專利名稱：用于推導電絕緣油中所溶解氣體的濃度的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于推導電絕緣油中所溶解氣體的濃度的方法和設備。更一般地，本發(fā)明涉及用于評估電裝置中的絕緣油的絕緣狀況的診斷方法和裝置。本發(fā)明因此涉及諸如變壓器或電纜之類的油絕緣的電裝置的診斷評估的領域。
背景技術：
特別是在中壓或高壓變壓器的領域中，基于下述理由，油被經(jīng)常用于絕緣變壓器。部分放電是經(jīng)受中壓或高壓的電裝置中的眾所周知的現(xiàn)象。 部分放電是局限于電系統(tǒng)的絕緣部分的放電，且因此不導致系統(tǒng)的即時故障，而是更一般地導致系統(tǒng)逐漸劣化。因此，本質上部分放電一般被限制為絕緣系統(tǒng)中的缺陷。鑒于此，使用諸如油之類的液體絕緣體具有允許在油中的對流移動的優(yōu)勢，且由于特定化學處理，這種類型的絕緣至少部分地自我恢復，即，能至少部分地補償在變壓器的操作過程中其所經(jīng)受的劣化。已知的是發(fā)生在油中的部分放電導致氣體形成。氣體逸出中的另一個因素是油到達非常高的溫度。為此，基于油中的氣體濃度的評估的診斷系統(tǒng)有時被用來評估油絕緣的變壓器的絕緣狀況。在本領域中，最先進的解決方案涉及使用氣體可透過的薄膜，該薄膜被置于油容器和僅包含氣體的測量腔之間。測量腔通過該薄膜接收油中存在的一部分氣體。這樣，通過將測量腔與油分開，有可能將傳感器放置在測量腔中來測得測量腔中的氣體濃度值。該傳感器是特別可靠的，因為它從不與油接觸。然而，此類型的配置使得有必要根據(jù)測量腔中測得的值來估算油中的氣體濃度值。實際上，直接測得的并不是感興趣的量，即油中的氣體濃度，而是與之間接關聯(lián)的量，即測量腔內部的氣體的濃度。此估值是使用實現(xiàn)公式的合適處理裝置推導的，這些公式反映了油中的氣體濃度和測量腔中的氣體濃度之間的平衡狀況。然而，應該注意到的是這些公式?jīng)]有考慮氣體從油穿過薄膜到測量腔這一現(xiàn)象的動力學原理。因此，前述技術方案具有特定缺點。首先，存在對油中的氣體濃度估算的值顯著不同于實際值的風險。通常，風險在于值被低估，從而導致在解釋估值時引起嚴重的診斷評估誤差。另外，還存在這樣的風險油中的氣體濃度值的估算完全不允許標識特別強烈的部分放電現(xiàn)象或以不可接受的延遲進行標識。這使得這樣的測量系統(tǒng)對于診斷目的而言是有些不可靠的。最后，上述現(xiàn)有技術系統(tǒng)在檢查和調節(jié)(設置)設備本身的步驟過程中并不是非常精確和可靠的，其中產(chǎn)生了油中的氣體濃度變化的特別快的瞬變。實際上，應該注意到，一些現(xiàn)有技術系統(tǒng)構想校準過程來考慮氣體從油穿過薄膜至測量腔這一現(xiàn)象的動力學原理。這些校準過程涉及設置油中氣體濃度的第一預定值并測量在測量腔中的氣體濃度的相應值，然后設置油中氣體濃度的第二預定值(大于第一值)并測量在測量腔中的氣體濃度的相應值，依次類推。這提供了測量腔中的氣體濃度的多個實驗值，每一個實驗值對應于油中的氣體濃度的已知值。然后這些實驗點被插補來推導出比例系數(shù)，即，校準系數(shù)。然而，這些校準過程仍然具有缺點，因為它們是高度費時的，且在任何情況下涉及 程度較重的近似，結果使得油中氣體濃度值的估算相對不準確。還應該注意到的是，涉及測量通過薄膜與油分隔的測量腔中的氣體濃度的系統(tǒng)具有由于測量腔中可能的氣體飽和引起的進一步的缺點。實際上，如果在測量腔中所要測量的氣體濃度達到飽和，則傳感器所測得的值并不可靠。為了避免飽和，有必要使測量腔中存在的氣體的至少一部分放電。然而，這導致與氣體通過薄膜的轉移相關聯(lián)的瞬變，因此進一步增加了估算油中氣體濃度值的誤差風險，如上所述。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供用于推導溶解于變壓器的電絕緣油中的氣體的濃度的方法和設備，且該方法和設備克服了現(xiàn)有技術中的上述缺點。更具體地，本發(fā)明的目的在于提供能以特別準確和可靠的方法推導溶解于變壓器的電絕緣油中的氣體濃度的方法和設備。本發(fā)明的另一個目的是提供用于在不需要先驗校準的情況下推導溶解于變壓器的電絕緣油中的氣體濃度的方法和設備。根據(jù)本發(fā)明的方法包括如下步驟-準備氣體可透過的薄膜，該薄膜置于油的容器和測量腔之間，該測量腔通過薄膜接收一部分氣體；-測量該測量腔中的氣體濃度值；-根據(jù)所測得的值推導油中氣體濃度的估值，根據(jù)本發(fā)明的設備包括-氣體可透過的薄膜，該薄膜置于油的容器和測量腔之間，該測量腔通過薄膜接收一部分氣體；-安裝于測量腔中以測量該測量腔中的氣體濃度值的傳感器；-處理裝置，其連接至傳感器以根據(jù)測量腔中測得的值來推導油中氣體濃度的估值。這些目的通過在所附權利要求中所表征的本發(fā)明的方法完全實現(xiàn)，并且更具體地,其中
-測量包括在連續(xù)的測量瞬間進行對測量腔中的氣體濃度值的多次測量；-推導包括在所述測量瞬間中選擇出的瞬間，根據(jù)在所選擇的測量瞬間和在該所選擇的一個瞬間之前的一個或多個測量瞬間所測得的值的非線性函數(shù)，計算油中氣體濃度的估值。根據(jù)本發(fā)明的設備的特征在于，該處理裝置被設計為在連續(xù)的測量瞬間，進行測量腔中的氣體濃度值的多次測量，并且，在所述測量瞬間中選擇出的瞬間，根據(jù)在所選擇的測量瞬間和在該所選擇的一個瞬間之前的一個或多個測量瞬間所測得的值的非線性函數(shù)，計算油中氣體濃度的估值。應該注意到的是，優(yōu)選地，在所述測量瞬間中選擇出的瞬間的油中氣體濃度的估 值，是根據(jù)在所選擇的測量瞬間和在該所選擇的一個瞬間之前的一個或多個測量瞬間所測得的值的非線性函數(shù)計算的。附圖
簡述參考相應附圖，本發(fā)明的這些和其他特征從本發(fā)明的優(yōu)選、非限制性實施例的下述描述中將變得更明顯，在附圖中-圖I示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的設備；-圖2示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的方法。本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細描述圖I中的附圖標記表示根據(jù)本發(fā)明的設備。設備I是用于推導溶解于絕緣油2中的氣體濃度的設備。更具體地，設備I是用于推導溶解于電裝置3 (通常是變壓器，不過也可能是電纜或其他油絕緣的電裝置)的絕緣油2中的氣體濃度的設備。這種類型的推導初步分析了溶解于油2中的氣體，被稱為DGA (溶解氣體分析)。如已知的，這種類型的分析(DGA)被用于診斷目的，用于推導與電裝置3的絕緣狀況相關的信息。實際上，溶解于油2中的氣體由油中所發(fā)生的部分放電(或者發(fā)生在電裝置3經(jīng)受電場并與油2接觸的部分中)或由油2的過熱而產(chǎn)生。這兩種狀況構成錯誤的可能原因，或者在任何情況下是電裝置3的操作性風險的標志。電裝置3包括被設計為容納油2的容器，且在下文中被稱為油容器7。油2的容器7還包括僅含氣體(例如，空氣)的測量腔4。測量腔4被設計為從油容器7接收因部分放電或油過熱而逸出的氣體。設備I包括氣體可透過的薄膜5，其置于測量腔4和油2的容器7之間。薄膜5允許氣體從油2的容器7穿過薄膜5到測量腔4，但阻止油2從油的容器7穿過薄膜5到測量腔4。設備I包括安裝在測量腔4中以測量測量腔4中的一種或多種氣體的濃度的傳感器6。優(yōu)選地，傳感器6可測量一種或多種預定類型氣體的濃度，但并不限于下述-一氧化碳，下文標記為CO ；-氫氣，下文標記為H2；- 二氧化碳，下文標記為CO2 ；
-乙炔，下文標記為C2H2；-乙烯，下文標記為C2H4；-甲烷，下文標記為CH4；可選地，替代單個傳感器，設備I可包括多個傳感器，每一個被設計為測量預定類型氣體的濃度。
設備I包括控制單元8 (或處理器或任何其它處理裝置)，該控制單元8電連接到傳感器6以從后者接收在測量腔室4中測得的預定類型的氣體的濃度值所對應的信號。控制單元8較佳地包括(但不限制本發(fā)明的范圍)記憶模塊(未示出)和處理模塊(也未示出)，該處理模塊功能性地連接到該記憶模塊。 控制單元8定義處理裝置9，該處理裝置9被配置成根據(jù)在測量腔室4中測得的相應的氣體濃度值來推導在油2中的氣體濃度的估計值。較佳地，設備I也包括定時器，該定時器連接到控制單元8并且被設計成產(chǎn)生一信號，該信號可以被控制單元8的處理模塊使用以產(chǎn)生(并記憶)由傳感器6接連得到的測量結果所對應的測量瞬間。定時器被連接到控制單元8，從而也允許在預定的測量瞬間接連地得到多個測量結果(測量腔室4中的氣體濃度的值的測量結果)。控制單元8的記憶模塊被設計成記憶由傳感器6所采集的氣體濃度值。根據(jù)已知的技術，控制單元8將時間信息項與測量腔室4中的氣體濃度的每一個采集值關聯(lián)起來，例如，每一個采集值通過定時器獲得并且涉及采集氣體濃度值的采集瞬間。例如，對于測量腔室4中所測得的每一個氣體濃度值，控制單元8可以將與采集該值的瞬間有關的時間信息項直接記憶在上述記憶模塊中；和/或可以根據(jù)預定的順序對測量腔室4中的氣體濃度的采集值進行分選并且使用預定的采樣步長。在下文中，將使用下列標號_tj表不時間瞬間；-Xi表示在時間瞬間\由傳感器6測得的測量腔室4內的預定氣體的濃度值；-Yj表示由控制單元8計算的油中的氣體濃度的估計值；- 表示預定的時間間隔；表示較佳地在預定的時間間隔F中測量腔室4中的氣體濃度的預定變化間隔；-K表示(在不小于f的測量時間間隔中)得到的測量結果。下文將明確地引用測量腔室4內的一般氣體類型的濃度的測量結果。因此，所提出的方法可被用于測量該測量腔室4內的任何氣體(或多種氣體)的濃度并且相應地估計其在油2中的濃度。電子控制單元8在預定的時間間隔T(T不小于F)中從傳感器6采集測量腔室4內的一種預定類型氣體的濃度的多個值(X1, X2, , Xk)。較佳地，預定的時間間隔7約為24小時。較佳地，在測量腔室4內測得的濃度值(X1, X2, , Xk)是在預定的時間間隔處采集的。更具體地講，較佳地，但不限制本發(fā)明的范圍，在測量腔室4內測得的氣體濃度值(X1, X2,..., Xk)是按恒定的時間間隔而分隔開的，即，這些濃度值(Xi，X2，...，xk)較佳地是由控制單元8以恒定的采樣步長來采集的。這有利地簡化了由控制單元8對測得的濃度值進行的后續(xù)處理。在測量腔室4內測得的濃度值(X1, X2，. . .，Xk)較佳地是按15-25分鐘的時間間隔而分隔開的，大約20分鐘則更佳。然而，根據(jù)本發(fā)明，在測量腔室4內測得的濃度值(X1J2,.. . ,Xk)也可以是按非恒定的時間間隔而分隔開的，即，這些濃度值(XpX2,...),)可能是由控制單元8以非恒定的采樣步長來采集的。在測量腔室4中每一次采集濃度值Xi時，控制單元8檢查是否(/.. - Z1 )> I，8卩，從第一個樣本X1被采集的那一刻起是否已過去了預定的時間間隔F，正如圖2的示意圖中的框A所示的那樣。因此，應該觀察到，等于tk-ti的采集時間間隔T不小于預定的時間間隔F。 較佳地，但不限定本發(fā)明的范圍，將在周期F之后采集的第一值Xk與所采集的第一值X1進行比較。或者，可以將在預定的時間間隔之后采集的第一值Xk與一個或多個之前采集的值X1^Xk-I進行比較。這種比較是閾值類型的比較，即，將差值(Xk-X1)與測量腔室4中的氣體濃度的預定變化間隔I進行比較。如果差值(Xk-X1)大于測量腔室4中的氣體濃度的預定變化間隔] ，則通過值Xk以及先前在測量腔室4中測得的氣體濃度值(X1, X2，. . . , Xk^1)的非線性函數(shù)(即，通過
Yk=f(X1,X2,......Xk)類型的非線性函數(shù))來推導與值Xk相對應的油中的氣體濃度的估值Yk。應該注意到，這種檢查也可以針對第一個(X1)之后采集的任何其它值Xi進行，正如上文所描述的那樣。實際上，超過測量腔室4中的氣體濃度的預定變化間隔無表明了電裝置3的油2中的氣體濃度正在發(fā)生或多或少的突然變化，因此，就表明了透過膜5的氣體轉移的瞬變現(xiàn)象正在進行中。在這些條件下，因為氣體從油2透過膜5到達測量腔室4這一現(xiàn)象的動力學原理，油2中的氣體濃度與測量腔室4內的氣體濃度之間很有可能尚未達到平衡。(在發(fā)現(xiàn)差值(Xi-X1)大于預定值1之后)這種非線性函數(shù)也被用于針對上述第一值之后測量的所有濃度值(X1, X2,....)來估計油中的氣體濃度。較佳地，該非線性函數(shù)(將腔室4中所測得的預定氣體濃度鏈接到容器7中的油2中的同一氣體的相應濃度)是下文作為示例示出的函數(shù)，該函數(shù)關于對應于所選測量瞬間tk在測量腔室4中所采集的氣體濃度值Xk。
eRdh< 山 X(t )erfc{ , d )eRdt'
r n ^ (Xk-)Md/Yk =----------1-5-
RdAiTg,P)erfc(^±=)— 長)其中
-A (Tg，P)是奧斯特瓦爾德溶解度系數(shù)，該系數(shù)是溫度與壓力的函數(shù)，- " 為>是補余誤差函數(shù)，并且-Rd和Di是基于構成該膜的聚合物而計算出的試驗常數(shù)。油中的氣體濃度的估值Yk是由控制單元8計算的，更具體地講，是由處理模塊計算的。、
有利的是，前述非線性函數(shù)考慮了 -氣體透過膜5擴散的過程的動力學原理，這種擴散過程是相對緩慢的；-氣體透過膜5的吸收與釋放的過程。因此，上述非線性函數(shù)考慮到了在預定的時間間隔F中氣體透過膜5進行滲透的瞬變現(xiàn)象。由此，設備I有利地可能以很高的精度來推導油2中的氣體濃度的值；更具體地講，設備I可能獲得油2中的氣體濃度的良好估計，甚至對于相對緩慢的氣-油系統(tǒng)瞬變現(xiàn)象也如此。此外，有利的是，設備I并不需要復雜的校準來將測量腔室4內的氣體濃度的值Xk (即，任何測得的值Xi)與油中的氣體濃度值關聯(lián)起來，而現(xiàn)有技術的設備都需要復雜的校準。這減少了設備I的設置時間，并且也降低了低估油中的氣體濃度值的風險，特別是當氣_油系統(tǒng)遠未達到其熱動力平衡時。此外，如果在測量腔室4內氣體達到了飽和狀況，則它們可以至少部分地放電而不降低由設備I執(zhí)行的氣體濃度測量的可靠性。實際上，即使氣體的放電觸發(fā)了氣體透過膜5進行轉移的瞬變現(xiàn)象，設備I也能夠通過非線性函數(shù)來正確地估計油中的氣體濃度值。用于推導溶解在油中的氣體的濃度的方法較佳地構想到當控制單元8檢測到(Xk-X1)小于測量腔室4中的氣體濃度的預定變化值或間隔J (即，當Xi-X1小于J時，針對2與k之間的每一個i)時，通過濃度值Xi的簡化線性方程，即，通過Y^f(Xi)類型的線性方程，來推導與值Xi相對應的油中的氣體濃度的估值。實際上，不超過測量腔室4中的氣體濃度的預定變化間隔J就表明了電裝置3中的油2中的氣體濃度的小變化的情形，這轉而表明了氣-油系統(tǒng)的大致平衡的狀況。由此，當該濃度的預定變化值或間隔I未被超過時，設備I使用該線性函數(shù)有利地減小了控制單元8的計算負荷并且簡化了油中氣體濃度的估值的計算。下面示出了較佳地被用于根據(jù)測量腔室4中的氣體濃度的測量值Xi來計算油中的氣體濃度的估值Yi的線性函數(shù)。Yi=AO^PhXi其中- A (Tg, P)是奧斯特瓦爾德溶解度系數(shù)。參照框C，用于推導溶解在油中的氣體的濃度的方法較佳地用FIFO邏輯(即，首先進入的數(shù)據(jù)項是該框的首先輸出的數(shù)據(jù)項)來實現(xiàn)，正如圖2所示。實際上，由控制單元使用線性或非線性函數(shù)計算出的油中的氣體濃度的第一估值Y1較佳地對應于在測量腔室4中采集的氣體濃度的第一值X1,并且對于其余的值也如此。
由此，上文的描述定義了一種用于推導在電設備的電絕緣油2中所溶解的氣體的濃度的方法，包括下列步驟-準備氣體可透過的膜5，該膜5被插放在油2的容器7與測量腔室4之間，測量腔室4接收穿透該膜5的氣體的一部分；-測量在測量腔室4中的氣體濃度的值；-根據(jù)測得的值來推導在油2中的氣體的濃度的估值；其特征在于， -測量包括在連續(xù)的測量瞬間對測量腔室4中的氣體濃度值進行多次測量；-推導包括在從所述測量瞬間中選出的瞬間根據(jù)在所選的測量瞬間以及在所選的測量瞬間之前的一個或多個測量瞬間所測得的值的非線性函數(shù)來計算在油2中的氣體濃度的估值。較佳地，以預定的測量時間間隔在連續(xù)的測量瞬間進行多次測量，在所述預定的測量時間間隔中可以從第一次測量到最后一次測量按順序地安排這些測量。該方法較佳地包括在第一次測量后的至少一次測量之后，將測得的值與先前多次測量的值中的至少一個值進行比較。推導與上述測量相對應的油2中的氣體濃度的估計值的步驟是以一種模式來執(zhí)行的，該模式是根據(jù)所述比較步驟從下列備選中選出的-根據(jù)在所選的測量瞬間以及所選的測量瞬間之前的一個或多個測量瞬間所測得的值的非線性函數(shù)而進行的計算，或-根據(jù)在所選的測量瞬間所測得的值的線性函數(shù)而進行的簡化計算。根據(jù)本發(fā)明，診斷裝置11還包括測量模塊10，用于測量與部分放電(下文中也稱為PD，即術語“部分放電”的縮寫)有關的電脈沖，部分放電發(fā)生在裝置3中(更具體地講，發(fā)生在變壓器3中)；以及處理單元12。應該注意到，控制單元8和處理單元12可以被集成在單個處理單元中；在任何情況下，控制單元8和處理單元12定義了處理裝置9。更具體地，但并非必然地，用于測量電脈沖的測量模塊10是電學類型的(或者，它可能是光學或聲學類型的);測量模塊10被配置成測量變壓器3的電流脈沖，這些電流脈沖穿過與電系統(tǒng)相耦合的測量電路。處理單元12被連接到設備I以及測量模塊10以便測量上述部分放電。處理單元12 (集成在控制單元8中或與之相連接)被設計成推導至少一個濃度參數(shù)，該濃度參數(shù)與在預定的采集時間間隔中所測得的氣體濃度相關聯(lián)；以及至少一個放電參數(shù)，該放電參數(shù)與同一采集時間間隔同時測得的部分放電相關聯(lián)。特別是，關于“同時”二字，應該注意下列內容?！巴瑫r”這一表述被用于意指與放電參數(shù)相關聯(lián)的放電可能是在測量氣體濃度的同一采集時間間隔中測量的、或者是緊挨著該時間間隔之前或之后測量的，即，這些放電并非必然是在采集氣體濃度的同一時間間隔中采集的，而是也可以是在該時間間隔之前或之后采集的，只要上述氣體與ro測量時間總是足夠接近以確保與氣體濃度和ro信號有關的測得數(shù)據(jù)都與相同的源有關就行。實際上，應該觀察到，一般來講，裝置3的絕緣中的缺陷立刻就成了氣體的源以及部分放電的源(通常，發(fā)生在油或紙絕緣中的放電自身產(chǎn)生氣體)。處理單元12包括可連接到數(shù)據(jù)庫的標識模塊(未示出)，該數(shù)據(jù)庫包含預定指示符的參考值，這些預定指示符與至少包含濃度和放電參數(shù)的數(shù)據(jù)集有關。該數(shù)據(jù)庫中所包含的預定指示符的這些參考值是產(chǎn)生部分放電和/或溶解在油中的氣體的預定類型源的特征值。該標識模塊被編程為比較由處理單元12推導出的濃度與放電參數(shù)的值所構成的數(shù)據(jù)集以及上述數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，以便將該數(shù)據(jù)集分配給產(chǎn)生部分放電和/或溶解在油中的氣體的那些預定源類別中的一個或多個。
較佳地，裝置11也包括例如顯示單元的顯示裝置(未示出)，其被連接到處理單元12并且被設計成顯示與標識出的部分放電和/或溶解在油中的氣體的源有關的診斷指示。下文描述診斷裝置11的操作。設備I (以上文所描述的方式)測量在電裝置3的絕緣油中所溶解的至少一種氣體的濃度。更具體地講，設備I在預定的時間間隔中測量油中的一氧化碳和氫氣的濃度，并且將這些濃度發(fā)送給處理單元12。處理單元12根據(jù)溶解在油中的至少一種氣體的測得濃度來推導至少一個濃度參數(shù)。較佳地，處理單元12推導下列兩個濃度參數(shù)-油中的一氧化碳濃度的值；-油中的氫氣濃度的值。測量模塊10測量與部分放電有關的電脈沖，所述部分放電發(fā)生在油中并且產(chǎn)生了脈沖。更具體地講，假定變壓器經(jīng)受交流電壓；考慮到這一點，有可能將相位參數(shù)的值歸結于所測量的每一個電脈沖(部分放電)，所述相位參數(shù)的值是在測量該脈沖的瞬時施加到變壓器(或施加到電裝置3)的電壓的相位(或值)所給出的。較佳地，對于每一個所測量的脈沖，處理單元12提取與該脈沖的波形相關聯(lián)的參數(shù)的值。更具體地講，對于每一個所測量的脈沖，處理單元12推導下列-與所測量的脈沖的振幅相關聯(lián)的振幅參數(shù)的值；-相位參數(shù)的值,該相位參數(shù)表示在測量所述脈沖的瞬時施加到電設備的交流電壓的值；-與該脈沖的頻率內容相關聯(lián)的第一形狀參數(shù)W的值；-與該脈沖的持續(xù)時間相關聯(lián)的第二形狀參數(shù)T的值。應該注意到，為了推導出上述形狀參數(shù)T和W，處理單元12較佳地被編程為如下進行操作-第一形狀參數(shù)W作為在頻域中處理的部分放電脈沖的標準差而被推導出來；-第二形狀參數(shù)T作為在時域中處理的部分放電脈沖的標準差而被推導出來。因此，處理單元創(chuàng)建一數(shù)據(jù)集，對于每一個所測量的脈沖該數(shù)據(jù)集包括上述形狀參數(shù)T和W的值；與所測量的脈沖的振幅相關聯(lián)的振幅參數(shù)的值；以及相位參數(shù)的值，表示在測量這些脈沖的瞬時施加到該電設備的交流電壓的值。較佳地，處理單元12處理該數(shù)據(jù)集以便將與該數(shù)據(jù)集有關的部分放電的活動歸結于與部分放電的源的本性相關聯(lián)的一個或多個類別，這些類別較佳地是從下列類別中選出的—內部，-表面，-電暈。特別規(guī)定，“與部分放電的源的本性相關聯(lián)”這一表述意指上述類別代表了在發(fā)生PD的(產(chǎn)生部分放電的缺陷的)空間區(qū)域內的電場的分布。實際上，應該觀察到，部分放電活動(即，在參考時間間隔中按順序發(fā)生的部分放電的大小、相位和時間順序)與發(fā)生放電 的區(qū)域中的電場的分布密切相關。“內部”這一類別涉及到在介電表面或介電固體與金屬電極所限定的空氣間隙中發(fā)生的部分放電的活動，并且這種部分放電在垂直于上述表面(固定的間隙)的方向上具有顯著大的電場分量?！氨砻妗边@一類別涉及到包括固體和/或液體絕緣材料的表面的部分放電的活動，并且這種部分放電在與放電表面相切的方向上具有顯著大的電場分量?！半姇灐边@一類別涉及到從尖端元件開始在空氣中發(fā)生的部分放電的活動。較佳地，處理單元12比較包括測得脈沖的振幅和相位參數(shù)的數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)，該參考數(shù)據(jù)被包含在數(shù)據(jù)庫中且涉及到產(chǎn)生部分放電的上述類別(即，內部、表面和電暈)源的振幅與相位參數(shù)所采用的參考值。應該觀察到，通過處理與所測量的放電的相位與振幅有關的數(shù)據(jù)，將所測量的放電活動歸結于(即，將測得的數(shù)據(jù)集歸結于)上述內部/表面/電暈等類別。較佳地，這種處理包括評估與該數(shù)據(jù)集相關聯(lián)的相位-振幅圖案。更具體地講，這種評估較佳地是使用模糊推理引擎來執(zhí)行的。被分配到上述類別的部分放電源的所測量脈沖的相位與振幅參數(shù)所構成的數(shù)據(jù)集構成了一種放電參數(shù)。較佳地，處理單元12推導出下列放電參數(shù)-在裝置3中(S卩，在變壓器中)有或沒有部分放電的指示；-在裝置3中(S卩，在變壓器中)存在間歇的部分放電的指示；-將所測量的部分放電(B卩，與所測量的多個H)有關的數(shù)據(jù)集)歸結于內部、表面和電暈等類別。因此，處理單元12定義了標識模塊，該標識模塊標識了產(chǎn)生部分放電和/或溶解在油中的氣體的設備絕緣缺陷類型。處理單元12的標識模塊比較由濃度和放電參數(shù)的值所構成的數(shù)據(jù)集以及預定的指示符(這些指示符涉及到數(shù)據(jù)庫中所包含的濃度與放電參數(shù))的參考值，以便將該數(shù)據(jù)集歸結于部分放電和/或氣體的那些預定源類別中的一個或多個。較佳地，那允許從部分放電和/或氣體的一個或多個預定類別中標識出產(chǎn)生部分放電和/或溶解在油中的氣體的源的類型。更具體地講，下面將參照裝置3由變壓器構成的情形。
診斷裝置11被配置成從下列源類別中標識出產(chǎn)生部分放電和/或溶解在變壓器中的油中的氣體的源(或一個或多個源)-變壓器的過熱；-變壓器的芯中的電弧 ；-變壓器的紙絕緣中的缺陷；-由變壓器的高壓電極在油中產(chǎn)生的放電；-在變壓器內的浸潰不足的區(qū)域中的放電；-油泡；-沿變壓器絕緣的外表面產(chǎn)生的放電。如果油中的一氧化碳濃度的值大于數(shù)據(jù)庫中存在的相應參考值并且在變壓器中沒有部分放電，則處理單元12將推導出的濃度與放電參數(shù)數(shù)據(jù)集歸結于“變壓器的過熱”這一類別。一氧化碳濃度的預定數(shù)據(jù)庫參考值考慮到了在變壓器的最佳工作條件下(S卩，當變壓器沒有過熱時)油中的一氧化碳濃度。較佳地，一氧化碳濃度的預定數(shù)據(jù)庫參考值是1500ppm。更佳地，一氧化碳濃度的預定數(shù)據(jù)庫參考值是400ppm。如果油中氫氣濃度的值大于相應的第一參考值(對應于氫氣的“高”濃度)并且沒有部分放電，則處理單元12將推導出的濃度與放電參數(shù)數(shù)據(jù)集歸結于“變壓器的芯中的電弧”這一類別。較佳地，氫氣濃度的相應的第一參考值(對應于氫氣的“高”濃度)是lOOOOppm。較佳地，上述相應的第一參考值涉及到油中氫氣的“高”濃度。如果油中的氫氣濃度值大于相應的第一參考值(對應于氫氣的“高”濃度)并且存在被歸結于電暈類別的部分放電活動，則處理單元12將推導出的濃度和放電參數(shù)數(shù)據(jù)集歸結于“由變壓器的高壓電極在油中產(chǎn)生的放電”這一類別。較佳地，氫氣濃度的相應第一參考值(對應于“高”濃度)是lOOOOppm。處理單元12也可以使用T和W形狀參數(shù)作為進一步的放電參數(shù)，以將該數(shù)據(jù)集歸結于“由高壓電極在油中產(chǎn)生的放電”這一類別，以便以更高的可靠度推導出診斷指示。實際上，當部分放電和/或氣體的源是由高壓電極在油中所產(chǎn)生的放電時，上述推導出的T和W形狀參數(shù)具有分別大于預定參考值(T“高”)的值以及小于另一個預定參考值(W “低，，)的值。較佳地，T的預定參考值是5mS，而W的預定參考值是IMhz。T和W的上述參考值(5mS和IMhz)在涉及電脈沖的信號是在典型的電容性耦合器的通帶中被攜載時適用。如果油中氫氣濃度的值大于相應參考值(涉及到油中氫氣的“低”濃度)并且存在間歇的部分放電，則處理單元12將推導出的濃度與放電參數(shù)數(shù)據(jù)集歸結于“變壓器的紙絕緣中的缺陷”這一類別。較佳地，與H2的“低”濃度相對應的H2濃度的參考值是200ppm。如果油中的H2濃度的值大于涉及H2的“高”濃度的相應參考值且存在歸結于內部和/或表面放電類別的部分放電活動，則處理單元12將推導出的濃度和放電參數(shù)數(shù)據(jù)集歸結于“在變壓器內的浸潰不足的區(qū)域中的放電”這一類別。處理單元12也可以使用T和W形狀參數(shù)作為進一步的放電參數(shù)，以將該數(shù)據(jù)集歸結于“在變壓器內的浸潰不足的區(qū)域中的放電”這一類別，以便以更高的可靠度推導出診斷指示。實際上，當部分放電和/或氣體的源是由變壓器內的浸潰不足的區(qū)域中的放電時，上述推導出的T和W形狀參數(shù)具有分別大于預定參考值的值以及小于另一個預定參考值的值。較佳地，T的預定參考值是5mS，而W的預定參考值是IMhz。T和W的上述參考值(5mS和IMhz)在涉及電脈沖的信號是在典型的電容性耦合器的通帶中被攜載時適用。如果油中的H2濃度的值小于涉及油中的H2的“低”濃度的相應參考值，且存在歸結于內部和/或表面放電類別的部分放電活動，則處理單元12將所導出的濃度和放電參數(shù)數(shù)據(jù)集歸結于變壓器中的“油泡”這一類別。較佳地，與H2的“低”濃度相對應的H2濃度的參考值是200ppm。此外，當處理單元12將推導出的濃度和放電參數(shù)數(shù)據(jù)集歸結于“油泡”這一類別時，包括放電參數(shù)的數(shù)據(jù)集屬于與部分放電源的本質相關聯(lián)的類別(內部、表面、電暈)的歸屬程度對于“內部”類別是最高的。如果油中的H2濃度的值小于涉及油中H2的“高”濃度的第一對應參考值且大于涉及油中H2的“低”濃度的第二對應參考值，并且存在歸結于內部和/或表面類別的部分放電活動，則處理單元12將推導出的濃度和放電參數(shù)數(shù)據(jù)集歸結于“沿變壓器絕緣的外表面產(chǎn)生的放電”這一類別。較佳地，對應于H2的“高”濃度的H2濃度的第一參考值為lOOOOppm，且對應于H2 “低”濃度的H2濃度的第二參考值為200ppm。此外，當處理單元12將推導出的濃度和放電參數(shù)數(shù)據(jù)集歸結于“沿變壓器絕緣的外表面產(chǎn)生的放電”這一類別時，包括放電參數(shù)的數(shù)據(jù)集屬于與部分放電源的本質相關聯(lián)的類別(內部、表面、電暈)的歸屬程度對于“表面”這一類別是最高的。下面的表格I示出了使用本發(fā)明的診斷方法和診斷裝置來根據(jù)濃度參數(shù)的值以及放電參數(shù)的值對部分放電和/或氣體的源進行歸結。
權利要求
1.一種用于推導溶解于電裝置的電絕緣油(2)中的氣體濃度的方法，包括如下步驟 -準備氣體可透過的薄膜(5)，所述薄膜(5)置于所述油(2)的容器(7)和通過所述薄膜(5)接收一部分氣體的測量腔(4)之間； -測量所述測量腔(4)中的氣體濃度值； -根據(jù)所測得的值推導油(2)中氣體濃度的估值， 其特征在于 -測量包括在連續(xù)的測量瞬間在所述測量腔(4)中進行氣體濃度值的多次測量； -推導包括根據(jù)在從所述測量瞬間選擇出的瞬間和在所選擇的測量瞬間之前的一個或多個測量瞬間測得的值的非線性函數(shù)，計算在所選擇的測量瞬間的油(2)中氣體濃度的估值。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述在連續(xù)測量瞬間的多次測量在預定測量時間間隔中進行，且在所述測量時間間隔中，所述測量可從第一次測量到最后一次測量依次排序。
3.如權利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述連續(xù)測量瞬間以預定時間間隔分隔開。
4.如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，在第一次測量后的至少一次測量之后，將測得的值與先前多次測量的值中的至少一個值進行比較的步驟，以一種模式來執(zhí)行的推導與所述測量相對應的油2中的氣體濃度的估值的步驟，所述模式是根據(jù)所述比較步驟從下列備選中選出的 -根據(jù)在所選的測量瞬間以及所選的測量瞬間之前的一個或多個測量瞬間所測得的值的非線性函數(shù)而進行的計算，或 -根據(jù)在所選的測量瞬間所測得的值的線性函數(shù)而進行的簡化計算。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，還包括，根據(jù)所述比較，根據(jù)在所述對應的測量瞬間以及在之前的測量瞬間測得的值的非線性函數(shù)計算第一次測量之后的所有測量的估值。
6.如前述權利要求中任一個所述的方法，其特征在于，所述計算考慮了在預定時間間隔中通過所述薄膜的氣體滲透的瞬變。
7.一種用于評估電絕緣油(2)的絕緣狀況的診斷方法，包括如下步驟 -使用上述權利要求中的任一項所述的方法，測量溶解于油(2)中的氣體濃度； -測量有關發(fā)生在油(2)中的部分放電的電脈沖，且所述部分放電產(chǎn)生所述脈沖； -推導與在所述預定采集時間間隔中測得的氣體濃度相關聯(lián)的至少一個濃度參數(shù)； -推導基本與所述預定采集時間間隔同時地測量的部分放電相關聯(lián)的至少一個放電參數(shù)； -根據(jù)組合的濃度和放電參數(shù)的推導值，推導與電裝置(3)的絕緣狀況有關的診斷指示。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述推導診斷指示的步驟包括如下步驟 -準備包含與包括至少所述濃度和放電參數(shù)的數(shù)據(jù)集相關的預定指示符的參考值的數(shù)據(jù)庫，所述參考值具有產(chǎn)生部分放電和/或溶解于油中的氣體的預定源類別的特征； -將包括濃度和放電參數(shù)的推導值的數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)相比較，以將所述數(shù)據(jù)集歸結于所述源類別中的一個或多個，藉此標識產(chǎn)生所述部分放電和/或溶解于油中的氣體的源的類型。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述電裝置是變壓器且產(chǎn)生所述部分放電和/或溶解于油中的氣體的預定源類別包括來自下述列表中的一個或多個類別 -所述變壓器的過熱； -所述變壓器的芯中的電?。? -所述變壓器的紙絕緣中的缺陷； -由所述變壓器的高壓電極在油中產(chǎn)生的放電； -在所述變壓器內的浸潰不足區(qū)域中的放電； -油泡； -沿所述變壓器絕緣的外表面產(chǎn)生的放電。
10.一種用于推導溶解于電絕緣油(2)中的氣體濃度的設備，包括 -氣體可透過的薄膜(5)，所述薄膜(5)置于所述油的容器(7)和通過所述薄膜(5)接收一部分氣體的測量腔(4)之間； -安裝在所述測量腔(4)中以測量所述測量腔(4)中的氣體濃度值的傳感器(6)；-連接至所述傳感器(6)以根據(jù)在所述測量腔(4)中測得的值推導所述油(2)中的氣體濃度的估值的處理裝置(9)， 其特征在于，所述處理裝置(9 )被設計為 在連續(xù)的測量瞬間，在所述測量腔中進行氣體濃度值的多次測量，且根據(jù)在從所述測量瞬間選擇出的瞬間和在所選擇的一個測量瞬間之前的一個或多個測量瞬間測得的值的非線性函數(shù)，計算在所選擇的測量瞬間的油(2)中氣體濃度的估值。
11.如權利要求10所述的設備，包括定時器，所述處理裝置(9)被連接至所述定時器，用于以預定測量時間間隔在連續(xù)測量瞬間進行多次測量，在所述預定測量間隔中所述測量從第一測量到最后依次測量地依次排序。
12.一種用于評估電絕緣油的絕緣狀況的診斷裝置(11)，包括 -根據(jù)權利要求10或11的用于測量溶解于所述油(2)中的氣體濃度的設備(I)； -用于測量有關發(fā)生在油(2)中的部分放電的電脈沖的模塊(10)，且所述部分放電產(chǎn)生所述脈沖； -連接至所述設備(I)和用于測量所述部分放電的所述模塊(10)的處理單元(12)，所述處理單元(12)被設計為推導與在預定采集時間間隔中測得的氣體濃度相關聯(lián)的至少一個濃度參數(shù)、以及與在同一個采集時間間隔中測得的部分放電相關聯(lián)的至少一個放電參數(shù)，并根據(jù)組合的濃度和放電參數(shù)的推導值來推導與所述電裝置的所述絕緣狀況相關的診斷指示。
全文摘要
一種用于推導溶解于電絕緣油(2)中的氣體濃度的方法，包括如下步驟準備氣體可透過的薄膜(5)，該薄膜(5)置于油(2)的容器(7)和通過薄膜(5)接收一部分氣體的測量腔(4)之間；測量該測量腔(4)中的氣體濃度值；根據(jù)所測得的值推導油(2)中氣體濃度的估值，測量步驟包括在連續(xù)的測量瞬間在測量腔(4)中進行氣體濃度值的多次測量；推導步驟包括根據(jù)在從所述測量瞬間選擇出的瞬間和在所選擇的測量瞬間之前的一個或多個測量瞬間測得的值的非線性函數(shù)，計算在所選擇的測量瞬間的油(2)中氣體濃度的估值。
文檔編號G01N33/28GK102713605SQ201180006085
公開日2012年10月3日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權日2010年1月14日
發(fā)明者A·卡瓦利尼, F·西亞尼, G·C·蒙塔納里, S·塞拉 申請人:特英普科技有限公司