220KV主变油色谱在线监测系统概述

220KV主变油色谱在线监测系统概述1.1 规定用途
是用于电力变压器油中溶解气体的在线分析与故障诊断，适用于 110kV 及以上电压等级的电力变压器、电弧炉变压器、电抗器以及互感器等油浸式高压设备。

220KV主变油色谱在线监测系统概述1.2 相关标准
本设备引用下列标准，通过引用标准中的相关条文构成本标准的条文。由此规定了本设备的技术要求、验收规则、检验方法、适用范围、包装要求、标志、运输及储存。
（ 1 ）GB1094 － 1996 电力变压器
（ 2 ）GB2536 － 1990 变压器油
（ 3 ）GB7597 － 1987 电力用油取样方法
（ 4 ）GB/T507 － 1986 绝缘油介电强度测定法
（ 5 ）GB/T7601 － 1987 运行中变压器油水分测定法
（ 6 ）GB/T14542 － 93 运行中变压器油的维护管理规定
（ 7 ）DL/T 596 － 1996 （ 2005 复审） 电力设备预防性试验规程
（ 8 ）DL/T 572 － 1995 （ 2005 复审） 电力变压器运行规程
（ 9 ）GB /T 7252 — 2001 变压器油中溶解气体分析和判断导则
（ 10 ）GB/T17623 － 1998 绝缘油中溶解气体组份含量的气相色谱测定法
（ 11 ）GB/T 2423 － 2001 电工电子产品环境试验
（ 12 ）GB/T 17626 － 1998 电磁兼容试验和测量技术
（ 13 ）GB/T 13384 － 1992 机电产品包装通用技术要求
（ 14 ）GB190 — 1990 危险货物包装标志
（ 15 ）GB5099 － 1994 钢质无缝气瓶
（ 16 ）GB/T 9361 － 1988 计算站场地安全要求
（ 17 ）GB 4943 － 2001 信息技术设备的安全
（ 18 ）GB/T 2887 － 2000 电子计算机场地通用规范
（ 19 ）GB 4208 － 1993 外壳防护等级（ IP 代码）
220KV主变油色谱在线监测系统概述1.3 安全规程
从事本设备的安装、投入运行、操作、维护和修理的所有人员
◆ 必须有相应的专业资格。
◆ 必须严格遵守各项使用说明。
◆ 不要在数据处理服务器上玩电子游戏、浏览网页。
◆ 不要在数据处理服务器上任意安装软件，避免不必要的冲突。
违章操作或错误使用可能导致：
◆ 降低设备的使用寿命和监测精度。
◆ 损坏本设备和用户的其他设备。
◆ 造成严重的或致命的伤害。

220KV主变油色谱在线监测系统概述第二章 简介

可实现自动定量循环清洗、进油、油气分离、样品分析、数据处理、实时报警；快速地在线监测变压器等油浸式电力高压设备的油中溶解故障气体的含量及其增长率，并通过故障诊断专家系统早期预报设备故障隐患信息，避免设备事故，减少重大损失，提高设备运行的可靠性。该系统作为油色谱在线监测领域的新一代产品，将为电力变压器实现在线远程 DGA 分析提供稳定可靠的解决方案，是电力系统状态检修制度实施的有力保障。

是结合了本公司在电力色谱自动全脱气装置运行中近十年的成功经验，并总结国内外油色谱在线监测的优缺点，倾心打造而成。该系统保持了我公司产品向来所具有的稳定性、可靠性、准确性等方面的优势：
♦ 在线检测H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H2、C2H6的浓度及增长率；
♦ 定量清洗循环取样方式，真实地反应变压器油中溶解气体状态；
♦ 油气分离安全可靠，不污染，排放和不排放变压器油可由用户自己选择；
♦ 采用复合色谱柱，提高气体组分的分离度；
♦ 采用进口特制的检测器 ，提高烃类气体的检测灵敏度；
♦ 高稳定性、高精度气体检测技术，误差范围为 ± 10% ，优于离线色谱± 30%的指标；
♦ 成熟可靠的通信方式，采用标准网络协议，支持远程数据传输；
♦ 数据采集可靠性高，采用过采样技术 Δ－∑模数转换器，24 位分辨率，自动校准；
♦ 多样的数据显示及查询方式，提供报表和趋势图，历史数据存储寿命为 10 年；
♦ 环境适应能力强，成功应用于高寒、高温、高湿度、高海拔地区；
♦ 抗干扰性能高，电磁兼容性能满足 GB/T17626 与 IEC61000 标准 ；
♦ 提供有两级报警功能，报警信号可远传；
♦ 开放的数据库，可接入电力系统局域网；
此外，采用了模块化设计，高性能嵌入式处理器的应用使色谱在线监测系统更加稳定可靠，并具有下列特点：
♦ 更快的分析周期，*小监测周期为 40-60 分钟，可由用户自行设置，推荐检测周期为 24 检测一次；
♦ 油气分离速度快，仅需 10 分钟左右，采用特殊的环境适应技术，消除温、湿度变化对气体分配系数的影响；
♦分析后的油样采用脱气和缓冲处理技术，消除回注变压器本体的油样中夹杂的气泡，多层隔离式回注油（返油）技术，优良保证载气不会带进变压器本体中；
♦ C2H2 *低检测限可达 0.3 μ L/L ；
♦ 采用双回路多模式恒温控制，控温精度达 ± 0.1 ℃ ，设备配有自动恒温工业空调；
♦ 采用嵌入式处理器控制系统，将油气分离、数据采集、色谱分析、浓度计算、数据报警、设备状态监控等多功能集于一体，不会出现数据丢失等情况，大大提高了系统的可靠性和稳定性；
♦ 功能接口电路采用光耦隔离设计，进一步提高系统抗干扰性能；
♦ 采用基于 RS-485 的总线标准，可实现全数字、远程数据传输、控制和参数设置；
♦ 加强系统故障诊断功能，提供改良三比值法、大卫三角法和立方体图示法，给出诊断结果 ；
♦ 加强系统自检，增加远程维护功能，提供设备异常事件报警；
♦ 可扩展性高，可便捷的与其它监测装置集成；
♦ 系统结构紧凑，安装维护简便，操作人性化；
220KV主变油色谱在线监测系统概述2.1 组成
由现场监测单元、主控室单元及监控软件组成。现场监测单元即色谱数据采集装置由油样循环采集单元、油气分离单元、气体检测单元 、数据采集单元、现场控制处理单元、通讯控制单元及辅助单元组成。其中辅助单元包括置于色谱数据采集器内的载气，变压器接口、油管及通信电缆等。
其组成示意图如图 2.1 、图 2.2 所示：

图 2.1 组成示意图

图 2.2 实物照片
2.2 工作原理
工作时，先利用油样采集单元进行油路循环，处理连接管道的死油，再进行油样定量；油气分离单元快速分离油中溶解气体输送到六通阀的定量管内并自动进样； 在载气推动下，样气经过色谱柱分离，顺序进入气体检测器；数据采集单元完成 AD 数据的转换和采集，嵌入式处理单元对采集到的数据进行存储、计算和分析，并通过 RS485接口将数据上传至数据处理服务器（安装在主控室），*后由监测与预警软件进行数据处理和故障分析。如图 2.3 所示

图 2.3 原理示意图
2.3 主要技术参数

2.4 在线监测网络
通过用户的 MIS 系统远端显示监测界面、数据查询、参数设置等现场具备的全部功能。采用有线接入方式：一个电厂或变电站可以用一台数据处理服务器，通过 RS485 总线控制多台色谱数据采集器，每一台色谱数据采集器可监测一台电力变压器 。

2.5 配置

第三章 硬件安装前准备工作
在确定安装前请确认以下准备工作（确定的安装方案）已完成：
♦ 选择合适的取油口及回油口
♦ 选择合适的色谱数据采集装置安装位置，安装基础平台已施工完毕
♦ 选择合适的色谱数据采集装置工作电源
♦ 选择合适的色谱数据服务器(安装位置)
♦ 确定数据处理服务器与色谱数据采集装置的配置
3.1 选择合适的取油口及回油口
从变压器中取油、对油进行分析，然后把油送回到变压器中。取油口和回油口的选择对于油中溶解气体的准确分析是非常重要的。选择合适的取油口及回油口通常包括以下内容：
3.1.1 确定取油口和回油口的位置
我们推荐从变压器的下部取油，把实验室人员的取油口改装后使用，一次采样结束后在采样阀回油口回油。取油口位置的油应该能够充分代表变压器中的油。如图 3.1所示

图 3.1 连接图

3.1.2 确定取油口和回油口规格参数
需确定取油口、回油口、接口阀门的类型、接口阀门螺纹规格及阀门高度等主要参数，并正确估算取油回油口与色谱数据采集装置安装位置的距离，以便厂方加工相应的转接阀门并附带足够长度的油管。
3.2 选择合适的色谱数据采集装置安装位置
3.2.1 色谱数据采集装置安装位置的确定
选择色谱数据采集装置的安装位置时，应该考虑以下方面：
① 色谱数据采集装置应该安装在不影响变压器维护和不影响其它工作的位置。
② 色谱数据采集装置前后两侧应预留 1.0 米的空间，以便用于色谱数据采集器的安装与维护 ，其正面（带指示灯面）应面向巡检通道。
③ 色谱数据采集装置安装位置应尽量接近取油口和回油口的位置。色谱数据采集装置安装位置确定后应正确估算取油口、回油口与安装位置的距离。
④ 色谱数据采集器安装位置附近应有 AC220V 电源。
3.2.2 安装基础平台施工
如图 3.2 所示，进行安装基础平台施工。

图 3.2 基础平台示意图
3.3 选择合适的色谱数据采集装置工作电源
使用交流 220V 电源，功耗为 1000W 。安装前需确定电源控制柜与色谱数据采集装置间的距离。
3.4 选择合适的数据处理服务器安装位置
数据处理服务器建议安装在变电站主控室或电厂的电气控制室内（预留交流 220V 电源及通信线通道）。数据处理服务器外型满足 19″工业机箱标准，可直接在预留空位的 19″标准工业控制屏柜上安装。如无备用，则需要加装 19″标准工业控制屏柜。该屏柜需要另行定购。

3.5 确定数据处理服务器与色谱数据采集装置的配置
数据处理服务器与色谱数据采集器有不同的配置方案，一台数据处理服务器可以带一台色谱数据采集装置，也可以带多台色谱数据采集装置（*多16台）；如下图所示

                                          图 3.4 系统监测电力变压器一对多连接图
3.6用户信息
请用户提供下列信息，包括用户基本信息表和变压器基本信息表，这将有助于今后服务以及发生问题时的及时准确处理。

第四章 硬件安装
是高紧密系统集成的仪器，无论是否在保修期内，用户*好不要随意拆装仪器，以免造成不必要的麻烦。在进行安装工作前，须仔细阅读和理解本章节的全部内容，这对顺利完成安装过程非常重要。
4.1 安装所需设备
4 .1.1 仪器部件
① 色谱数据采集装置：外形尺寸： 600 （宽） × 1100 （高） × 520 （深） mm ；
② 数据处理服务器： 外形尺寸： 440（宽） × 180 （高） × 421 （深） mm ；
4.1.2 色谱数据采集装置附件
1、 8 升标准载气瓶（带有一套减压阀），内装 12MPa 高纯合成空气；
2、 通信电缆
3 、电源电缆
4、接地线
5、气路不锈钢管
6、取样接口阀
7、附加不锈钢管
8、防护管
9、保温管
4.1.3 数据处理服务器附件
① 数据服务器电源电缆
② 显示器
③ 显示器通讯电缆
④ 显示器电源电缆
⑤ 键盘
⑥ 鼠标
⑦ 打印机（为附加定购设备），按合同订购
4.1.4 仪器监控软件
仪器监控软件、操作系统、安装程序已安装到服务器。
4.1.5 仪器使用手册
用户使用手册一份，本手册包含安全提示、系统简介、硬件安装指导、软件操作指南及运行维护注意事项五部分内容。
4.2 安装流程
为了保证安装工作的顺利进行，确保变压器色谱在线监测系统的正常运行，避免在安装过程中出现不必要的麻烦和损失，必须严格按照下面安装流程进行施工。
4.2.1 开箱检查
当收到厂方发运的货品后，应当面检查是否有因运输造成的包装损坏，并核对货品件数，入库保存。待厂方安装人员到场后及时开箱检查。检查内容包括：
① 核对所发货物与发货清单上所列设备、部件的规格、数量是否一致；
② 详细检查是否有因运输而造成的设备损坏；
③ 如果有任何与销售订单内容不符或损坏的情况发生，请立即与上海来扬电气科技有限公司技术工程部联系。

4.2.2 线缆铺设
4.2.2.1 通信电缆/ 光缆铺设
数据处理服务器安装在主控室内，色谱数据采集装置安装在变压器现场，采用有线方式进行数据传输，互相之间通过 RS485 通信。因此，在安装时需要敷设一条铠装屏蔽通信电缆，长度根据实际距离而定。
4.2.2.2 电源电缆铺设
色谱数据采集装置使用 220V 交流电源，需在现场电源控制柜与色谱数据采集装置间铺设一条电源电缆。
4.2.2.3 接地线铺设
为确保色谱数据采集装置有效接地，色谱数据采集装置机柜与有效接地点之间应有接地线联接。接地电缆采用两端压接镀锡铜鼻子的铜铰线，截面积不小于 4mm 2 ；接地导体采用截面 48mm 2 ，厚度 4mm 的扁钢。
4.2.3 设备安装
4.2.3.1 机架固定
在设备安装方案确定的安装基础平台上安装机架。
4.2.3.2 色谱数据采集装置安装
将色谱数据采集装置机柜直接安装在机架上。
4.2.3.3 数据处理服务器安装
数据处理服务器是一个标准的 19″工业机箱，安装地点在变电站或电厂的电气控制室内，安装位置选择一组预留的控制屏。
4.2.3.4 取油回油管安装
4.2.3.4.1 取油回油管走向确定
按照变压器本体上取油回油阀门的位置及朝向，根据捷径、美观的原则确定取油回油管走向。

4.2.3.4.2 防护管铺设
按照确定的取油回油管走向，将变压器本体底层油池内的鹅卵石清理出能埋入φ50防护管的通道，铺入所需防护管。

4.2.3.4.3 取油回油接口阀安装
安装取油回油阀时，先旋下取油回油口螺帽，更换新的耐油密封圈，按照取油样的方法，用一空桶或其他容器接废油，旋松取油嘴，让油样从取油口流出，流量调至适中，迅速旋上接口阀直至压紧密封圈。接口阀如下图

4.2.3.4.4 油管铺设
1、油管加穿中空保温管。
2、将已加装保温管的油管穿入防护管，按预铺防护管的走向铺设油管。
4.2.3.4.5 油管连接
将取油回油接口阀上预留口与已铺设油管对接。
4.2.3.4.6 取油回油管充放油、及取回油管接入设备
为防止在油管加穿中空保温管时杂物进入油管，应进行取油回油管充放油操作。
1 、逆时针旋松接口阀侧面放油螺栓。
2 、让油样较快速地从油管流出，直至流出的油样无气泡时马上与色谱数据采集装置进出油管接口对接。
4.2.3.4.7 取油回油管安装后检漏
取油回油管在完成变压器侧和监测设备安装及油管对接后，用观察油是否渗漏的方法检查油管各连接点是否存在泄漏。
（1）将变压器和设备所有连接的接口处用布或纸擦干净。
（2）1-2 小时后观察，接口处无油迹视作不漏。

4.2.3.5 气路安装
工程安装时气路安装仅指载气瓶至内箱主机载气入口之间的安装及检查。
4.2.3.5.1 载气安装
1、卸除载气气瓶保护帽。
快速开启、关闭载气瓶开关阀（间隔约1秒），以冲洗载气气瓶接口。
3、将载气瓶放置在机柜内，用抱篐将载气瓶固定。
4.2.3.5.2 减压阀安装
1、将减压阀安装在气瓶上。
2、将载气连接管安装在减压阀上。
3、确定减压阀已关阀。
4、开启气瓶开关阀至全开。
5、快速开启关闭减压阀，以冲洗载气管路。
6、将载气连接管接入载气入口。
4.2.3.5.3 载气回路检漏
1、开启载气减压阀至 0.5MPa ， 5 分钟后关闭减压阀，关闭气瓶开关阀。

2、观察减压阀高压侧及低压侧压力表读数，30 分钟，压力表读数不变视作不漏。
4.2.3.6 电气连接
打开电源线端子前盖板，由专业人员按图 4.1 所示将色谱数据采集装置、数据处理服务器的电源、通信线路进行连接。
              
                 图 4.1 色谱数据采集装置、数据服务器端子排列图
4.2.3.6.1 数据处理服务器电源电缆连接
数据处理服务器电源电缆是一条铠装电缆，此电缆既可以作为通讯线连接到数据服务器，也可以作为电源线连接到电源插座上。
4.2.3.6.2 色谱数据采集装置电源电缆连接
色谱数据采集器电源电缆是一条 2×1.5 的电源线，将现场交流 220V 电源连接到色谱数据采集装置机柜内的电源开关的上部端子上，连接好后需要对连接进行一次*检查，以保证连接的正确性。

4.2.3.6.3 接地线连接
接地线通过螺栓连接将色谱数据采集装置与有效接地点可靠相连。
4.2.3.6.4 通信电缆连接
根据图 4.1 通信接线定义，将相应通信接插件对接。

4.2.3.7 系统加电
在确认电气连接正确无误后，分别给数据处理服务器和色谱数据采集装置接入 220V交流电源 。
系统加电后，应仔细观察有无异常情况，色谱数据采集装置控制面板上电源指示灯应有正常指示。
4.2.3.8 监控软件安装
系统加电后，为了能够进行功能测试，在数据处理服务器上安装监控软件。

第五章 软件简介
1、客户端软件 V 2 . 0 . 3 ， 考虑到多用户、远程在线监测等应用特点，采用了面向对象的设计方式和 B/S 的架构体系，使系统具有良好的扩展性和重用性，并具有零客户端安装等特点。
2、本软件运行于已安装微软 NT/2000/2003 等服务器版操作系统，并配 置了信息服务 (IIS) ，版本为 5.0 以上。通过本软件，可以实时监测系统数据、浏览历史数据以及查看服务器端及本地谱图数据，并可在获得授权时对系统参数进行修改。
3、本软件很好地满足了变压器设备在线状态检修的需要，实现了数据分析、数据显示、实时监测、报表、参数设置等功能。本系统运行于网络环境下，提供了友好的用户界面，操作简单，维护方便。
具体特点如下：
1、融合了全面的测量设备，提供了全面、丰富的测量内容本系统采用了多方位的测量设备，提供了对多种气体组分、微水（可选）、环境温度、载压等指标的测量，丰富了测量内容，给用户提供了多样化的信息。
2、采用准确、可靠的智能谱峰识别技术色谱单元中采用一种全新的谱峰识别算法，能不*依赖于保留时间识别出峰的位置和峰的高度。解决了保留时间的变化对峰的识别和测量精度的影响。
3、故障诊断算法*、实用采用改良三比值法、大卫三角法及立方体图示法和改良三比值法、大卫三角法及立方体图示法专家系统，该系统故障诊断准确率高，故障分类有效。
4、采用温度补偿技术，提高了测量结果的准确性、合理性本系统考虑了温度对气体组分浓度的影响，系统内部采用了温度补偿技术。系统运行安全可靠采用了基于权限的用户管理，使系统具有很强的针对性，同时使系统用户管理更富有人性化。
5、强大的平台支撑软件运行于目前流行的微软 .平台，安全、稳定，具有较强的可扩展性。数据显示生动形象，报表实用、美观用户界面友好，操作方便。
配置要求：
硬件运行环境
1、CPU ：G540
2、内存： 金士顿2G
3、显示卡：标准 VGA 256 色显示模式以上 （推荐 SVGA 16 位色以上显示模式 ）
4、显示器：支持分辨率 1024 X 768 及其以上
5、支持 TCP/IP 协议的网络接口卡
6、软件运行环境 IE 浏览器 5.0 及以上
7、服务器端配置   Windows 2000/ XP/2003 等操作系统平台
8、Microsoft SQL Server2000 （ SP4 ）企业版数据库
9、信息服务 (IIS) ，版本 5.0 及以上
10、Microsoft .Framework2.
11、软件系统的相关设置由上海来扬电气科技有限公司现场安装、调试人员负责，就具体电压等级、保护方式等内容根据现场实际情况进行设定。

概述   

实施电力变压器故障诊断，对于提高整个电力系统安全运行的可靠性是非常必要的。变压器存在局部过热或局部放电，故障部位的绝缘油或固体绝缘物将会分解出小分烃类气体（如CH4、C2H6、C2H4、C2H2等）和其他气体（如H2、CO等）。上述每种气体在油中的浓度和油中可燃气体的总浓度（TCG）均可作为变压器设备内部故障诊断的指标。

一直以来，油中溶解气体采用气相色谱分析法作为故障诊断的常用方法来判断㓎油类电力设备的运行状况。其主要优点是能够提供油中溶解的各种故障气体浓度的定量分析。但其操作过程复杂，需要大量熟练的专业人员进行跟踪检测分析。另外，为了使气相色谱能够稳定的工作，需要较长的准备时间（一般需要提前通载气使气流稳定），从而导致较高的运行管理费用。随着我国电力向大电网，大机组，高容量，高电压等级的迅猛发展，对关键电力设备运行状态的实时把握提出越来越高的技术要求，变压器油色谱在线监测从本质上改变了传统的变压器油监测方式，不但提高了企业管理运行效率，也有效保障了变压器运行的可靠性。

严格以国际电工委员会（IEC）标准及中国电力行业变压器油监测国家标准（GB）为研发依据，在传统色谱分析技术基础上经过不断的研究和完善，严格以国际电工委员会标准及中国电力行业变压器油监测国家标准为试验研发依据，结合国际色谱分析技术新成果，吸收国内外油色谱在线监测装置的现场运行经验，研究开发的新一代油色谱在线监测装置产品。可同时进行单氢、多组份、全组份油中溶解故障气体的监测：如氢气(H2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)。自动、快速地在线监测变压器等油浸式电力高压设备的油中溶解故障气体的含量及其增长率，并通过故障诊断专家系统早期预报设备故障隐患信息，避免设备事故，提高设备运行的可靠性。并通过对故障特性气体的分析诊断，及时捕捉变压器故障信息，科学指导变压器等油浸式电力高压设备运行检修。避免事故发生，减少重大损失，大程度的提高了设备运行的可靠性。广泛适用于电力行业110KV及以上电压等级的电力变压器，电弧炉变压器，电抗器以及互感器等油㓎式高压设备的运行状态监测。

原文链接：http://www.shhlydl.com/shlydqkj02-Article-3031736/