春明 钱志文 许德林 罗金

云南电网有限责任公司楚雄供电局 云南楚雄 675000

摘要：变压器油色谱在线监测装置在电力系统中有着广泛的应用，为了掌握载气的消耗情况及载气瓶是否需要更换，需专业工作人员到现场进行巡视。油色谱在线监测装置数量众多，各个变电站距离较远，因此巡视维护成本较高。现介绍一种新型变压器油色谱在线监测装置载气余量监测装置，可实时监测载气瓶的载气情况及载气瓶输出气压的情况，并可实现远程监控，从而减少巡视维护成本。

关键词：油色谱；载气余量；载气瓶

引言

在变压器运行过程中，变压器油在过热、放电和电弧等作用下会产生故障特征气体，故障特征气体的成分、含量及增长速率与变压器内部故障的类型及故障的严重程度密切相关，因此传统监测模式难以捕捉到间歇性故障。变压器油色谱在线监测系统采用了由一定比例配制而成的高纯合成空气作为载气，用高压容器（载气瓶）进行装载，当载气瓶气压不足时，需要更换载气瓶。在实际生产工作中，载气参与油色谱在线监测装置的油化试验，每次使用都会有消耗，当消耗到一定程度后，载气瓶的压力值会降低，则需要更换载气。当变压器油色谱在线监测装置出现异常时，载气消耗情况更加难以掌握，这极大地增加了运维成本，亟需研制一种可以实现变压器油色谱载气量实时监控的变压器油色谱在线监测装置载气余量监测装置。

1项目背景

随着智能电网建设及物联网技术的发展，云南电网公司全力开展数字化转型，实现数字化赋能，在线监测系统建设成为实现智能运维的重要方面，在线监测装置在线率成为重要的生产技术指标。楚雄供电局现安装油色谱在线监测装置72台，在变电在线监测系统中占重要部分，但是由于无法对装置的载气量进行监控，若不在运维周期时开展现场运维，运维人员无法提前发现载气欠压，导致装置掉线的缺陷频发，影响在线率指标。本文介绍了自行研制的一种可以实现变压器油色谱载气量实时监控的变压器油色谱在线监测装置载气余量监测装置。气瓶切换装置用于气瓶气压不足时对气瓶进行切换，数据记录传输装置用于记录高压压力传感器、低压压力传感器的数据并传输至服务器，用户可以通过服务器远程实时监控载气瓶的载气情况及载气瓶输出气压的情况，确保在载气瓶低气压时可以及时更换载气瓶。在油色谱在线监测装置出现异常时可及时进行维护，便于合理安排检修计划，减少大量重复性工作，节省人力和物力。数据记录传输装置包括数据状态记录单元、无线通信单元，数据状态记录单元与高压压力传感器和低压压力传感器电连接，无线通信单元与数据状态记录单元和服务器电连接。

2装置结构及工作原理

2.1装置结构

新型变压器油色谱在线监测装置载气余量监测装置结构如图1所示，其组成包括1压力表、2接入端口、3在线检测通信报警模块、4数字压力表显示屏、5 DC24V开关电源、6电源开关、7警示黄灯、8报警红灯。

图1 油色谱在线监测系统载气量监测及报警装置结构示意图

2.2装置工作原理

装置刚开始正常工作时，第一单向阀处于打开状态，第二单向阀处于关闭状态，此时第一气瓶与出气口之间为通路，第二气瓶与出气口之间为断路，先消耗第一气瓶的载气，同时通过调节第一减压阀的压力来调节流经第一减压阀的气压，使从第一减压阀流过后的气压到达出气口的气压处于正常工作气压；当第一压力传感器监测到气压过低时，将信息反馈给气瓶切换装置的控制单元，控制单元控制驱动单元工作，使第一单向阀关闭，第二单向阀打开，此时第一气瓶与出气口之间为断路，第二气瓶与出气口之间为通路，消耗第二气瓶中的载气，整个过程第一高压压力传感器、第一低压压力传感器的压力以及第二高压压力传感器、第二低压压力传感器与第一单向阀和第二单向阀的状态通过数据记录传输装置中的数据状态记录单元进行记录，并通过无线通信单元将数据传输至服务器，服务器对数据进行分析并储存，形成相关的记录数据表或者数据图，回传到工作人员的办公系统或者手机，工作人员通过办公系统或者手机APP可以实时对整个过程进行监控，当第一气瓶的气压消耗殆尽，第二气瓶的气压也即将消耗殆尽时，告警装置会发出告警提醒，运维人员可以及时更换载气瓶，避免影响油色谱在线监测装置的正常运行。此处告警的临界值可以人为设定，例如可以设定为在后消耗的气瓶中的载气值仅剩一半时进行告警提醒，也可以设置为其他值。

2.3气压监测模块工作原理

高压压力传感器和低压压力传感器均为高精度的气压传感器，精度达到0.1%FS，因此气压监控更精确。减压阀用于减压操作，保证流经减压阀后的气压保证在正常的工作气压范围内，避免过高气压造成油色谱在线监测装置的非正常工作，或者是降低其零部件的工作寿命，同时也可以避免气压过高带来的安全隐患。通过实时调节减压阀的出口压力，使气压始终保持在恒定的范围。

2.4数据传输模块工作原理

数据记录传输装置包括数据状态记录单元、无线通信单元。数据状态记录单元用于记录高压压力传感器与低压压力传感器的压力数据，判断油色谱在线监测装置是否运行正常以及载气瓶是否需要更换。无线通信单元通过无线通信的方式传输数据，使数据传输变得更加便捷高效。服务器是一个数据分析与存储平台，服务器可与生产管理系统连接，只需在办公室打开生产管理系统进行查看便可随时掌握各个变电站各台主变的油色谱在线监测装置载气情况，服务器还可与手机等其他终端设备连接，通过手机上的APP进行在线监测。

3装置创新点

与目前电力系统广泛应用的变压器油色谱在线监测装置载气余量监测装置相比，本装置的创新点主要体现在以下4个方面：（1）实时远程在线监控载气瓶的载气情况及载气瓶输出气压的情况，因此工作人员可及时掌握现场气压信息，避免了人力巡视造成人力资源浪费的现象，有效提高了工作效率；（2）通过系统改造实现载气瓶里的载气余量的监测，并上传至移动终端。从而提前预知载气剩余情况，计划性换气及制定载气批量更换计划，避免IED装置出现无气告警及工作断档期；（3）减压阀可以确保从出气口流出的气压不至于过高，进而影响到后续精密仪器的准确性及设备的工作寿命，有效消除了安全隐患；（4）在载气瓶需要更换时，告警装置可以及时提醒运维人员到现场进行处理，避免因气压不足而影响在线监测装置的正常运行。

结束语

综上所述，本文介绍的新型变压器油色谱在线监测装置载气余量监测装置实现了对载气瓶的载气情况及载气瓶的输出气压情况进行实时远程在线监控，有效地提升了变压器油色谱的监控效率，较好地保存了油色谱的运行数据，为下一步分析变压器的运行情况提供了数据支撑。该装置附加的告警模块可以及时提醒运维人员更换载气瓶，规避了因气压不足给变压器运行带来的安全风险。

参考文献

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