专利名称：变压器油中气体在线监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及变压器技术领域，特别涉及变压器油中气体在线 监测系统。
背景技术：
变压器是电力系统的重要设备，其运行的可靠性和安全性将直接 影响社会生产和人民生活，因此对变压器实施在线监测是电力系统安 全生产的必然需求。近年来，随着电网向大容量、高电压方向发展以 及用户对供电可靠性要求的日益提高，电力设备面临着从定期预防性 维护向预知性维护的转变。由于定期检修周期长，现行的预防性项目 对变压器绝缘的发展性故障反映不灵敏，发展速度较快的局部缺陷往 往不能及时被发现，从而导致这类事故在变压器故障中占^:大比重。 以变压器在线监测系统为基础的状态检修方式因其经济性、科学性逐 步在电力设备运行和维护中发挥越来越重要的作用。
目前，国际上公认的变压器故障诊断方法是通过检测绝缘油中溶
解气体的含量及其浓度变化趋势来监测变压器的运行状况。早在20 世纪60年代， 一些发达国家就开始对在线监测技术进行研究，并生产 了许多在线监测设备，其中最具代表性的有日本三菱的TCG自动监测 仪、美国的TrueGas和加拿大的H201R型监测仪等。在国内也相继开发 了 一些类似的设备，如东北电力科学研究院研制的BSZ大型变压器油 色谱在线监测装置、北京电子管厂开发的TRAN型变压器早期故障在线 监测仪、中国电子科学研究院研制的DDG-1000变压器油中溶解氢气在 线检测仪等。这些产品在电力行业的应用为变压器状态监测提供了技 术基础，实现了变压器从传统的定期维护向状态维护的转变，从而使 电网的运行更加经济安全。到目前为止，发达国家在变压器在线监测 技术上仍具有明显的优势，但其产品价格昂贵，对发展中国家技术保 密程度高，后期维护、升级不便，限制了这些设备在全球的推广。发 展中国家从解决单元技术角度出发，跟踪国外先进技术，取得了长足的进步。然而，不可否认的是，目前变压器在线监测系统在国际上尚 处于研制阶段，现有大多数系统的功能仍然不够完善。从油气分离技 术上说，薄膜透气法和真空脱气法是目前国内外应用最为成熟的油气
分离方法，如加拿大的H201R型监测仪釆用的是薄膜透气法，而日本 三菱TCG自动监测仪则采用真空脱气法进行油气分离。薄膜透气法结 构简单，但平衡时间较长，平衡系数受温度影响大，对膜的透气率、 耐水性、耐油性和机械强度等性能要求高，国内在这方面也进行了大 量的研究，如清华大学自行研制的新型油气分离膜一M40在变压器在 线监测系统中得到了成功应用；真空脱气法脱气效率高，理论上脱气 率可达100%,但硬件结构相对复杂，且设计不当容易对变压器油造成 污染，东北电力科学研究在这方面做了很好的尝试，取得了一定的成 果。从检测器角度上说，目前应用较为成功的有TCD、钯栅场效应管、 半导体气敏传感器、催化燃烧型传感器等，如美国的TrueGas选用的 就是TCD,加拿大的H201R型监测仪和日本三菱TCG自动监测仪采用的 则是半导体气敏传感器。TCD在离线式气相色谱仪中应用广泛，它往 往和FID联合使用，但用于在线设备时由于结构较为复杂，设计难度 加大，影响系统稳定性；半导体气敏传感器在变压器在线监测系统中 普遍使用，但受其本身离散性大、对温度变化敏感等因素的影响，以 半导体气敏传感器为检测元件的在线监测设备个性化强，标定及验证
工作量大，给现行的检测系统带来了很多不便。现有检测系统多采用 插卡式的系统集成方式，这种接口方式相对固定，可缩短产品开发周 期，但造成设备体积庞大、稳定性降低；随着半导体及信息处理技术 的不断发展，以嵌入式微处理器为中央测控单元的嵌入式系统开发方 案得到了越来越广泛的应用，必将成为未来在线监测系统发展的主流。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是，提供一种高效、稳定、智能化 的变压器油中气体在线监测系统。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是变压器油 中气体在线监测系统，其特征在于包括中心测控模块、智能传感器 模块、油气分离模块和恒温控制模块，智能传感器模块、油气分离模块和恒温控制模块通过CAN总线连接中心测控模块；油气分离模块分 离变压器油中的气体，智能传感器模块^f企测油气分离才莫块分离出的气 体浓度，并将气体浓度信息转换成数字信号传递给中心测控模块，恒 温控制模块控制系统环境温度，使智能传感器模块检测温度恒定，中 心测控模块对接收到的数据进行存储和管理，并对上述三个模块的工 作参数进行设置和修改。
进一步，油气分离模块采用真空泵式真空脱气法分离变压器油中 溶解的气体，采用色谱柱分离多组分气体。
智能传感器模块采用广谱型半导体气敏传感器作为检测元件，广 谱型半导体气敏传感器的检测信号先经微控制器处理后，再传输给中 心测控模块。
本实用新型的油气分离模块采用真空泵式真空脱气法分离变压 器油中溶解的气体，采用色镨柱分离多组分气体，智能传感器模块以 广谱型半导体气敏传感器为检测器，检测油气分离模块分离出来的气 体浓度。智能传感器模块按照特征气体流经色语柱后出峰的顺序依次 检测油气分离模块分离出来的气体浓度，然后将测出的气体浓度信息 以电压的形式输出模拟信号，模拟信号经信号调理电路后输入到AD 转换芯片中，AD转换芯片将模拟信号转换成数字信号后传输给微控 制器TMS320LF2407，经微控制器TMS320LF2407预处理后通过CAN总 线传输给中心测控模块。基于TMS320LF2407的智能传感器模块的应 用，解决了半导体气敏传感器输入输出存在的非线性，且随时间或环 境条件变化而漂移，信噪比低，易受干扰的问题，大大提高了半导体 气敏传感器的检测精度、可靠性、稳定性和分辨力，使整个智能传感 器模块具有很强的自适应能力。恒温控制模块通过温度检测传感器分 别检测系统环境温度、智能传感器模块温度和油气分离模块温度，并 将温度信息传输给中心测控模块；恒温控制模块接受中心测控模块的 指令，控制其加热模块或制冷模块工作，使得系统环境温度、智能传 感器模块温度和油气分离模块温度保持恒温。恒温控制模块采用分层 次、多精度、集约化的控制策略控制系统环境温度，使半导体气敏传 感器检测温度恒定，以保证设备在极端天气条件下仍能正常运行。中 心测控才莫块则以基于AT91SAM9261的嵌入式系统为中心测控单元，用于诿图数据的存储和管理，以及各模块工作参数的设置和修改，中心 测控模块还可以提供系统运行状况的动态显示。
中心测控模块，智能传感器模块，油气分离模块和恒温控制模块
之间的信息交换通过工业现场总线一CAN总线来完成。CAN总线所构 建的基于智能设备节点的分布式控制体系结构，完全适合于分布式监 测系统的结构要求、通讯要求和扩展要求，确保了系统的实时性、可 靠性、装配和裁剪的方便性，并能根据用户的个性化需求实现"量体 裁衣"的设计，使系统具备高效、稳定、智能化的特点。
综上所述，本实用新型具有高效、稳定、智能化的有益效果，而 且本发明相对于国外产品成本较低。

图1为本实用新型结构示意图具体实施方式
如图l所示，变压器油中气体在线监测系统，包括中心测控模块 5、智能传感器模块2、油气分离模块1和恒温控制模块3，智能传感 器模块2、油气分离模块1和恒温控制模块3上均设有CAN接口，上 述三个模块通过CAN总线4连接中心测控模块5,油气分离模块1采 用真空泵式真空脱气法分离变压器油中溶解的气体，采用色谱柱分离 多组分气体。智能传感器模块2采用广谱型半导体气敏传感器作为检 测元件，广谱型半导体气敏传感器检测油气分离模块分离出的气体浓 度，并将气体浓度信息传输给微控制器TMS320LF2407进行预处理， 微控制器TMS320LF2407将气体浓度信息进行温度补偿、奇异点检测、 色谱峰拟合等协同处理，然后智能传感器^t块2再将处理后的气体浓 度信息传输给中心测控模块5。中心测控模块5通过恒温控制模块3 控制系统环境温度，使智能传感器模块2检测温度恒定。中心测控模 块5上还连接有液晶显示屏5a、键盘5b、网络接口 5c、 USB接口 5d 和CF卡5e,方便使用者操控和保存数据。中心测控模块5还通过网 络接口连接远程中心服务器6,方便远程中心服务器上的人员查阅、 分析历史凄t才居。远程中心服务器6上连接有液晶显示屏、键盘、网 络接口、 USB^妄口和打印机。
权利要求1、变压器油中气体在线监测系统，其特征在于包括中心测控模块(5)、智能传感器模块(2)、油气分离模块(1)和恒温控制模块(3)，智能传感器模块(2)、油气分离模块(1)和恒温控制模块(3)通过CAN总线(4)连接中心测控模块(5)；油气分离模块(1)分离变压器油中的气体，智能传感器模块(2)检测油气分离模块分离出的气体浓度，并将气体浓度信息转换成数字信号传递给中心测控模块(5)，恒温控制模块(3)控制系统环境温度，使智能传感器模块检测温度恒定，中心测控模块(5)对接收到的数据进行存储和管理，并对上述三个模块的工作参数进行设置和修改。
2、 根据权利要求1所述的变压器油中气体在线监测系统，其特 征在于油气分离模块(l)采用真空泵式真空脱气法分离变压器油中 溶解的气体，釆用色谱柱分离多组分气体。
3. 根据权利要求1所述的变压器油中气体在线监测系统，其特 征在于智能传感器模块(2)采用广谱型半导体气敏传感器作为检测 元件，广谱型半导体气敏传感器的检测信号先经微控制器处理后，再 传输给中心测控模块(5)。
专利摘要本实用新型涉及变压器油中气体在线监测系统，其特征在于包括中心测控模块、智能传感器模块、油气分离模块和恒温控制模块，智能传感器模块、油气分离模块和恒温控制模块通过CAN总线连接中心测控模块；油气分离模块分离变压器油中的气体，智能传感器模块检测油气分离模块分离出的气体浓度，并将气体浓度信息转换成数字信号传递给中心测控模块，恒温控制模块控制系统环境温度，使智能传感器模块检测温度恒定，中心测控模块对接收到的数据进行存储和管理，并对上述三个模块的工作参数进行设置和修改。本实用新型具有高效、稳定、智能化的有益效果。
文档编号G01N27/12GK201382948SQ20092011772
公开日2010年1月13日 申请日期2009年4月16日 优先权日2009年4月16日
发明者杨克己, 陈如申, 黎勇跃 申请人:杭州申昊信息科技有限公司