[发明专利]基于光谱吸收法的变压器油中气体含量在线监测装置

说明书

本发明涉及一种基于光谱吸收法的变压器油中气体含量在线监测装置，其中的负压恒温的动态顶空脱气模块包括脱气瓶、与脱气瓶相连的气路部分和油路部分；还包括油气混合器；基于TDLAS的多组分气体浓度检测模块包括信号发生器、锁相放大器、激光驱动器、激光器选择器、激光器底座、激光器、光纤耦合器、准直器、聚焦器、探测器、数据采集卡、控制模块、流量计和气泵；本发明解决了目前气体测量装置的被测气体受背景气体交叉干扰导致的测量精度低，测量时间长，装置复杂，测量气体单一，测量环境范围窄的问题,具有测量精度高，测量时间短，装置简单，可测量多种气体，且测量环境范围宽的优点。

技术领域

本发明涉及变压器油在线监测技术领域，尤其涉及一种基于光谱吸收法的变压器油中气体含量在线监测装置。

背景技术

变压器不仅是电力设施中最为昂贵和重要的设备，而且变压器故障或老化会造成非常严重的电网事故。所以对变压器运转状态和健康状态进行实时监测，有助于提高电力设施的安全性和稳定性。由于变压器发生故障时产生的特征气体种类较多，因此对单一组分气体进行监测只能对变压器故障进行初步分析。而通过对变压器油中溶解的多组分特征气体进行监测，则能够获知变压器故障的详细信息，从而更准确的判断变压器故障类型和原因。目前，变压器油中溶解气体含量的检测主要包括两个方面的技术，即油气分离和多组分气体检测。

油气分离方法从原理上区分主要有溶解平衡法和真空脱气法，真空脱气法的脱气效率最高，但是为保证脱气效果，需要严格控制系统的真空度，因此对系统的真空度和真空泵要求很高，造成其结构复杂、可靠性较差，不适合于在线检测应用。在线监测设备上采用的主要是溶解平衡法，溶解平衡法因为平衡手段的不同又分为机械振荡法、动态顶空法以及膜分离方法等，其中机械振荡法因其脱气率较高、重复性好，常被作为其他脱气方法脱气率标定的标准，但是操作过程和装置相对复杂，不适用于在线设备；膜分离方法装置简单，但是脱气时间较长，不能很好地满足在线监测的要求，目前仍处于研究阶段；动态顶空法是目前在线设备应用较多的脱气方法。目前，动态顶空法中常采用高纯N₂吹扫，成本较高；另外，其采用在脱气瓶底部设搅拌装置或鼓泡装置的方式，使油中溶解气体分离到脱气瓶顶部的气室中，但分离效果有待提高。

目前，气体监测有两大类方法：化学分析法和光谱分析法，化学法主要有色谱分析法，质谱分析法以及色谱-质谱联用分析法等，具有很高的灵敏度，测量结果的可信度高，但响应速度慢，无法在线应用。光谱法包括傅立叶变换红外光谱技术(FTIR)、光声光谱技术(PAS)和可调谐激光吸收光谱法技术(TDLAS)等。傅里叶变换红外光谱法的设备比较庞大，响应速度也相对较慢；现有的光声气体测量装置主要是采用单端单光源入射到气体池中，其光源的单一性决定了测量气体的种类少，局限性很大。在某些研究中采用的是一个光源对应一个气体池的方式解决多光源耦合问题，但随着组分的增加，气室也要相应增加，装置的复杂性加大。

发明内容

本发明提供了一种基于光谱吸收法的变压器油中气体含量在线监测装置，解决了目前气体测量装置的被测气体受背景气体交叉干扰导致的测量精度低，测量时间长，装置复杂，测量气体单一，测量环境范围窄的问题；具有测量精度高，测量时间短，装置简单，可测量多种气体，且测量环境范围宽的优点。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

基于光谱吸收法的变压器油中气体含量在线监测装置，包括负压恒温的动态顶空脱气模块和基于TDLAS的多组分气体浓度检测模块；其中：