[发明专利]一种变压器绝缘油中气体的检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力设备领域，特别涉及一种变压器绝缘油中气体的检测系统。 

背景技术

大型电力变压器是电网中最为重要的电气设备之一，是不同电压等级电网之间的枢纽，它的可靠性在一定程度上决定着电网的安全性。 

国内外高电压、大容量的电力变压器普遍采用充油式变压器，此类变压器发生内部故障时绝缘油中通常含有故障气体。因此，对于充油式变压器进行故障分析和寿命预测最行之有效的方法是对变压器绝缘油中气体浓度进行检测。 

充油式电力变压器的内部主要绝缘材料有变压器绝缘油，纸和纸板等A级绝缘材料。变压器在长期运行、放电和过热的过程中，绝缘油和纸会裂解，产生H2、CO、CH4、C2H4以及C2H2等气体，并溶解到绝缘油中。这些气体在一定程度上反映了变压器的可靠性，通过对这些故障气体进行检测研究可以实现变压器故障诊断和寿命预测。 

物理化学法是将待检测的气体与某种化学试剂反应，得到可以通过人体视觉观察的化学物质。 

质谱法(Mass Spectrometry,MS)，即用电场和磁场将运动的离子按它们的质荷比分离后进行检测的方法。 

传感器法，就是使用气敏传感器检测对应的变压器绝缘油中气体。现有传感器阵列，能够同时检测CH4、C2H2、C2H4、C2H6、CO、H2气体。传感器阵列检测方法，有较高的精度，并且很容易实现变压器绝缘油中气体的实时在线监测。 

气相色谱法最早由James和Martin在1952年提出。变压器绝缘油中气体分子由载气(N2或纯净空气)带动通过色谱柱，不同的变压器绝缘油中气体分子与固定相分子之间发生了吸附、解吸等相互作用，使不同种类的变压器绝缘油中气体分子运动速度不同，进而实现不同气体分子种类的分离。传统的气相色谱已经在电力系统中广泛应用，成为电力部门定期维护电路变压器所使用的主要油中气体检测方法。气相色谱法与气体传感器结合的使用方法，解决了气体检测的诸多问题，是目前比较成熟的变压器绝缘油中气体的检测方法。 

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题： 

物理化学法虽然可以检测出故障气体，但是存在操作复杂、可重复性不高、精度低等严重问题。

质谱法主要的缺点是造价过于高，不能够广泛推广。 

传感器法尽管采用了BP神经网络、灰色理论等新技术，但是传感器长期使用会老化，必须定期维护或者更换，在维护的过程中会出现难校准问题，因此该方法无法保证检测系统的准确性和稳定性。 

气相色谱法的精度有所提高，但是存在着检测周期长，因此无法做到实时在线监测且色谱柱分离效果受到温度的影响很大、操作复杂等，无法满足电力部门的实际应用要求。 

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种变压器绝缘油中气体的检测系统。所述技术方案如下： 

本发明实施例提供了一种变压器绝缘油中气体的检测系统，所述变压器绝缘油中气体的检测系统包括由信号连接的光源模块、斩波器模块、光声池模块、信号处理模块、控制器模块组成；

所述斩波器模块具有斩波器，所述斩波器由电机驱动电路、电机、光栅码盘、霍尔传感器、显示屏组成；

所述电机驱动电路通过串口通信接收所述控制器模块的控制指令，根据控制指令控制所述电机转动；所述光栅码盘与电机前轴连接，所述霍尔传感器与电机后轴连接。

具体地，所述显示屏主要是显示当前实际转速和控制器模块输入的预设转速指令。

具体地，所述光源模块由光源和滤光片组成。 

具体地，所述光声池模块具有光声池，所述光声池中包括缓冲腔和谐振腔； 

所述光声池为不锈钢光声池，所述共振腔为圆柱形，所述谐振腔谐振模式为纵向谐振；

所述光声池谐振腔中部的上下两端安装有微音器；

所述微音器的采集范围为200~10kHz，灵敏度为22mV/Pa。

具体地，所述信号处理模块通过前置放大器，锁相放大器进行光声信号的放大与滤波处理，得到可以进行处理的模拟电信号。 

具体地，所述锁相放大器由信号通道、参考通道、相敏检波器、低通滤波器组成； 

所述锁相放大器的参考信号是与激光调制信号同频率的方波或者正弦波。

具体地，所述锁相放大器根据接收的串口信息，调制出与激光调制频率相同的参考信号； 

所述相敏检波器对输入信号和参考信号进行乘法运算，得到输入信号与参考信号的和频或差频分量；