李思玨 ，韓 強(qiáng) ，陳云雷

（1.東華大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，上海 201620；2.上海岡村家具物流設(shè)備有限公司，上海 200062）

220 kV變壓器油中氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

李思玨1，韓 強(qiáng)1，陳云雷2

（1.東華大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，上海 201620；2.上海岡村家具物流設(shè)備有限公司，上海 200062）

該文介紹了基于氧化鋯和紅外光譜檢測(cè)器的220 kV變壓器油中氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在標(biāo)定試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變壓器油中溶解的7種特征氣體組分含量的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而滿足了對(duì)電力變壓器工作狀態(tài)診斷分析的需求。

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；油中溶解氣體分析；油浸變壓器；檢測(cè)器；數(shù)據(jù)處理

我國(guó)是電網(wǎng)大國(guó)，電網(wǎng)即將進(jìn)入“智能化”時(shí)代，對(duì)變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求，為此基于油中氣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的變壓器絕緣性能監(jiān)測(cè)擁有廣闊的應(yīng)用前景。由于油中溶解氣體分析不受外界電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響，且能夠在無(wú)需停電的情況下進(jìn)行，已經(jīng)成為診斷油浸高壓電力變壓器早期故障及預(yù)防災(zāi)難性事故的有效方法之一。

目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)能夠在線監(jiān)測(cè)變壓器油中7種特征氣體組分，即 H2，CH4，C2H6，C2H4，C2H2，CO，CO2。然而，大多數(shù)分析工具仍依托于實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀，而大多數(shù)油中氣體監(jiān)測(cè)儀與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，檢測(cè)范圍小、測(cè)量精度低，且很難達(dá)到在線監(jiān)測(cè)的要求。隨著在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，變壓器油中氣在線監(jiān)測(cè)必將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[1]。

在此，采用自主設(shè)計(jì)的氧化鋯檢測(cè)器和CO2紅外光譜檢測(cè)器，結(jié)合計(jì)算機(jī)軟、硬件與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套基于氣相色譜法的變壓器油中氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)標(biāo)定試驗(yàn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器油中氣組分的實(shí)時(shí)分析，以及對(duì)電力變壓器的故障預(yù)估和變壓器運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)判。

1 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體架構(gòu)

由于變壓器油中氣在線監(jiān)測(cè)裝置涉及分析化學(xué)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和精密機(jī)械等多個(gè)學(xué)科，因此系統(tǒng)的復(fù)雜度較高。根據(jù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)的方法，以發(fā)揮其調(diào)試簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)周期短的特點(diǎn)。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 220 kV油中氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)Fig.1 Overall structure of on-line monitoring system for dissolved gasses in 220 kV

220 kV油中氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由混合氣樣品制備單元、檢測(cè)器氣路單元、嵌入式控制單元和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理單元構(gòu)成。

混合氣樣品制備單元主要由定容積頂空油缸（200 mL）、定量注油裝置和脫氣裝置組成。脫氣采用恒溫（50℃）攪拌脫氣法。檢測(cè)器氣路單元由不銹鋼氣管、恒壓閥和六通閥等元件構(gòu)成，完成載氣N2和混合氣向檢測(cè)器機(jī)構(gòu)的輸送，以及檢測(cè)后廢氣的排出。系統(tǒng)采用紅外光譜檢測(cè)器檢測(cè)CO2氣體濃度，氧化鋯檢測(cè)器檢測(cè)混合氣中H2和烴類氣體的濃度。

嵌入式控制單元負(fù)責(zé)系統(tǒng)中檢測(cè)器、油缸和色譜柱箱的恒溫控制（溫度控制精度±0.5℃），紅外檢測(cè)器的數(shù)據(jù)采集，脫氣裝置的油量定量控制和混合樣品氣體的脫出，系統(tǒng)中各閥門(mén)的控制時(shí)序和與上位計(jì)算機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊工作。采用ARM9高速處理器STM32F103，保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

上位機(jī)數(shù)據(jù)處理單元采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、PCI接口的信號(hào)采集卡和色譜工作站軟件，對(duì)氧化鋯檢測(cè)器信號(hào)進(jìn)行提取，通過(guò)串行通訊接口實(shí)現(xiàn)Modbus總線通訊，獲取CO2濃度的數(shù)據(jù)。利用VC++軟件編程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的人機(jī)界面、混合氣組分的分析，以及電力變壓器狀態(tài)的評(píng)估及預(yù)判。

2 變壓器油中氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

變壓器油中氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)準(zhǔn)確性，主要依靠嵌入式控制單元和高精度的檢測(cè)器。嵌入式控制單元實(shí)現(xiàn)油中氣脫氣、輸送、檢測(cè)及控制系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)，對(duì)高精度的檢測(cè)器信號(hào)進(jìn)行處理，為檢測(cè)器提供適合的工作條件。檢測(cè)器是精確檢測(cè)混合氣體成分的基礎(chǔ)。

2.1 嵌入式控制單元

嵌入式控制單元，主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中機(jī)構(gòu)與處理器之間各種信息的雙向互通，為油中氣組分分析的準(zhǔn)確提供基礎(chǔ)。其具體功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 嵌入式控制單元結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of emnedded control unit

嵌入式控制單元中，處理器采用ARM9系列STM32F103ZET6作為MCU，控制、協(xié)調(diào)各模塊運(yùn)作，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)，并與上位機(jī)進(jìn)行通信。STM32F103ZET6是基于ARM Cortex-M3核心的32位微控制器，有512 kB片內(nèi)Flash，64 kB片內(nèi)RAM，最高72 MHz工作頻率。

CO2檢測(cè)信號(hào)、Pt100溫度采集、油缸油量和脫氣量的檢測(cè)與MCU之間通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行信息傳輸。A/D轉(zhuǎn)換采用8通道14位精度元器件Max 125，轉(zhuǎn)換速率16 kHz。MCU與工控機(jī)通過(guò)232接口連接，采用Modbus總線協(xié)議將嵌入式控制單元中的變壓器油監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信息及狀態(tài)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的HMI中實(shí)時(shí)顯示。

系統(tǒng)中氧化鋯檢測(cè)器、色譜柱箱和定容頂空油缸的溫度控制，由MCU通過(guò)溫度閉環(huán)系統(tǒng)及相關(guān)PID算法實(shí)現(xiàn)，能夠保證工作溫度的控制精度。定容頂空油缸脫氣裝置的油量、脫氣量信息通過(guò)傳感器及轉(zhuǎn)換電路被送入A/D，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送至MCU；MCU根據(jù)相關(guān)信息經(jīng)過(guò)計(jì)算處理后控制相應(yīng)閥門(mén)的開(kāi)、關(guān)、開(kāi)度狀態(tài)，以保證恒定油量的脫氣量，確保變壓器油中氣組分分析的準(zhǔn)確。

由于系統(tǒng)中檢測(cè)油中氣各組分高濃度范圍，所對(duì)應(yīng)的氧化鋯檢測(cè)器輸出電壓信號(hào)的峰值，超出了PCI信號(hào)采集卡的量程。因此，使用檢測(cè)器輸出峰值轉(zhuǎn)換單元，將氣體組分高濃度區(qū)間的輸出電壓信號(hào)進(jìn)行衰減。嵌入式控制單元控制峰值轉(zhuǎn)換單元，依據(jù)峰值電壓的區(qū)間控制所需的衰減系數(shù)，A/D轉(zhuǎn)換對(duì)檢測(cè)器的輸出電壓峰值進(jìn)行采集。

2.2 檢測(cè)器設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的檢測(cè)器能夠在線監(jiān)測(cè)裝置流出組分及其變化。被測(cè)組分以氣態(tài)分子和載氣分子的混合狀態(tài)經(jīng)色譜柱流出，使用相關(guān)裝置或方法將混合氣態(tài)的組分濃度轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的電信號(hào)，信號(hào)的大小與組分的量成正比。檢測(cè)器通常由傳感器和檢測(cè)電路構(gòu)成，工作環(huán)境條件要求恒溫、恒壓等。變壓器油中氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要通過(guò)氧化鋯檢測(cè)器和紅外檢測(cè)器來(lái)完成對(duì)油中氣混合組分的成分含量分析。

2.2.1 氧化鋯檢測(cè)器設(shè)計(jì)

利用H2，CH4，C2H6，C2H4，C2H2，CO在穩(wěn)定的氧化鋯固體電解質(zhì)原電池中，能夠發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的特性，將氧化鋯原電池作為本裝置的檢測(cè)器。同時(shí)，采用與被測(cè)樣品氣體中主要組分相同的超純氣體作為載氣，在此以純度為 （體積分?jǐn)?shù)）99.999%的高純N2作為載氣。在恒定溫度700℃下，檢測(cè)器輸出本底電動(dòng)勢(shì)與各組分氣體濃度成比例關(guān)系。

氧化鋯檢測(cè)器固體電解質(zhì)由ZrO2和Y2O3構(gòu)成，呈一端封閉的試管結(jié)構(gòu)，管長(zhǎng)90 mm，內(nèi)徑6 mm，壁厚1 mm。鋯管的內(nèi)外壁涂有Pt電極，鋯管內(nèi)部與空氣相通，為參比半電池；外部與待測(cè)氣體相通，為測(cè)量半電池。如圖3所示，整個(gè)鋯管插入陶瓷管內(nèi)，陶瓷管外為加熱爐裝置，爐中裝有Pt100溫度傳感器。電阻加熱絲和Pt100構(gòu)成了溫度控制系統(tǒng)的傳感和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在MCU中采用恒溫控制算法，使加熱爐內(nèi)溫度長(zhǎng)期穩(wěn)定在700℃，從而保證氧化鋯輸出電動(dòng)勢(shì)以衣氣體組分成分濃度測(cè)量的準(zhǔn)確性。

圖3 氧化鋯檢測(cè)器結(jié)構(gòu)示意Fig.3 Structure of zirconia detector

2.2.2 CO2紅外檢測(cè)器設(shè)計(jì)

CO2紅外檢測(cè)器主要根據(jù)紅外吸收原理工作。氣體的吸收光譜會(huì)隨物質(zhì)的不同而存在差異，不同氣體分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致對(duì)不同波長(zhǎng)紅外輻射的吸收程度也不同。

CO2紅外檢測(cè)器選用PYS3228TC G2/G20紅外氣體傳感器與IRL715紅外光源配套工作。紅外氣體傳感器上有2個(gè)濾光片，其中一個(gè)通道只允許CO2分子能夠吸收的波長(zhǎng)4.26 μm的紅外光通過(guò)，所以到達(dá)此通道的光強(qiáng)反映出CO2的濃度；通過(guò)另一個(gè)4.00 μm濾光片通道的光強(qiáng)則反映了氣室內(nèi)除CO2以外的其它混合氣體濃度的變化情況[2]。CO2檢測(cè)器結(jié)構(gòu)如圖4所示[2]。

圖4 CO2檢測(cè)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig.4 Internal structure of CO2infrared detector

對(duì)紅外光源施加周期為1 s，占空比為40%的直流脈沖信號(hào)，將混合氣體從進(jìn)氣口送入氣室。紅外檢測(cè)器將CO2濃度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，通過(guò)信號(hào)前置電路將與CO2濃度相關(guān)的電信號(hào)放大、濾波，發(fā)送至A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；在MCU中進(jìn)行數(shù)字濾波后，利用現(xiàn)場(chǎng)總線將CO2濃度量發(fā)送至上位機(jī)，使用油中氣濃度分析軟件得到CO2氣體濃度。

2.3 系統(tǒng)的控制策略

在油中氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，氧化鋯檢測(cè)器、色譜柱和定容頂空脫氣油缸均要求在恒定的溫度下工作，精確的溫度控制可以保證油中氣各組分氣體濃度測(cè)量的準(zhǔn)確性。在溫控系統(tǒng)中，先將檢測(cè)器爐、色譜柱箱和油缸的溫度由PT100轉(zhuǎn)換成相關(guān)的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)字化發(fā)送至MCU，然后與預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)溫度值進(jìn)行比較，將得到的差值信號(hào)經(jīng)過(guò)一定的計(jì)算獲得相應(yīng)的控制值，再將控制量放大發(fā)送至雙向可控硅，用以分配加熱絲上的電能。重復(fù)上述過(guò)程，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的目的。

按差值信號(hào)的PID計(jì)算控制量的方法是目前應(yīng)用最為廣泛的一種溫度控制方法。利用STM32F103進(jìn)行數(shù)字PID運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果以雙向可控硅導(dǎo)通角脈沖信號(hào)的形式輸出，控制可控硅在一個(gè)交流電周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間，保證加熱絲得到維持控制對(duì)象溫度所需的電能。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)器爐、色譜柱箱、脫氣頂空油缸進(jìn)行恒溫控制。在溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試過(guò)程中，借助實(shí)驗(yàn)的方法確定系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。利用軟件計(jì)算系統(tǒng)傳遞函數(shù)的參數(shù)和PID控制參數(shù)Kp，Ki，Kd，通過(guò)計(jì)算和試驗(yàn)初步確定了檢測(cè)器爐的PID控制參數(shù)，即Kp=5，Ki=30，Kd=7。 將該控制參數(shù)代入數(shù)字PID運(yùn)算公式，對(duì)反應(yīng)爐爐溫進(jìn)行PID控制，設(shè)定目標(biāo)溫度為700℃。從室溫開(kāi)始加熱，90 s后爐溫趨近目標(biāo)溫度，溫度最終穩(wěn)定在700℃±0.5℃，滿足檢測(cè)器對(duì)混合氣組分的濃度進(jìn)行檢測(cè)的條件。

3 變壓器油中氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在線監(jiān)測(cè)裝置中，CO2紅外檢測(cè)器的數(shù)據(jù)經(jīng)前置放大、濾波及A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入MCU，利用現(xiàn)場(chǎng)總線通訊發(fā)送至上位機(jī)。在線監(jiān)測(cè)裝置中，氧化鋯檢測(cè)器的使用涉及到氣相色譜法檢測(cè)氣體組分含量，即所需檢測(cè)的 H2，CH4，C2H6，C2H4，C2H2，CO 這 6 種氣體，使用計(jì)算機(jī)PCI采集卡和色譜分析軟件對(duì)混合氣組分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理，給出定量、定性分析的結(jié)果。

色譜分析軟件具備數(shù)據(jù)采集，色譜峰檢測(cè)，保留時(shí)間測(cè)定，峰面積的計(jì)算與打印，定性、定量結(jié)果等功能。變壓器油中氣在線監(jiān)測(cè)軟件包含了色譜分析軟件功能和CO2濃度計(jì)算功能。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖5所示。

通過(guò)色譜分析軟件功能獲得的 H2，CH4，C2H6，C2H4，C2H2，CO混合氣組分濃度的原始數(shù)據(jù)和經(jīng)MCU傳輸?shù)缴衔粰C(jī)的CO2濃度的原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)油中氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件處理，得到組分濃度數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可供后續(xù)分析處理變壓器狀態(tài)時(shí)使用。

圖5 220 kV變壓器油中氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)Fig.5 Software structure of on-line monitoring system for dissolved gasses in 220 kV

4 標(biāo)定試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

使用標(biāo)準(zhǔn)氣樣進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，確定了高、低濃度文件的區(qū)間。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氣樣進(jìn)行多次檢測(cè)試驗(yàn)后，獲得標(biāo)樣文件。在此，以氣體組分中CH4氣體的高、低濃度標(biāo)樣文件為例進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，其氣體濃度以及對(duì)應(yīng)的峰高如表1所示。7種組分氣體的高、低濃度標(biāo)樣文件可參考文獻(xiàn)[3]。由上位機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件對(duì)高、低濃度文件進(jìn)行智能選擇。

表1 CH4氣體濃度與其對(duì)應(yīng)的峰高Tab.1 Peak height and concentration of CH4gas

根據(jù) 7 種組分氣體中 H2，CH4，C2H2，C2H4，C2H65種氣體的濃度標(biāo)定試驗(yàn)文件數(shù)據(jù)繪制分段線性曲線，如圖6所示；根據(jù)CO和CO2數(shù)據(jù)繪制的分段線性曲線分別如圖7和圖8所示。

圖6 5種氣體濃度標(biāo)定試驗(yàn)文件數(shù)據(jù)Fig.6 Five gas concentration calibration test file data

圖7 CO氣體濃度標(biāo)定試驗(yàn)文件數(shù)據(jù)Fig.7 CO gas concentration calibration test file data

圖8 CO2氣體濃度與其對(duì)應(yīng)的峰高折線Fig.8 Line diagram of peak height and concentration of CO2gas

油中氣組分氣體濃度依據(jù)標(biāo)定試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用分段一次線性擬合，坐標(biāo)軸上的相鄰兩點(diǎn)由于間隔小、線性變化不大，故簡(jiǎn)化為直線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

5 標(biāo)準(zhǔn)氣樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)

使用制備的標(biāo)準(zhǔn)樣氣對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，確定軟件數(shù)據(jù)處理方式的合理性并對(duì)擬合曲線的精度進(jìn)行檢驗(yàn)。用多組不同濃度標(biāo)準(zhǔn)氣體對(duì)裝置進(jìn)行多次試驗(yàn)，表2和表3為其中2組試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

利用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理算法，依據(jù)被測(cè)氣體組分濃度相關(guān)的對(duì)應(yīng)峰高（即檢測(cè)器的電壓值），合理地選擇所生成標(biāo)定試驗(yàn)數(shù)據(jù)的濃度區(qū)間，進(jìn)而利用改變相比/頂空氣相色譜法測(cè)定變壓器油中氣體的分配常數(shù)公式換算出氣體濃度[4]，該公式為

式中：Ki為奧斯特瓦爾德系數(shù)；Vs，Vi分別為50℃下氣體積和油體積；i為油中氣的不同組分；Cisi為油中氣不同組分氣相濃度。

以CH4的參數(shù)選擇程序?yàn)槔?，先判斷被測(cè)氣體低濃度峰高值是否大于低濃度標(biāo)準(zhǔn)峰高最大值，若不大于，則選擇被測(cè)氣體低濃度文件中數(shù)據(jù)進(jìn)行濃度換算處理，否則選擇被測(cè)氣體高濃度文件中數(shù)據(jù)。將換算得到的CH4氣體峰高值和濃度值，代入油樣濃度換算公式，計(jì)算出油樣中溶解的CH4氣體含量X［1］。計(jì)算所得的氣樣中CH4濃度值和油樣中CH4濃度值都將被保存，用以后續(xù)計(jì)算、分析。

表2 1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)氣體試驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.2 Experiment data of No.1 standard gas

表3 2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)氣體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.3 Experiment data of No.2 standard gas

一般情況下，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[5]允許的誤差范圍是檢測(cè)器測(cè)量所得誤差均在±0.5%之內(nèi)。

由表2、表3可知，當(dāng)氣體濃度較低時(shí)，相對(duì)誤差比較大，對(duì)這樣的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)利用相對(duì)誤差比較精度是不合理的。因此，根據(jù)行業(yè)要求，在低濃度時(shí)測(cè)量誤差不得超過(guò)±10-6，經(jīng)過(guò)計(jì)算測(cè)量誤差H2為0.02 mg·m-3，CH4為 0.14 mg·m-3，C2H6為 0.03 mg·m-3，C2H4為 0.31 mg·m-3，C2H2為 0.2 mg·m-3，CO 為 0.24 mg·m-3，CO2為 0.65 mg·m-3，符合行業(yè)要求。 故所設(shè)計(jì)的氧化鋯檢測(cè)器測(cè)量精度符合標(biāo)準(zhǔn)。在高濃度時(shí)，氧化鋯檢測(cè)器測(cè)得數(shù)據(jù)精度高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，完全能夠滿足要求。

6 結(jié)語(yǔ)

在分析傳統(tǒng)油中氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成、工作原理以及原有功能的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了油中氣在線監(jiān)測(cè)裝置。利用氧化鋯檢測(cè)器及CO2紅外檢測(cè)器，經(jīng)由Modbus通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于油中氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。同時(shí)，根據(jù)選定的控制策略實(shí)現(xiàn)了高精度的溫度控制（±0.5℃）。設(shè)計(jì)了一套上位機(jī)監(jiān)測(cè)軟件。該軟件擁有良好的人機(jī)交互界面，方便用戶修改數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。為變壓器油中氣測(cè)量提供了方便可靠的方法。

[1] 羅治強(qiáng)，董昱，胡凡超.2008年國(guó)家電網(wǎng)運(yùn)行情況分析[J].中國(guó)電力，2009，42（5）：8-12.

[2] 陳云雷，韓強(qiáng).變壓器油中CO2氣體的檢測(cè)及相關(guān)數(shù)據(jù)處理[J].儀表技術(shù)與傳感器，2014，44（3）：71-72.

[3] 陳云雷.變壓器油中氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[D].上海：東華大學(xué)，2014.

[4] 趙景紅，王海龍，劉文民，等.改變相比/頂空氣相色譜法測(cè)定變壓器油中溶解氣體的分配常數(shù)[J].色譜，2004，26（5）：193-196

[5]Q/GDW 540.2—2010變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置檢驗(yàn)規(guī)范 第二部分：變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置[S].國(guó)家電網(wǎng)公司.2011.

On-line Monitoring System for Dissolved Gasses in 220 kV Transformer Oil

LI Si-jue1，HAN Qiang1，CHEN Yun-lei2
（1.College of Mechanical Engineering，Donghua University，Shanghai 201620，China；2.Shanghai Okamura Furniture and Logisitic System Co.，Ltd.，Shanghai 200062，China）

The on-line monitoring system of 220 kV transformer oil based on zirconia detector and CO2infrared detector is introduced.On the basis of the calibration test，it has realized the on-line real-time monitoring of seven characteristic gas’s content.Thus，it can accomplish the diagnostic analysis of transformer’s working state.

on-line monitoring system；dissolved gas analysis（DGA）；oil transformer；detector；data processing

TP277；TM411

B

1001-9944（2017）08-0060-05

10.19557/j.cnki.1001-9944.2017.08.015

2017-01-20；

2017-05-29

李思玨（1995—），男，在讀本科生，研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化、傳感器；韓強(qiáng)（1971—），男，博士，副教授，研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化集成控制技術(shù)、機(jī)械電子、智能化檢測(cè)與控制等。