一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了電網(wǎng)領(lǐng)域的一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括油色譜采樣系統(tǒng)和主控計算機；油色譜采樣系統(tǒng)包括依次連接的，對變壓器用油進行循環(huán)取樣的取樣裝置，對變壓器用油中的故障氣體進行分離的脫氣裝置，對故障氣體中各種特征氣體按組分進行分離的色譜柱，以及對特征氣體進行響應，并按特征氣體的種類和濃度轉(zhuǎn)換成為不同頻率和強度電信號的氣敏傳感器，以及將電信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號的數(shù)據(jù)處理器；主控計算機連接數(shù)據(jù)處理器，定時從數(shù)據(jù)處理器上讀取數(shù)字信號，計算變壓器用油中的故障氣體中各種特征氣體的含量和總烴含量，并判斷風電專用箱式變電站的故障類型和故障部位。本發(fā)明還公開了電網(wǎng)領(lǐng)域的一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測方法。
【專利說明】—種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輸變電領(lǐng)域的一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國電力行業(yè)正在向大機組、大容量、高電壓等級電網(wǎng)發(fā)展，其對電力安全、經(jīng)濟運行提出了更高要求。電力高壓設備是電網(wǎng)穩(wěn)定可靠運行的關(guān)鍵，其對保障社會正常生產(chǎn)和企業(yè)正常運行具有重要意義。高電壓、大容量的電力變壓器是輸變電系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設備，在實際運行中會受到電、熱、機械、環(huán)境等各種因素的影響，絕緣性能劣化，安全性能下降，甚至導致大面積停電事故，因此，對電力高壓設備進行必要的監(jiān)測，保證其穩(wěn)定運行，對電力系統(tǒng)運行的可靠性，安全性具有重要意義。
[0003]我國對110KV及以上電壓等級的主變壓器強制要求做油色譜試驗，而對于現(xiàn)在大力發(fā)展的清潔能源一35KV的風力發(fā)電專用箱式變壓器沒有強制要求。但是在實際使用過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)35kV箱式變壓器存在油色譜超標，影響風電場系統(tǒng)的正常運行。然而風力發(fā)電場地處偏遠，很難進行油色譜現(xiàn)場檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法，其能對風電專用箱式變電站運行狀況進行遠程實時監(jiān)控，及時判斷風電專用箱式變電站的和故障類型、故障部位，確保風電專用箱式變電站的安全運行，提高了系統(tǒng)電網(wǎng)的可靠性。
[0005]實現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是:一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括油色譜采樣系統(tǒng)和主控計算機；
[0006]所述油色譜采樣系統(tǒng)包括依次連接的，對風電專用箱式變電站的變壓器用油進行循環(huán)取樣的取樣裝置，對溶解在所述變壓器用油中的故障氣體進行分離的脫氣裝置，對所述故障氣體中各種特征氣體按組分進行分離的色譜柱，以及對所述色譜柱分離出的特征氣體進行響應，并按所述特征氣體的種類和濃度轉(zhuǎn)換成為不同頻率和強度電信號的氣敏傳感器，以及將所述電信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號的數(shù)據(jù)處理器；
[0007]所述主控計算機通過現(xiàn)場通訊數(shù)據(jù)總線連接所述數(shù)據(jù)處理器，定時從所述數(shù)據(jù)處理器上讀取數(shù)字信號，計算所述風電專用箱式變電站的變壓器用油中的故障氣體中各種特征氣體的含量，以及總烴含量，并判斷所述風電專用箱式變電站的故障類型和故障部位。
[0008]進一步的，所述色譜柱配備一個載氣氣源。
[0009]進一步的，所述數(shù)據(jù)處理器內(nèi)置存儲器，所述數(shù)字信號存儲在所述存儲器中，所述主控計算機從所述存儲器中讀取所述的數(shù)字信號。
[0010]進一步的,所述主控計算機配備RS485接口，所述主控計算機通過所述RS485接口連接所述的現(xiàn)場通訊數(shù)據(jù)總線。[0011]實現(xiàn)上述技術(shù)效果的另一種技術(shù)方案是:一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測方法，包括下列步驟:
[0012]取樣步驟:對風電專用箱式變電站的變壓器用油進行循環(huán)取樣；
[0013]脫氣步驟:將溶解在所述變壓器用油中的故障氣體從所述變壓器用油中分離出來；
[0014]氣相色譜分析步驟:將分離出來的故障氣體導入色譜柱，用所述色譜柱將所述故障氣體中的各種特征氣體逐一分離出來；再由氣敏傳感器對所述色譜柱分離出來的特征氣體按照濃度和種類，轉(zhuǎn)化成為不同強度和頻率的電信號；再將所述的電信號轉(zhuǎn)變成為數(shù)字
信號;
[0015]數(shù)據(jù)處理步驟:主控計算機采集所述數(shù)字信號，計算出故障氣體中各種特征氣體的濃度，以及總烴的含量，判斷特所述征氣體的種類，濃度及濃度變化趨勢，對風電專用箱式變電站故障類型、故障部位進行診斷。
[0016]進一步的，氣相色譜分析步驟中，所述的故障氣體在載氣推動下進入所述色譜柱。
[0017]再進一步的，所述載氣為氫氣、氧氣或氮氣中的一種。
[0018]再進一步的，氣相色譜分析步驟中通過數(shù)據(jù)處理器將所述的電信號轉(zhuǎn)變成為數(shù)字信號，并存儲在內(nèi)置于所述數(shù)據(jù)處理器的存儲器中。
[0019]更進一步的，所述主控計算機通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)通信總線從所述數(shù)據(jù)處理器的存儲器上獲取數(shù)據(jù)信號。
[0020]采用了本發(fā)明的一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)方案，SP通過取樣裝置對風電專用箱式變電站的變壓器用油進行取樣，通過脫氣裝置分離出變壓器用油中的故障氣體，通過色譜柱對故障氣體中的特征氣體按種類進行分離，由氣敏傳感器對特征氣體按種類和濃度進行響應，轉(zhuǎn)化成不同頻率和強度電信號，由數(shù)據(jù)處理器將電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再由主控計算機根據(jù)數(shù)字信號確定風電專用箱式變電站故障類型、故障部位的風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)方案。其技術(shù)效果是:實現(xiàn)風電專用箱式變電站的故障遠程進行在線監(jiān)測分析、對故障類型、故障部位進行診斷，并可向檢修人員提供分析結(jié)果并給出檢修建議，確保風電專用箱式變電站變壓器的運行處于實時監(jiān)測和控制中，保證了風電專用箱式變電站的安全運行，提高了系統(tǒng)電網(wǎng)的可靠性。本發(fā)明的一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測方法的技術(shù)方案也能實現(xiàn)上述技術(shù)效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2為本發(fā)明的一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]請參閱圖1和圖2，本發(fā)明的發(fā)明人為了能更好地對本發(fā)明的技術(shù)方案進行理解，下面通過具體地實施例，并結(jié)合附圖進行詳細地說明:
[0024]請參閱圖1，本發(fā)明提供了一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)，尤其是一種35kV風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)。[0025]本發(fā)明提供了一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)的原理是:風電專用箱式變電站中的變壓器目前幾乎都是通過變壓器用油來絕緣和散熱，變壓器用油與變壓器用油中固體有機絕緣材料在運行電壓下因電，熱，氧化和局部電弧等各種因素作用下會逐漸變質(zhì)，裂解成低分子的故障氣體；變壓器內(nèi)部存在的潛伏性過熱和放電故障又會加快故障氣體的生成速度，隨著故障的緩慢發(fā)展，裂解出來的故障氣體形成泡，在變壓器用油中經(jīng)過對流，擴散作用，就會不斷地溶解在變壓器用油中。同一性質(zhì)的故障，其產(chǎn)生的故障氣體的組分和含量在一定程度上反映出變壓器絕緣老化或故障的程度，可以作為反映電氣設備異常的特征量。
[0026]本發(fā)明的一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)包括依次取樣裝置11，取樣裝置11連接風電專用箱式變電站，用于對風電專用箱式變電站中的變壓器用油進行取樣。脫氣裝置12，脫氣裝置12連接取樣裝置11，取樣裝置11內(nèi)的變壓器用油，通過脫氣裝置12，將溶解在變壓器用油中故障氣體從變壓器用油進行分離出來，經(jīng)過脫氣裝置12脫氣的變壓器用油，又經(jīng)回流到風電專用箱式變電站。因此風電專用箱式變電站與取樣裝置11之間形成循環(huán)，使取樣裝置11對風電專用箱式變電站內(nèi)的變壓器用油循環(huán)取樣。
[0027]色譜柱13連接脫氣裝置12，脫氣裝置12分離出的故障氣體，進入色譜柱13后，色譜柱13對故障氣體中的不同特征氣體具有不同的親和作用,色譜柱13將故障性氣體中的特征氣體逐一分離。溶解于變壓器用油中的故障氣體在載氣的推動下通過色譜柱13。因此色譜柱13通常要配備一個載氣氣源(圖中未顯TjO來提供載氣。一般的載氣為氫氣、氧氣、氮氣等。
[0028]色譜柱13連接一個氣敏傳感器14，氣敏傳感器14的作用在于:按照色譜柱13對故障氣體中各種特征氣體進行分離的順序，即按故障氣體中各種特征氣體的特征峰的出峰順序，對故障氣體中各種特征氣體的種類和濃度分別進行檢測，并將故障氣體中各種特征氣體的濃度，轉(zhuǎn)換成不同頻率和強度的電信號。故障氣體中某種特征氣體的濃度越高，電信號就越強。
[0029]氣敏傳感器14連接數(shù)據(jù)處理器15，數(shù)據(jù)處理器15將氣敏傳感器14產(chǎn)生的電信號進行轉(zhuǎn)化數(shù)字信號，并存儲在內(nèi)置于數(shù)據(jù)處理器15的存儲器151中。氣敏傳感器14和數(shù)據(jù)處理器15確保測量數(shù)據(jù)真實可靠，同時數(shù)據(jù)處理器15能控制氣敏傳感器14連續(xù)測量溶解在變壓器用油中的故氣體中的各種特征氣體的濃度，能充分保證在線監(jiān)測的適時性要求。
[0030]取樣裝置11、脫氣裝置12、色譜柱13、氣敏傳感器14和數(shù)據(jù)處理器15組成了本發(fā)明的一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)中油色譜采樣系統(tǒng)I。
[0031]主控計算機2內(nèi)置RS485模塊，所述RS485模塊，通過現(xiàn)場通訊數(shù)據(jù)總線連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)I中的數(shù)據(jù)處理器15，從數(shù)據(jù)處理器15的存儲器151上獲取日常監(jiān)測的數(shù)字信號。主控計算機2通過現(xiàn)場通訊數(shù)據(jù)總線，實現(xiàn)對風電專用箱式變電站的油色譜數(shù)據(jù)在線監(jiān)測。
[0032]主控計算機2通過內(nèi)置的專家系統(tǒng)，對寫入存儲器151的數(shù)字信號進行綜合分析診斷。所述的專家系統(tǒng)根據(jù)存儲器151中存儲的數(shù)字信號，分別計算出故障氣體中各種特征氣體的濃度，以及總烴的含量，通過智能譜峰識別和基線自動跟蹤等先進技術(shù)，進行故障診斷，判斷特征氣體的種類，濃度及變化趨勢，實現(xiàn)風電專用箱式變電站，尤其是其中變壓器的故障遠程進行在線監(jiān)測分析，對故障類型和故障部位進行診斷。主控計算機2根據(jù)設備運行狀況、故障類型、故障可能部位向運行、檢修人員提供分析結(jié)果并給出檢修建議，確保風電專用箱式變電站，尤其是其中的變壓器的運行處于實時監(jiān)測和控制中，保證了風電專用箱式變電站的安全運行，提高了系統(tǒng)電網(wǎng)的可靠性。
[0033]本發(fā)明還提供了一種風電專用箱式變電站的油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)方法，包括
[0034]取樣步驟:對風電專用箱式變電站中變壓器用油進行循環(huán)取樣。
[0035]脫氣步驟:將溶解在變壓器用油中的的故障氣體從變壓器用油中分離出來。這個過程通常要通過脫氣裝置12來實現(xiàn)。
[0036]氣相色譜分析步驟:將分離出來的故障氣體導入色譜柱13，用色譜柱13將故障氣體中的各種特征氣體逐一分離出來。再由氣敏傳感器14對色譜柱13分離出來的各種特征氣體，依照色譜柱13分離的順序逐一響應，將各種特征氣體按照濃度和種類，轉(zhuǎn)化成為不同強度和頻率的電信號。特征氣體種類不同，其產(chǎn)生電信號的頻率不同，特征氣體的濃度越高，其產(chǎn)生的電信號的頻率越強。一般來說，氣敏傳感器14采集到的電信號要通過數(shù)據(jù)處理器15轉(zhuǎn)變成為數(shù)字信號，并將數(shù)字信號存儲在內(nèi)置于數(shù)據(jù)處理器15的存儲器151中。
[0037]數(shù)據(jù)處理步驟:主控計算機2采集存儲器151中的數(shù)字信號，通過內(nèi)置的專家系統(tǒng)對寫入存儲器151的數(shù)字信號進行遠程綜合分析診斷。所述的專家系統(tǒng)根據(jù)存儲器151中存儲的數(shù)字信號，通過智能譜峰識別和基線自動跟蹤等先進技術(shù)，分別計算出故障氣體中各種特征氣體的濃度，以及總烴的含量，判斷特征氣體的種類，濃度及變化趨勢，對風電專用箱式變電站進行故障診斷，實現(xiàn)風電專用箱式變電站，尤其是其中變壓器的故障遠程進行在線監(jiān)測分析，對故障類型和故障部位進行診斷。主控計算機2根據(jù)設備運行狀況，故障類型和故障可能部位向運行，檢修人員提供分析結(jié)果并給出檢修建議。
[0038]本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括油色譜采樣系統(tǒng)和主控計算機； 所述油色譜采樣系統(tǒng)包括依次連接的，對風電專用箱式變電站的變壓器用油進行循環(huán)取樣的取樣裝置，對溶解在所述變壓器用油中的故障氣體進行分離的脫氣裝置，對所述故障氣體中各種特征氣體按組分進行分離的色譜柱，以及對所述色譜柱分離出的特征氣體進行響應，并按所述特征氣體的種類和濃度轉(zhuǎn)換成為不同頻率和強度電信號的氣敏傳感器，以及將所述電信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號的數(shù)據(jù)處理器； 所述主控計算機通過現(xiàn)場通訊數(shù)據(jù)總線連接所述數(shù)據(jù)處理器，定時從所述數(shù)據(jù)處理器上讀取數(shù)字信號，計算所述風電專用箱式變電站的變壓器用油中的故障氣體中各種特征氣體的含量，以及總烴含量，并判斷所述風電專用箱式變電站的故障類型和故障部位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述色譜柱配備一個載氣氣源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理器內(nèi)置存儲器，所述數(shù)字信號存儲在所述存儲器中，所述主控計算機從所述存儲器中讀取所述的數(shù)字信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述主控計算機配備RS485接口，所述主控計算機通過所述RS485接口連接所述的現(xiàn)場通訊數(shù)據(jù)總線。
5.一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測方法，包括下列步驟: 取樣步驟:對風電專用箱式變電站的變壓器用油進行循環(huán)取樣； 脫氣步驟:將溶解在所述變壓器用油中的故障氣體從所述變壓器用油中分離出來； 氣相色譜分析步驟:將分離出來的故障氣體導入色譜柱，用所述色譜柱將所述故障氣體中的各種特征氣體逐一分離出來；再由氣敏傳感器對所述色譜柱分離出來的特征氣體按照濃度和種類，轉(zhuǎn)化成為不同強度和頻率的電信號；再將所述的電信號轉(zhuǎn)變成為數(shù)字信號; 數(shù)據(jù)處理步驟:主控計算機采集所述數(shù)字信號，計算出故障氣體中各種特征氣體的濃度，以及總烴的含量，判斷特所述征氣體的種類，濃度及濃度變化趨勢，對風電專用箱式變電站故障類型、故障部位進行診斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測方法，其特征在于:氣相色譜分析步驟中，所述的故障氣體在載氣推動下進入所述色譜柱。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測方法，其特征在于:所述載氣為氫氣、氧氣或氮氣中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測方法，其特征在于:氣相色譜分析步驟中通過數(shù)據(jù)處理器將所述的電信號轉(zhuǎn)變成為數(shù)字信號，并存儲在內(nèi)置于所述數(shù)據(jù)處理器的存儲器中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種風電專用箱式變電站用油色譜在線監(jiān)測方法，其特征在于:所述主控計算機通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)通信總線從所述數(shù)據(jù)處理器的存儲器上獲取數(shù)據(jù)信號。
【文檔編號】G01N30/02GK103675139SQ201310674481
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】陸培鈞, 龔水玨, 孫劍峰, 蔡煜 申請人:上海置信電氣非晶有限公司, 上海置信電氣股份有限公司