概述
實施電力變壓器故障診斷，對于提高整個電力系統安全運行的可靠性是非常必要的。變壓器存在局部過熱或局部放電，故障部位的絕緣油或固體絕緣物將會分解出小分烴類氣體（如CH4、C2H6、C2H4、C2H2等）和其他氣體（如H2、CO等）。上述每種氣體在油中的濃度和油中可燃氣體的總濃度（TCG）均可作為變壓器設備內部故障診斷的指標。
一直以來，油中溶解氣體采用氣相色譜分析法作為故障診斷的常用方法來判斷?油類電力設備的運行狀況。其主要優點是能夠提供油中溶解的各種故障氣體濃度的定量分析。但其操作過程復雜，需要大量熟練的專業人員進行跟蹤檢測分析。另外，為了使氣相色譜能夠穩定的工作，需要較長的準備時間（一般需要提幾個小時通載氣使氣流穩定），從而導致較高的運行管理費用。隨著我國電力向大電網，大機組，高容量，高電壓等級的迅猛發展，對關鍵電力設備運行狀態的實時把握提出越來越高的技術要求，變壓器油色譜在線監測從本質上改變了傳統的變壓器油監測方式，不但提高了企業管理運行效率，也有效保障了變壓器運行的可靠性。
LWS 9100變壓器油色譜在線監測裝置是珠海藍網電氣設備有限公司適應電力行業發展需求，嚴格以國際電工委員會（IEC）標準及中國電力行業變壓器油監測國家標準（GB）為研發依據，在傳統色譜分析技術基礎上經過不斷的研究和完善，嚴格以國際電工委員會標準及中國電力行業變壓器油監測國家標準為試驗研發依據，結合國際色譜分析技術成果，吸收國內外油色譜在線監測裝置的現場運行經驗，研究開發的新一代油色譜在線監測裝置產品。可同時進行單氫、多組份、全組份油中溶解故障氣體的監測：如氫氣(H2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)。自動、快速地在線監測變壓器等油浸式電力高壓設備的油中溶解故障氣體的含量及其增長率，并通過故障診斷專家系統早期預報設備故障隱患信息，避免設備事故，提高設備運行的可靠性。并通過對故障特性氣體的分析診斷，及時捕捉變壓器故障信息，科學指導變壓器等油浸式電力高壓設備運行檢修。避免事故發生，減少重大損失，的提高了設備運行的可靠性。廣泛適用于電力行業110KV及以上電壓等級的電力變壓器，電弧爐變壓器，電抗器以及互感器等油?式高壓設備的運行狀態監測。
油色譜在線監測裝置工作原理
變壓器油色譜在線監測裝置是采用廣譜型氣相色譜分析原理，實現變壓器油中溶解氣體的在線監測。當變壓器存在局部過熱或局部放電時，故障部位的絕緣油或固體絕緣物將會分解出小分子烴類氣體（如CH4、C2H6、C2H4、C2H2等）和其他氣體（如H2、CO、、等）。上述每種氣體在絕緣油中的濃度和油中可燃氣體的總濃度（TCG）均可作為變壓器內部故障診斷的指標。
變壓器油色譜在線監測裝置運行時，采用差壓泵吸方式將變壓器油吸入到油樣采集單元中，通過內部油泵進行油樣循環，在真空環境以及磁力攪拌作用下實現油氣快速分離，通過冷阱技術除雜后，將故障特性氣體導入六通閥定量管。定量管中的混合故障氣體在載氣的推動下進入色譜柱，通過色譜柱對不同氣體具備不同的親和作用，將故障特性氣體依此分離。氣敏傳感器按出峰順序對故障特性氣體逐一進行檢測，并將故障氣體的濃度特性轉換成電信號。數據采集器中心CPU對電信號進行轉換處理、存儲。數據采集器嵌入式工控機通過RS485通訊模式獲取本機日常監測原始數據。嵌入式數據分析軟件對數據進行分析處理，分別計算出故障氣體各組份及總烴含量。再通過后臺主控計算機故障診斷專家系統對變壓器油色譜數據進行綜合分析診斷，實現變壓器故障的在線監測分析。同時數據采集器可就地輸出多路無源觸點式報警信號直接進入用戶自控系統。油中微水檢測系統通過專業的外置微水在線檢測裝置實現，并將檢測數據導入油色譜在線監測數據庫，實現變壓器運行狀態的綜合診斷。
單臺數據采集器采集分析獲得的變壓器油運行狀態數據經局域網交換機上傳至系統后臺主控計算機。數據經系統專用綜合分析與故障診斷軟件處理，實現報表、數據趨勢分析、故障診斷與報警、TCP/IP、GPRS等方式數據遠程傳輸與控制等系統功能，并形成后臺主控計算機統一控制的網絡式油色譜在線監測裝置。
系統構成
變壓器油色譜在線監測裝置主要由油路循環系統、油氣分離系統、冷阱、載氣調節與控制系統、溫度控制系統、油中特性故障氣體色譜檢測單元、故障診斷與數據管理軟件（由工業控制計算機及操作系統構成）、通訊網絡及數據遠程控制與訪問軟件組建而成。![$2G@YW4%KHIG}H0OII[]KKE.png](https://img48.ybzhan.cn/5eceadd4559dcfd2727fad78786947642e7091e39a1386bba96fdbcc3679a9edc4aaf6d3b291c6ca.png)
檢測指標
普通型
監測氣體 | 測量范圍 | 分辨力 | 精度 |
H2 | 1～2000µL/L | 1µL/L | ≤±10% |
CO | 1～5000µL/L | 1µL/L | ≤±10% |
CH4 | 1～2000µL/L | 1µL/L | ≤±10% |
C2H4 | 0.5～2000µL/L | 0.5µL/L | ≤±10% |
C2H6 | 0.5～2000µL/L | 0.5µL/L | ≤±10% |
C2H2 | 0.3～1000µL/L | 0.3µL/L | ≤±10% |
TCG總烴 | 1～8000µL/L | 1µL/L | ≤±10% |
加強型
監測氣體 | 測量范圍 | 分辨力 | 精度 |
H2 | 1～2000µL/L | 1µL/L | ≤±10% |
CO | 1～5000µL/L | 1µL/L | ≤±10% |
CH4 | 1～2000µL/L | 1µL/L | ≤±10% |
C2H4 | 0.5～2000µL/L | 0.5µL/L | ≤±10% |
C2H6 | 0.5～2000µL/L | 0.5µL/L | ≤±10% |
C2H2 | 0.3～1000µL/L | 0.3µL/L | ≤±10% |
CO2 | ≤25μL/L | 25～5000μL/L | ±10% |
H2O | 2%RH | 2～99%RH | ±10% |
TCG總烴 | 1～8000µL/L | 1µL/L | ≤±10% |
系統技術指標
項目 | 內容 | |||
1 | 系統型號 | LWS 9100 | ||
2 | 監測組分 | H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6、總烴、可配套檢測H2O、CO2 | ||
3 | 監測周期 | 最短1小時，最長30天，用戶可自行設定，默認24小時 | ||
4 | 取樣方式 | 循環取樣，無排放損失 | ||
5 | 脫氣方式 | 真空環境以及磁力攪拌 | ||
6 | 除雜方式 | 冷阱技術 | ||
7 | 進樣方式 | 平面六通閥定量進樣 | ||
8 | 分離方式 | 高性能單一色譜柱 | ||
9 | 檢測方式 | 專用單一氣敏傳感器 | ||
10 | 顯示方式 | 報表/趨勢圖/增量分析 | ||
11 | 分析診斷 | 改良三比值法、大衛三角法及立方體圖法并提供原始譜圖 | ||
12 | 報警方式 | 濃度設定、增量值報警；就地無源觸點輸出 | ||
13 | 通訊方式 | TCP/IP通訊協議 | ||
14 | 數據存儲 | 大于20年 | ||
15 | 標配載氣 | 2瓶10L高純度合成空氣，一用一備 | ||
16 | 工作電源 | AC220V±10%，50Hz | ||
17 | 標稱功率 | 1500W | ||
18 | 監測氣體 | 測量范圍 | 分辨力 | 精度 |
1） | H2 | 1～2000µL/L | 1µL/L | ≤±10% |
2） | CO | 1～5000µL/L | 1µL/L | ≤±10% |
3） | CH4 | 1～2000µL/L | 1µL/L | ≤±10% |
4） | C2H4 | 0.5～2000µL/L | 0.5µL/L | ≤±10% |
5） | C2H6 | 0.5～2000µL/L | 0.5µL/L | ≤±10% |
6） | C2H2 | 0.3～1000µL/L | 0.3µL/L | ≤±10% |
9） | 總烴 | 1～8000µL/L | 1µL/L | ≤±10% |
19 | 快速瞬變脈沖群抗擾度 | 4級，±4kV | ||
20 | 浪涌（沖擊）抗擾度 | 4級，±1.2kV | ||
21 | 抗地震能力
| 地震烈度9度地區： 地面水平加速度0.4g，地面垂直加速度0.2g | ||
地震烈度8度地區： 地面水平加速度0.25g，地面垂直加速度0.125g | ||||
地震烈度7度地區： 地面水平加速度0.2g，地面垂直加速度0.1g | ||||
22 | 環境溫度 | -40℃～＋70℃ | ||
23 | 環境濕度 | 相對濕度5～95%（無冷凝） | ||
24 | 大氣壓力 | 50kPa～110kPa | ||
25 | 防護等級 | IP56 | ||
26 | 外形尺寸 | 寬700mm×深550mm×高1100mm | ||
27 | 整機重量 | 150kg | ||
系統特點
1、 真空與超聲波電磁振蕩脫氣技術
采用的真空與超聲波電磁振蕩相結合的脫氣技術可在低真空度條件下，利用超聲波的電磁激振與溶質的真空揮發共同形成溶解氣體的循環自激，在無任何介質介入的前提下，實現變壓器油溶解氣體的快速有效分離。脫氣效率高、時間短、重復性好，避免對變壓器絕緣油的污染。
2、冷阱技術
在油色譜檢測中存在油氣對色譜柱活性物質的污染，這將嚴重影響色譜柱的分離效果，降低色譜柱使用壽命。通常采用活性劑（如活性碳等）對分離出來的故障氣體進行吸附過濾，可有效降低油氣對色譜柱污染。但活性劑的活化再生特性無法滿足在線監測系統長時期穩定運行要求。
冷阱是在一定的低溫環境下，將變壓器油C3以上有機物揮發成份實現有效冷凝，避免油氣對色譜柱的污染，并實現系統免維護要求。
3、復合色譜柱
用復合單柱取代雙柱，簡化系統結構。復合色譜柱在一定溫度環境下，可有效分離H2、CO、CH4、C2H6、C2H4、C2H2等六種故障氣體，且在不同恒溫條件下，各氣體出峰面積不變，不影響系統數據處理的捕峰條件，適用于現場安裝的變壓器油色譜在線監測裝置。復合色譜柱具有柱效率高，抗污染性能好，使用壽命長等特點。
4、氣體檢測器技術
采用集成傳感技術，敏感元件和控制電路集成在的陶瓷硅芯片上，對應設計的故障氣體受檢氣室，具有最小的死體積，可大大提高檢測靈敏度。
和FID、TCD傳感器相比，不怕中毒，壽命長。和其他非色譜檢測法對比，檢測器構造簡單，體積小巧，檢測靈敏度高。
?5、支持TCP/IP、IEC61850通信協議
氣體組分組份濃度、載氣壓力狀態、二維譜圖等數據信息可采用SV/GOOSE形式傳輸至過程層網絡，支持TCP/IP通訊協議并全面支持智能變電站基于IEC61850通信要求，可實現與其他廠商的變壓器狀態監測主IED的無縫接入。
LWS 9100系統
啟動軟件與登陸
系列客戶端軟件采用了基于權限的用戶管理機制，只有經過的用戶才能使用本系統。普通用戶只能查看系統的參數設置、瀏覽監測數據以及使用其他基本功能，只有高級用戶才具有修改系統的有關參數配置、進行用戶管理等權限，這樣在很大程度上確保了系統長期穩定、可靠地運行。
軟件界面
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故障診斷界面
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軟件特點
1、自動捕峰、分段增益：采用當前國際上實用的數學模型，實現故障特性氣體檢測曲線的自動捕峰，合理準確；對故障特性氣體檢測曲線出峰進行分段增益，可有效提高系統檢測精度。
2、算法獨到、診斷準確：依托IEC及國家電力行業變壓器油檢測國家標準（GB），融合多年的現場運行經驗，整合形成了一套算法獨到、數據準確、診斷及時的數據分析管理系統。
3、通訊穩定、安全可靠：根據變壓器油色譜在線監測系統的現場特點，設計了一套的通訊協議，數字化數據可有效、安全、長距離傳輸。
4、查詢方便：能方便查詢設備名稱、當前濃度數據、相對增長率、增長率、歷史數據等。
5、趨勢分析：根據歷史數據可自動生成趨勢圖。
6、報警值設定：可以為故障氣體濃度或產氣率設定報警注意值。
7、報表功能：可自動生成日報表、歷史數據報表。
8、故障診斷：可通過改良三比值法、立方圖和大衛三角形等多種方法進行故障判斷。
9、設定監測周期：可隨時設定試驗周期增加檢測次數，達到連續監測目的。
10、設備監控：可對油溫、柱溫、油路循環、載壓等設備運行指標進行監控。
變壓器油色譜在線監測系統組網方式
LWS 9100變壓器油色譜在線監測裝置采用的通訊協議，使數字化數據可安全、穩定的長距離傳輸。采用光纖有線通訊方式組網。并根據用戶需要定制多種通訊方式，便于用戶選擇，極大程度的方便了用戶對現場所有設備進行統一管理，便于實現智能電網的組建，符合組建大規模智能數字化電網的發展趨勢。
LWS 9100變壓器油色譜在線監測裝置通過光纖接入模式組成三級遠程油色譜在線監測裝置網絡。一個電廠或變電站可以用一臺后臺監控服務器，通過以太網方式控制多臺色譜數據采集器，每一臺色譜數據采集器可監測一臺電力變壓器。系統通過WEB方式接入局域網，局域網上的任一終端瀏覽器都可以在獲得的條件下瀏覽數據處理服務器數據庫中的監測數據和有關系統信息。
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色譜數據采集器安裝地基
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現場運行示圖
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安裝要點
1) LWS 9100一般選擇安裝在變壓器電力柜側，與電力柜同列，便于安裝、維護的位置。
2) 油循環模式：同口油循環或異口油循環
3) 采集柜與主控計算機之間數據通訊采用通訊光纜或網線連接模式
4) 主控計算機安裝在控制室已操作的位置。
5) 1套系統控制軟件可根據用戶需要最多配置32臺數據采集器。
6) 建議配置多臺變壓器油色譜在線監測系統的網絡選用獨立的主控計算機。
7) 局域網以瀏覽方式訪問主控計算機，實現遠程監控的目的。
