電業(yè)局變壓器加裝油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)可行性研究報(bào)告-資料下載頁
2025-04-23 04:47本頁面
【正文】 測器實(shí)現(xiàn)變壓器油中七種組分檢測，具有檢測靈敏度高、分析周期短,，和試驗(yàn)室數(shù)據(jù)具有可比性的特點(diǎn)。項(xiàng)目采用的頂空脫氣技術(shù)、色譜分析技術(shù)和熱導(dǎo)檢測器，均為GB/T 176231998 《絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測定法》推薦的分析方法，核心技術(shù)與試驗(yàn)室色譜完全一致，因此完全符合國標(biāo)要求，數(shù)據(jù)與試驗(yàn)室色譜分析結(jié)果具有可比性。項(xiàng)目研究的詳細(xì)內(nèi)容包括：油氣分離和自動(dòng)進(jìn)樣的實(shí)現(xiàn)變壓器油氣分離技術(shù)是色譜在線關(guān)鍵技術(shù)。由于色譜分析不能直接分析油中溶解氣體，需把油中溶解氣體從油中脫出后才能進(jìn)行色譜分析。目前國內(nèi)外色譜在線大多采用薄膜滲透法進(jìn)行脫氣，盡管方式較為簡單，但由于油不流動(dòng)死體積大、滲透平衡周期長（多達(dá)十幾到幾十小時(shí)），不能快速有效的反映設(shè)備故障。而真空脫氣盡管脫氣效率高，但操作環(huán)節(jié)多、復(fù)雜。因此，我們經(jīng)過認(rèn)真比較和研究，決定使用動(dòng)態(tài)頂空脫氣原理技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是頂空色譜理論成熟，操作環(huán)節(jié)少，精度高，重復(fù)性好，雖然計(jì)算和對比試驗(yàn)工作量大，但可通過計(jì)算機(jī)軟件很方便完成，因此特別適用現(xiàn)場在線使用。組分的分離和檢測的實(shí)現(xiàn)油氣分離得到的氣體樣品是混合氣，需要使用色譜柱分離，當(dāng)混合氣經(jīng)過色譜柱時(shí)，會按先后不同的次序從色譜柱中流出，通過檢測器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，信號被采集后形成色譜圖，電信號的大小與被測組分的濃度成正比。對油中混合氣體分離是色譜在線的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，它影響到組分定性和定量測量及分析結(jié)果。通過大量試驗(yàn)和反復(fù)驗(yàn)證，研制出復(fù)合式色譜柱，具有耐油性好、抗氧化、能夠完全分離七種組分的優(yōu)良特性。該系統(tǒng)選用了高靈敏度的熱導(dǎo)型檢測器，相比其它檢測器，它只需要一路載氣，具有故障率低、重復(fù)性好的特點(diǎn)。但普通熱導(dǎo)檢測器存在靈敏度低、抗氧化性差，容易老化等缺點(diǎn)。我們與合作方進(jìn)行了專項(xiàng)科研攻關(guān)，通過大量的試驗(yàn)選用了合適的抗氧化材料作元件，使熱導(dǎo)檢測器具有靈敏度高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，成為在線檢測裝置的理想檢測器。實(shí)現(xiàn)了七種組分全分析的功能。解決了這一難題使我們色譜在線整體技術(shù)水平大大提高。色譜柱和檢測器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，為了使之處于最佳的工作狀態(tài)，需要穩(wěn)定的壓力、流量和溫度，系統(tǒng)設(shè)計(jì)二級溫控系統(tǒng)，完全避開了環(huán)境的影響，保證了分析的重復(fù)性、穩(wěn)定性。整個(gè)系統(tǒng)具有較低的信號噪聲，從而實(shí)現(xiàn)了較高的靈敏度。主機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主機(jī)控制系統(tǒng)包括溫控模塊、電源、檢測器電路、狀態(tài)檢測電路、工控計(jì)算機(jī)。① 溫控模塊現(xiàn)場的溫度狀況較惡劣，冬天可能到30℃以下，夏天太陽暴曬時(shí)可達(dá)到50℃以上，環(huán)境溫控模塊設(shè)計(jì)恒溫控制器、工業(yè)空調(diào)、風(fēng)機(jī)，將箱體內(nèi)環(huán)境控制在某一恒定溫度，解決了一些部件對溫度環(huán)境要求嚴(yán)格、過低溫或過高溫?zé)o法工作的問題，同時(shí)將電子元件的溫漂控制在很小的范圍內(nèi)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。② 電源電源選用了軍品級線性電源，可以保證在零下40℃正常工作。 ③ 狀態(tài)檢測通過安裝各類傳感器監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，狀態(tài)信息可以通過無線模塊傳到系統(tǒng)的維護(hù)中心，通過全方位的狀態(tài)監(jiān)控，可以及時(shí)的進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)調(diào)整，實(shí)施迅速的維修，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的狀態(tài)維護(hù)，同時(shí)也杜絕了系統(tǒng)誤報(bào)警的可能性。④ 工控計(jì)算機(jī)一般的傳感器檢測可以直接得到組分的濃度數(shù)據(jù)，色譜分析檢測不同，檢測器傳來的信號只能形成譜圖，需要對譜圖進(jìn)行分析和計(jì)算才能得到組分的濃度數(shù)據(jù)。譜圖分析是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理過程，同時(shí)需要很高的智能性，因此在主機(jī)內(nèi)安裝了工控計(jì)算機(jī)，可以直接運(yùn)行高級軟件，系統(tǒng)也易于升級和維護(hù)。通訊系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)我公司開發(fā)的油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)支持無線和有線兩種通訊方式。無線通訊系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程監(jiān)視和測量及控制功能。采用無線通訊不占用戶的任何通信資源，借用GPRS網(wǎng)絡(luò)通訊資源，可快速接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。有線的通訊方式我公司可滿足國網(wǎng)公司標(biāo)準(zhǔn)的IEC61850通訊協(xié)議。可以和變電站的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)相連接。儀器抗干擾性解決方案由于主機(jī)處于大型變壓器附近，電磁場環(huán)境非常惡劣，主機(jī)內(nèi)部也有強(qiáng)電、弱電等各種電路，而需要檢測的電信號經(jīng)過放大也只有μV級，電磁干擾產(chǎn)生的噪聲很容易將真正的信號淹沒掉。系統(tǒng)在抗干擾方面采取了多層屏蔽、強(qiáng)電與弱電分離等種種措施，成功抑制、隔離、屏蔽了干擾，保證了信號采集精度。監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)安裝有監(jiān)控工作站軟件系統(tǒng)，具有收集數(shù)據(jù)和對監(jiān)測設(shè)備故障診斷的功能。軟件系統(tǒng)的功能主要有：①、趨勢圖：可以把數(shù)據(jù)繪制趨勢圖，直觀的觀察組分濃度的變化趨勢；②、注意值：可以為每個(gè)組分報(bào)警注意值，如果在線監(jiān)測結(jié)果超過報(bào)警值，系統(tǒng)會向負(fù)責(zé)人發(fā)送手機(jī)短信報(bào)警；③、運(yùn)用產(chǎn)氣速率、三比值等多種方法故障診斷，并給出典型故障實(shí)例；④、可以利用Word、Excel強(qiáng)大的文檔編輯功能進(jìn)行打印和數(shù)據(jù)處理。八、 項(xiàng)目實(shí)施整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：（1）、動(dòng)態(tài)頂空脫氣試驗(yàn)（2）、檢測器靈敏度試驗(yàn)（3）、譜分析流程試驗(yàn)（4）、電路控制試驗(yàn)（5）、無線通訊試驗(yàn)（6）、監(jiān)控工作站編程與調(diào)試（7）、系統(tǒng)整體性能測試以上內(nèi)容中硬件部分采用與協(xié)作方和配套廠商聯(lián)合開發(fā)的方式，軟件方面由我們提出功能需求，由專業(yè)軟件公司進(jìn)行開發(fā)，最后由我們對整個(gè)項(xiàng)目的功能需求、性能進(jìn)行測試和驗(yàn)收。項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)關(guān)聯(lián)圖九、項(xiàng)目實(shí)施成果該系統(tǒng)完成后的的成果包括色譜在線監(jiān)測裝置和無線監(jiān)控工作站軟件兩部分。該成果完成以后，已先后在多個(gè)變電站掛網(wǎng)運(yùn)行，為我們及時(shí)發(fā)現(xiàn)和診斷其內(nèi)部故障，隨時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀況提供了在線監(jiān)控的依據(jù)，保證了變壓器及電網(wǎng)系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而且使大型變壓器的維護(hù)由定期停電檢修轉(zhuǎn)向了狀態(tài)檢修，從而降低設(shè)備的維護(hù)成本，提高設(shè)備的管理水平，給供電系統(tǒng)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。十、項(xiàng)目技術(shù)方案變壓器本體油依靠自身油壓經(jīng)取樣口進(jìn)入油氣分離裝置，然后經(jīng)過色譜柱分離，進(jìn)入檢測器，被檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，送入工控計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，通過無線遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綆в袩o線接收系統(tǒng)的色譜在線監(jiān)測工作站上，工作站軟件可對色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，自動(dòng)生成濃度變化趨勢圖，并通過專家智能診斷系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷。監(jiān)控人員通過工作站可以對在線主機(jī)進(jìn)行報(bào)警值、檢測周期等參數(shù)的調(diào)整，并監(jiān)控主機(jī)的工作狀態(tài)。多個(gè)色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過無線通訊系統(tǒng)可以發(fā)送到一臺或多臺計(jì)算機(jī)上，同時(shí)一臺計(jì)算機(jī)可以監(jiān)控所有色譜在線系統(tǒng)。十一 編制原則和依據(jù)國家電網(wǎng)公司《變電設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》 國家電網(wǎng)科〔2009〕1535號《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》Q/GDW 3832009。 國家電網(wǎng)科[2010]112號《變電站智能化改造技術(shù)規(guī)范》Q/GDWZ4142010 。 國家電網(wǎng)基建〔2011〕539號《智能變電站優(yōu)化集成設(shè)計(jì)建設(shè)指導(dǎo)意見》。 其它相關(guān)的規(guī)程、規(guī)范及反措要求。29
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