變壓器油氣色譜在線檢測(cè)仿真系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種變壓器油氣色譜在線檢測(cè)仿真系統(tǒng)，包括油樣配置單元、在線測(cè)試單元、和對(duì)比分析單元；油樣配置單元，完成油樣的配置；在線測(cè)試單元，在線測(cè)試單元包括循環(huán)油路、循環(huán)泵、鼓氣泵、油箱、和油路溫度控制裝置，在線測(cè)試單元完成對(duì)于油樣的在線測(cè)試；對(duì)比分析單元，包括測(cè)量誤差分析、交叉敏感性檢驗(yàn)、最小檢測(cè)周期檢驗(yàn)、測(cè)量重復(fù)性檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)傳輸檢驗(yàn)、和數(shù)據(jù)分析功能檢查。
【專利說明】變壓器油氣色譜在線檢測(cè)仿真系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變壓器檢測(cè)技術(shù)，特別是涉及變壓器油氣色譜在線檢測(cè)仿真系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力變壓器、高壓并聯(lián)電抗器作為電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，其運(yùn)行可靠性直接影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。油中溶解氣體分析(Dissolved Gases Analysis,簡(jiǎn)稱DGA)是目前電力系統(tǒng)中診斷充油電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣故障的主要方法。
[0003]目前油中氣體在線監(jiān)測(cè)方法主要有色譜法、陣列式傳感器法以及近年來(lái)國(guó)外研究開發(fā)的紅外光譜法、光聲光譜法等，目前油中氣體監(jiān)測(cè)儀，均使用特殊方法將氣體從油中分離，使用網(wǎng)絡(luò)把現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)自動(dòng)地、實(shí)時(shí)地傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心集中處理:而對(duì)氣體的檢測(cè)方法以及可以達(dá)到的檢測(cè)指標(biāo)，則各有千秋。
[0004]油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)變壓器狀態(tài)檢修的重要基礎(chǔ)。利用色譜原理的油中溶解氣體在線監(jiān)控設(shè)備較為成熟，已有多年成功運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)。色譜在線監(jiān)測(cè)與試驗(yàn)室色譜工作站的結(jié)構(gòu)有很大的不同，關(guān)鍵技術(shù)差異也很大，產(chǎn)品的性能良莠不齊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種變壓器油氣色譜仿真系統(tǒng)及方法。
[0006]技術(shù)方案1:一種變壓器油氣色譜在線檢測(cè)仿真系統(tǒng)，其特征在于:包括油樣配置單元、在線測(cè)試單元、和對(duì)比分析單元；油樣配置單元，包括真空泵、搖床、和高純氣體，用真空泵對(duì)一定體積的變壓器油進(jìn)行脫氣操作，根據(jù)整個(gè)在線測(cè)試單元的體積以及要達(dá)到的氣體的濃度計(jì)算出需要的高純氣體的體積，根據(jù)計(jì)算得出的高純氣體體積以及氣體在油中的飽和溶解度計(jì)算出需要的脫氣油樣的體積，并將上述體積的高純氣體加入到一定體積的脫氣油樣中，將加入了高純氣體的脫氣油樣固定在搖床上使高純氣體完全溶解在脫氣油樣中；
[0007]在線測(cè)試單元包括循環(huán)油路、循環(huán)泵、鼓氣泵、油箱、和油路溫度控制裝置，油箱與循環(huán)油路上設(shè)置有與油中氣體在線監(jiān)控設(shè)備連接的接頭，在油箱上設(shè)置有取樣口，用于離線樣品取樣，進(jìn)行離線測(cè)試，循環(huán)泵推動(dòng)油樣在循環(huán)油路和油箱內(nèi)循環(huán)，在循環(huán)油路上設(shè)有油路溫度控制裝置，用于控制在線測(cè)試單元內(nèi)油樣的溫度，鼓氣泵提供載氣，在載氣力量的推動(dòng)之下，特征氣體被送到在線監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)測(cè)口 ；
[0008]對(duì)比分析單元，包括測(cè)量誤差分析、交叉敏感性檢驗(yàn)、最小檢測(cè)周期檢驗(yàn)、測(cè)量重復(fù)性檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)傳輸檢驗(yàn)、和數(shù)據(jù)分析功能檢查；
[0009]測(cè)量誤差=(在線監(jiān)控設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)-實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀測(cè)量數(shù)據(jù))/實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀測(cè)量數(shù)據(jù)χιοο% ;
[0010]測(cè)量重復(fù)性檢驗(yàn)，針對(duì)同一油樣，連續(xù)進(jìn)行5次在線監(jiān)控設(shè)備油中氣體成分分析，比較5次測(cè)量結(jié)果；[0011]數(shù)據(jù)分析，被檢裝置能夠提供濃度、絕對(duì)產(chǎn)氣速率、和相對(duì)產(chǎn)氣速率的數(shù)據(jù)指標(biāo)，并采用趨勢(shì)圖、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)直方圖、單一組份顯示、或多組份同時(shí)顯示的方式顯示結(jié)果。
[0012]技術(shù)方案2:根據(jù)技術(shù)方案I所述的變壓器油氣色譜在線檢測(cè)仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述在線監(jiān)控設(shè)備為TransFix變壓器油在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0013]技術(shù)方案3:—種根據(jù)技術(shù)方案I所述變壓器油氣色譜在線檢測(cè)仿真系統(tǒng)的變壓器油氣色譜在線檢測(cè)仿真方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0014]步驟一，油樣配置，包括步驟:
[0015]1.1)脫氣:用真空泵對(duì)一定體積的變壓器油進(jìn)行脫氣操作，以方便待測(cè)氣體的溶解；
[0016]1.2)計(jì)算:根據(jù)整個(gè)在線測(cè)試單元的體積以及要達(dá)到的氣體的濃度計(jì)算出需要的高純氣體的體積；
[0017]1.3)混合:根據(jù)計(jì)算得出的高純氣體體積以及氣體在油中的飽和溶解度計(jì)算出需要的脫氣油樣的體積，并將上述體積的高純氣體加入到一定體積的脫氣油樣中；
[0018]1.4)溶解:將加入了高純氣體的脫氣油樣固定在搖床上使高純氣體完全溶解在脫氣油樣中；
[0019]步驟二，在線測(cè)試，包括步驟:
[0020]2.1)安裝:將所述在線監(jiān)控設(shè)備以合適的方式安裝在在線測(cè)試單元相應(yīng)的接口上；
[0021]2.2)環(huán)境設(shè)置:根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康募皸l件要求設(shè)置在線測(cè)試單元的溫控單元為合適的值，并開始進(jìn)行在線測(cè)試單元的溫度控制；
[0022]2.3)稀釋:切斷所述在線監(jiān)控設(shè)備與在線測(cè)試單元的連接，將濃縮后的高濃度油樣用蠕動(dòng)泵加入到在線測(cè)試單元中，在循環(huán)油泵的作用下讓高濃度油樣均勻的稀釋到在線測(cè)試單元中得到含有一定濃度的氣體并且濃度均勻的循環(huán)油樣；
[0023]2.4)檢測(cè):打開所述在線監(jiān)控設(shè)備與在線測(cè)試單元的連接，讓所述在線監(jiān)控設(shè)備可以接觸到含有一定濃度氣體的循環(huán)油樣，并進(jìn)行檢測(cè)；
[0024]2.5)記錄:根據(jù)不同所述在線監(jiān)控設(shè)備的特性，在一定時(shí)間后記錄所述在線監(jiān)控設(shè)備給出的數(shù)據(jù)；
[0025]步驟三，對(duì)比分析，包括測(cè)量誤差分析、交叉敏感性檢驗(yàn)、最小檢測(cè)周期檢驗(yàn)、測(cè)量重復(fù)性檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)傳輸檢驗(yàn)、和數(shù)據(jù)分析功能檢查。
[0026]本發(fā)明的有益效果是:確保入網(wǎng)運(yùn)行的所述在線監(jiān)控設(shè)備性能可靠，檢驗(yàn)/驗(yàn)證在線監(jiān)控設(shè)備的特性的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是在線測(cè)試仿真單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是系統(tǒng)工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0030]如圖1-2所示。
[0031]建設(shè)變壓器所述在線監(jiān)控設(shè)備檢測(cè)仿真系統(tǒng)的關(guān)鍵在于建設(shè)溫度、壓力可控的恒定容量變壓器油循環(huán)系統(tǒng)、各氣體成分濃度可控制的油樣配置單元。使用在線監(jiān)控設(shè)備和離線色譜分析儀對(duì)循環(huán)油系統(tǒng)里的油樣進(jìn)行檢測(cè)比對(duì)分析，驗(yàn)證在線監(jiān)控設(shè)備的性能。
[0032]本發(fā)明的變壓器油氣色譜在線檢測(cè)仿真系統(tǒng)，包括油樣配置單元、在線測(cè)試單元、和對(duì)比分析單元；油樣配置單元。
[0033]1、油樣配置單元
[0034]油樣配置單元，包括真空泵、搖床、高純氣體等，采用濃縮稀釋的原理制備含有一定濃度氣體的循環(huán)油樣。通過以下步驟完成油樣配置:
[0035]I)脫氣:用真空泵對(duì)一定體積的變壓器油進(jìn)行脫氣操作，以方便待測(cè)氣體的溶解。
[0036]2)計(jì)算:根據(jù)整個(gè)在線測(cè)試單元的體積以及要達(dá)到的氣體的濃度計(jì)算出需要的高純氣體的體積。
[0037]3)混合:根據(jù)計(jì)算得出的高純氣體體積以及氣體在油中的飽和溶解度計(jì)算出需要的脫氣油樣的體積，并將上述體積的高純氣體加入到一定體積的脫氣油樣中。
[0038]4)溶解:將加入了高純氣體的脫氣油樣固定在搖床上使高純氣體完全溶解在脫氣油樣中。
[0039]2、在線測(cè)試單元
[0040]在線測(cè)試單元包括循環(huán)油路、循環(huán)泵、鼓氣泵、油箱、油路溫度控制裝置等，油箱與循環(huán)油路上設(shè)置有與油中氣體在線監(jiān)控設(shè)備連接的接頭，在油箱上設(shè)置有取樣口，用于離線樣品取樣，進(jìn)行離線測(cè)試。循環(huán)泵推動(dòng)油樣在循環(huán)油路和油箱內(nèi)循環(huán)，在循環(huán)油路上設(shè)有油路溫度控制裝置，用于控制在線測(cè)試單元內(nèi)油樣的溫度。鼓氣泵提供載氣，在載氣力量的推動(dòng)之下，特征氣體被送到在線監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)測(cè)口。在線監(jiān)控設(shè)備可以使用已有的變壓器油氣色譜儀，如TransFix變壓器油在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過以下步驟完成油樣在線測(cè)試。
[0041]I)安裝:將所述在線監(jiān)控設(shè)備以合適的方式安裝在在線測(cè)試單元相應(yīng)的接口上。
[0042]2)環(huán)境設(shè)置:根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康募皸l件要求設(shè)置在線測(cè)試單元的溫控單元為合適的值，并開始進(jìn)行在線測(cè)試單元的溫度控制。
[0043]3)稀釋:切斷所述在線監(jiān)控設(shè)備與在線測(cè)試單元的連接，將濃縮后的高濃度油樣用蠕動(dòng)泵加入到在線測(cè)試單元中，在循環(huán)油泵的作用下讓高濃度油樣均勻的稀釋到在線測(cè)試單元中得到含有一定濃度的氣體并且濃度均勻的循環(huán)油樣。
[0044]4)檢測(cè):打開所述在線監(jiān)控設(shè)備與在線測(cè)試單元的連接，讓所述在線監(jiān)控設(shè)備可以接觸到含有一定濃度氣體的循環(huán)油樣，并進(jìn)行檢測(cè)。
[0045]5)記錄:根據(jù)不同所述在線監(jiān)控設(shè)備的特性，在一定時(shí)間后記錄所述在線監(jiān)控設(shè)備給出的數(shù)據(jù)。
[0046]3、對(duì)比分析單元
[0047]通過采用實(shí)驗(yàn)室色譜分析的原理確定循環(huán)油樣的濃度，并通過與在線測(cè)試單元的結(jié)果進(jìn)行比較給出所述在線監(jiān)控設(shè)備的測(cè)試分析結(jié)果。包括測(cè)量誤差分析、交叉敏感性檢驗(yàn)、最小檢測(cè)周期檢驗(yàn)、測(cè)量重復(fù)性檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)傳輸檢驗(yàn)、和數(shù)據(jù)分析功能檢查。
[0048]測(cè)量誤差分析，測(cè)量誤差=(在線監(jiān)控設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)-實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀測(cè)量數(shù)據(jù))/實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀測(cè)量數(shù)據(jù)X 100%。
[0049]測(cè)量重復(fù)性檢驗(yàn)，針對(duì)同一油樣，連續(xù)進(jìn)行5次在線監(jiān)控設(shè)備油中氣體成分分析，比較5次測(cè)量結(jié)果。
[0050]最小檢測(cè)周期檢驗(yàn)，裝置應(yīng)能按照所設(shè)定的最小檢測(cè)周期工作，完成每次檢測(cè)的時(shí)間與設(shè)定時(shí)間一致，且每次檢測(cè)結(jié)果應(yīng)符合測(cè)量誤差標(biāo)準(zhǔn)值的要求。
[0051]交叉敏感性檢查，交叉敏感性即某一氣體含量的測(cè)量不應(yīng)受到其它氣體成分的大小影響，在油樣中充入一定量的氫氣或烴類氣體作為干擾氣體，進(jìn)行在線監(jiān)控設(shè)備油中氣體成分分析，結(jié)果滿足誤差要求。
[0052]數(shù)據(jù)傳輸檢驗(yàn)，將計(jì)算機(jī)與待測(cè)監(jiān)測(cè)裝置通過USB或其他通信方式進(jìn)行連接，應(yīng)能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)就地導(dǎo)出及保存。
[0053]數(shù)據(jù)分析，被檢裝置可以提供濃度、絕對(duì)產(chǎn)氣速率、相對(duì)產(chǎn)氣速率多種數(shù)據(jù)指標(biāo)，并采用報(bào)銷、趨勢(shì)圖、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)直方圖、單一組份顯示、多組份同時(shí)顯示等多種顯示方式。
【權(quán)利要求】
1.一種變壓器油氣色譜在線檢測(cè)仿真系統(tǒng)，其特征在于: 包括油樣配置單元、在線測(cè)試單元、和對(duì)比分析單元； 油樣配置單元，包括真空泵、搖床、和高純氣體，用真空泵對(duì)一定體積的變壓器油進(jìn)行脫氣操作，根據(jù)整個(gè)在線測(cè)試單元的體積以及要達(dá)到的氣體的濃度計(jì)算出需要的高純氣體的體積，根據(jù)計(jì)算得出的高純氣體體積以及氣體在油中的飽和溶解度計(jì)算出需要的脫氣油樣的體積，并將上述體積的高純氣體加入到一定體積的脫氣油樣中，將加入了高純氣體的脫氣油樣固定在搖床上使高純氣體完全溶解在脫氣油樣中； 在線測(cè)試單元包括循環(huán)油路、循環(huán)泵、鼓氣泵、油箱、和油路溫度控制裝置，油箱與循環(huán)油路上設(shè)置有與油中氣體在線監(jiān)控設(shè)備連接的接頭，在油箱上設(shè)置有取樣口，用于離線樣品取樣，進(jìn)行離線測(cè)試，循環(huán)泵推動(dòng)油樣在循環(huán)油路和油箱內(nèi)循環(huán)，在循環(huán)油路上設(shè)有油路溫度控制裝置，用于控制在線測(cè)試單元內(nèi)油樣的溫度，鼓氣泵提供載氣，在載氣力量的推動(dòng)之下，特征氣體被送到在線監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)測(cè)口； 對(duì)比分析單元，包括測(cè)量誤差分析、交叉敏感性檢驗(yàn)、最小檢測(cè)周期檢驗(yàn)、測(cè)量重復(fù)性檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)傳輸檢驗(yàn)、和數(shù)據(jù)分析功能檢查， 測(cè)量誤差=(在線監(jiān)控設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)-實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀測(cè)量數(shù)據(jù))/實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀測(cè)量數(shù)據(jù)χιοο% ; 測(cè)量重復(fù)性檢驗(yàn)，針對(duì)同一油樣，連續(xù)進(jìn)行5次在線監(jiān)控設(shè)備油中氣體成分分析，比較5次測(cè)量結(jié)果； 數(shù)據(jù)分析，被檢裝置能夠提供濃度、絕對(duì)產(chǎn)氣速率、和相對(duì)產(chǎn)氣速率的數(shù)據(jù)指標(biāo)，并采用趨勢(shì)圖、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)直方圖、單一組份顯示、或多組份同時(shí)顯示的方式顯示結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器油氣色譜在線檢測(cè)仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述在線監(jiān)控設(shè)備為TransFix變壓器油 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述變壓器油氣色譜在線檢測(cè)仿真系統(tǒng)的變壓器油氣色譜在線檢測(cè)仿真方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，油樣配置，包括步驟: ，1.1)脫氣:用真空泵對(duì)一定體積的變壓器油進(jìn)行脫氣操作，以方便待測(cè)氣體的溶解； ，1.2)計(jì)算:根據(jù)整個(gè)在線測(cè)試單元的體積以及要達(dá)到的氣體的濃度計(jì)算出需要的高純氣體的體積； ，1.3)混合:根據(jù)計(jì)算得出的高純氣體體積以及氣體在油中的飽和溶解度計(jì)算出需要的脫氣油樣的體積，并將上述體積的高純氣體加入到一定體積的脫氣油樣中； ，1.4)溶解:將加入了高純氣體的脫氣油樣固定在搖床上使高純氣體完全溶解在脫氣油樣中； 步驟二，在線測(cè)試，包括步驟: ，2.1)安裝:將所述在線監(jiān)控設(shè)備以合適的方式安裝在在線測(cè)試單元相應(yīng)的接口上； ，2.2)環(huán)境設(shè)置:根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康募皸l件要求設(shè)置在線測(cè)試單元的溫控單元為合適的值，并開始進(jìn)行在線測(cè)試單元的溫度控制； ，2.3)稀釋:切斷所述在線監(jiān)控設(shè)備與在線測(cè)試單元的連接，將濃縮后的高濃度油樣用蠕動(dòng)泵加入到在線測(cè)試單元中，在循環(huán)油泵的作用下讓高濃度油樣均勻的稀釋到在線測(cè)試單元中得到含有一定濃度的氣體并且濃度均勻的循環(huán)油樣；.2.4)檢測(cè):打開所述在線監(jiān)控設(shè)備與在線測(cè)試單元的連接，讓所述在線監(jiān)控設(shè)備可以接觸到含有一定濃度氣體的循環(huán)油樣，并進(jìn)行檢測(cè)； .2.5)記錄:根據(jù)不同所述在線監(jiān)控設(shè)備的特性，在一定時(shí)間后記錄所述在線監(jiān)控設(shè)備給出的數(shù)據(jù)； 步驟三，對(duì)比分析，包括測(cè)量誤差分析、交叉敏感性檢驗(yàn)、最小檢測(cè)周期檢驗(yàn)、測(cè)量重復(fù)性檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)傳輸檢驗(yàn)、和數(shù)據(jù)分析功能檢查。
【文檔編號(hào)】G01N30/00GK103512962SQ201310433582
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】王保山, 葉國(guó)雄, 劉翔, 郭克勤, 熊易, 湯霖, 付超, 胡民杰, 楊亞北, 彭超, 張銳, 黃華, 代靜, 汪英英, 郭浩洲, 應(yīng)斯, 金建偉, 梁正波, 唐鵬, 吳春九 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院