一種變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統的製作方法
2023-04-28 20:51:31 1
一種變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統，包括帶ARM的處理運算電路、紅外光譜發生器、光譜識別模塊、油氣分離模塊、A/D轉換模塊、電源模塊，所述紅外光譜發生器、光譜識別模塊、油氣分離模塊均設置在恆溫系統中，外光譜發生器裝置、油氣分離模塊分別連接到光譜識別模塊，所述光譜識別模塊連接到A/D轉換模塊，A/D轉換模塊連接到帶ARM的處理運算電路。能夠快速提高氣體溶度計算速度，實現達到更加高效的在線監測。
【專利說明】一種變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及電氣設備【技術領域】，具體是一種變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統。
【背景技術】
[0002]油中氣體監測技術，是通過對絕緣油中溶解氣體的測量和分析，實現了對大型變壓器內部運行狀態的在線監控，能夠及時發現和診斷其內部故障，隨時掌握設備的運行狀況，是目前被公認為最有效的變壓器監測診斷手段。通過這一手段實現變壓器的實時監測要解決的主要問題有:1、油中溶解氣體快速、徹底分離。2、氣體各組分濃度數據的準確獲取。取樣時間過長，或脫氣不徹底，都會影響監測數據的準確性。本裝置基於真空脫氣原理，可實現對油中溶解氣體的快速徹底分離，各組分氣體吸收紅外光譜效應實現氣體類別及濃度的獲取。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統，能夠快速提高氣體溶度計算速度，實現達到更加高效的在線監測。
[0004]為了達到上述設計目的，本發明採用的技術方案如下:
[0005]一種變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統，包括帶ARM的處理運算電路、紅外光譜發生器、光譜識別模塊、油氣分離模塊、A/D轉換模塊、電源模塊，所述紅外光譜發生器、光譜識別模塊、油氣分離模塊均設置在恆溫系統中，外光譜發生器裝置、油氣分離模塊分別連接到光譜識別模塊，所述光譜識別模塊連接到A/D轉換模塊，A/D轉換模塊連接到帶ARM的處理運算電路。
[0006]優選地，所述帶ARM的處理運算電路、紅外光譜發生器、光譜識別模塊、油氣分離模塊、A/D轉換模塊分別連接到電源模塊。
[0007]優選地，所述油氣分離模塊採用真空脫氣原理，在一定的溫度及壓力下液體中溶解一定數量的氣體，當溫度增加或壓力降低時，液體中溶解的氣體數量減少；反之，當溫度降低或壓力增加時，液體中溶解氣體的量會增加；在不改變液體溫度及壓力的情況下，通過設備中產生真空，將液體中的游離氣體和溶解氣體釋放出來，再通過自動排氣閥排出系統，從而將液體中的氣體脫除。
[0008]優選地，所述紅外光譜發生器提供寬帶紅外光源，經過不同的濾光片形成窄帶光，各濾光片僅允許透過一個窄帶光譜，其中心頻率與預選氣體分子的特徵吸收頻率相對應，以便激發某種氣體分子，利用某一種類的氣體對特定頻率的窄帶光吸收光譜的差異來實現氣體種類的辨別，通過不同濃度的氣體對光譜的吸收強度不同來獲取氣體濃度。
[0009]優選地，所述恆溫系統由加熱器、加熱器電源與溫控開關組成。
[0010]更優選地，其過程為:經過光譜識別模塊，對氣體中各組分的濃度進行檢測，轉換成與濃度成正比例的模擬信號，經過A/D轉換模塊進行模數轉換，送入運算電路，得到最終檢測結果。
[0011]更優選地，其具體步驟為:
[0012]I)啟動系統，並進行自檢；
[0013]2)如系統不正常則顯示故障代碼，如系統正常，則啟動恆溫加熱；
[0014]3)檢測恆溫系統中溫度是否穩定，如不穩定則重新啟動恆溫加熱，如穩定則油氣分離模塊進油；
[0015]4)通過油氣分離模塊對油進行反覆脫氣、濃縮後送入檢測室；
[0016]5)啟動紅外光譜發生器，並將其產生的光帶照射在步驟4的氣體中，通過不同濃度的氣體對光譜的吸收強度不同來獲取氣體濃度；
[0017]6)啟動光譜識別模塊，檢測步驟5中獲取的氣體濃度模擬信號；
[0018]7)通過A/D轉換模塊將模擬信號轉換成數位訊號；
[0019]8)通過帶ARM的處理運算電路對數位訊號進行處理、分析，獲得氣體濃度檢測結果O
[0020]本發明所述的變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統的有益效果是:通過運用全新測量原理的分析機制，可以大大提高油品的採樣分析速度，同時極大提高檢測精度。
[0021]採用雷射成像，利用高純度CO2雷射，可以大大提高系統測量精度及範圍，通過信號處理，可以對採集的數據進行A/D轉換，在源頭過濾各種幹擾雜波及失真數據，提供高精度樣本分析數據，最後以數字方式將處理後數據直接發送給後臺，大大提高測試精度，避免傳輸過程中由於距離等原因導致的測試誤差及幹擾，獲得真實數據。同時採樣速度也大大提高，分析效率提高了幾倍。
[0022]通過採用真空脫氣，可以大大提高脫氣效率I小時即可完成進油、脫氣、數據分析全過程，可連續進行檢測；運用全新測量原理的分析機制，可以提高氣體的檢測精度。具有高精度恆溫系統，完全可以在高溫、低溫的惡劣環境下工作，可保證系統的穩定性和數據的準確性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明所述的變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統的結構示意圖；
[0024]圖2是本發明所述的變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本發明的最佳實施方案作進一步的詳細的描述。
[0026]如圖1所示，本發明實施例所述的變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統，包括帶ARM的處理運算電路、紅外光譜發生器、光譜識別模塊、油氣分離模塊、A/D轉換模塊、電源模塊，所述紅外光譜發生器、光譜識別模塊、油氣分離模塊均設置在恆溫系統中，外光譜發生器裝置、油氣分離模塊分別連接到光譜識別模塊，所述光譜識別模塊連接到A/D轉換模塊，A/D轉換模塊連接到帶ARM的處理運算電路。
[0027]所述帶ARM的處理運算電路、紅外光譜發生器、光譜識別模塊、油氣分離模塊、A/D轉換模塊分別連接到電源模塊。
[0028]所述油氣分離模塊採用真空脫氣原理，真空脫氣的原理是依據亨利定律，在一定的溫度及壓力下液體中溶解一定數量的氣體，當溫度增加或壓力降低時，液體中溶解的氣體數量減少；反之，當溫度降低或壓力增加時，液體中溶解氣體的量會增加。在不改變液體溫度及壓力的情況下，通過設備中產生真空，將液體中的游離氣體和溶解氣體釋放出來，再通過自動排氣閥排出系統，從而將液體中的氣體脫除。
[0029]所述紅外光譜發生器提供寬帶紅外光源，經過不同的濾光片形成窄帶光。各濾光片僅允許透過一個窄帶光譜，其中心頻率與預選氣體分子的特徵吸收頻率相對應，以便激發某種氣體分子。利用某一種類的氣體對特定頻率的窄帶光吸收光譜的差異來實現氣體種類的辨別，通過不同濃度的氣體對光譜的吸收強度不同來獲取氣體濃度。
[0030]所述紅外光譜識別模塊，可以大大提高系統測量精度及範圍，通過信號處理，可以對採集的數據進行A/D轉換，在源頭過濾各種幹擾雜波及失真數據，提供高精度樣本分析數據，最後以數字方式將處理後數據直接發送給後臺，大大提高測試精度，避免傳輸過程中由於距離等原因導致的測試誤差及幹擾，獲得真實數據。同時採樣速度也大大提高，分析效率提高了幾倍。
[0031]所述恆溫系統由加熱器、加熱器電源與溫控開關組成，油氣分離模塊、紅外光譜發生器與紅外識別模塊都放在恆溫系統中。恆定的工作工作溫度使油氣分離效率，紅外識別模塊數據的穩定性得到有力保障。
[0032]所述帶ARM的處理運算電路以ARM處理器為核心，外置256M字節RAM存儲器，128M字節非易失FLASH存儲器，外圍包含Ethernet，RS232，RS485，USB, I2C及I/O輸入輸出等接口，實現數據採集、分析，以及外部通訊功能。
[0033]如圖2所示，其原理為:裝置接到開機指令後，首先系統進行自檢，啟動溫控系統進行預熱。系統穩定後，打開進油管路，變壓器依靠自身油壓經取樣口(帶三通閥)進入脫氣裝置，樣品組分經過反覆脫氣後，被濃縮在捕集器中，殘油排入油箱，然後樣品組分被迅速吹掃到測量氣室，經過光譜識別模塊，對各組分的濃度進行檢測，轉換成與濃度成正比例的模擬信號，經過A/D轉換模塊進行模數轉換，送入運算電路，得到最終檢測結果。
[0034]具體步驟為:
[0035]I)啟動系統，並進燈自檢；
[0036]2)如系統不正常則顯示故障代碼，如系統正常，則啟動恆溫加熱；
[0037]3)檢測恆溫系統中溫度是否穩定，如不穩定則重新啟動恆溫加熱，如穩定則油氣分離模塊進油；
[0038]4)通過油氣分離模塊對油進行反覆脫氣、濃縮後送入檢測室；
[0039]5)啟動紅外光譜發生器，並將其產生的光帶照射在步驟4的氣體中，通過不同濃度的氣體對光譜的吸收強度不同來獲取氣體濃度；
[0040]6)啟動光譜識別模塊，檢測步驟5中獲取的氣體濃度模擬信號；
[0041 ] 7)通過A/D轉換模塊將模擬信號轉換成數位訊號；
[0042]8)通過帶ARM的處理運算電路對數位訊號進行處理、分析，獲得氣體濃度檢測結果O
[0043]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所做的進一步詳細說明，便於該【技術領域】的技術人員能理解和應用本發明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下還可以做出若干簡單推演或替換，而不必經過創造性的勞動。因此，本領域技術人員根據本發明的揭示，對本發明做出的簡單改進都應該在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統，其特徵在於:包括帶ARM的處理運算電路、紅外光譜發生器、光譜識別模塊、油氣分離模塊、A/D轉換模塊、電源模塊，所述紅外光譜發生器、光譜識別模塊、油氣分離模塊均設置在恆溫系統中，外光譜發生器裝置、油氣分離模塊分別連接到光譜識別模塊，所述光譜識別模塊連接到A/D轉換模塊，A/D轉換模塊連接到帶ARM的處理運算電路。
2.根據權利要求1所述的變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統，其特徵在於:所述帶ARM的處理運算電路、紅外光譜發生器、光譜識別模塊、油氣分離模塊、A/D轉換模塊分別連接到電源模塊。
3.根據權利要求1所述的變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統，其特徵在於:所述油氣分離模塊採用真空脫氣原理，在一定的溫度及壓力下液體中溶解一定數量的氣體，當溫度增加或壓力降低時，液體中溶解的氣體數量減少；反之，當溫度降低或壓力增加時，液體中溶解氣體的量會增加；在不改變液體溫度及壓力的情況下，通過設備中產生真空，將液體中的游離氣體和溶解氣體釋放出來，再通過自動排氣閥排出系統，從而將液體中的氣體脫除。
4.根據權利要求1所述的變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統，其特徵在於:所述紅外光譜發生器提供寬帶紅外光源，經過不同的濾光片形成窄帶光，各濾光片僅允許透過一個窄帶光譜，其中心頻率與預選氣體分子的特徵吸收頻率相對應，以便激發某種氣體分子，利用某一種類的氣體對特定頻率的窄帶光吸收光譜的差異來實現氣體種類的辨別，通過不同濃度的氣體對光譜的吸收強度不同來獲取氣體濃度。
5.根據權利要求1所述的變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統，其特徵在於:所述恆溫系統由加熱器、加熱器電源與溫控開關組成。
6.根據權利要求1或2或3或4或5所述的變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統，其特徵在於:其過程為:經過光譜識別模塊，對氣體中各組分的濃度進行檢測，轉換成與濃度成正比例的模擬信號，經過A/D轉換模塊進行模數轉換，送入運算電路，得到最終檢測結果O
7.根據權利要求6所述的變壓器油中氣體含量在線快速檢測系統，其特徵在於:其具體步驟為: 1)啟動系統，並進行自檢； 2)如系統不正常則顯示故障代碼，如系統正常，則啟動恆溫加熱； 3)檢測恆溫系統中溫度是否穩定，如不穩定則重新啟動恆溫加熱，如穩定則油氣分離模塊進油； 4)通過油氣分離模塊對油進行反覆脫氣、濃縮後送入檢測室； 5)啟動紅外光譜發生器，並將其產生的光帶照射在步驟4的氣體中，通過不同濃度的氣體對光譜的吸收強度不同來獲取氣體濃度； 6)啟動光譜識別模塊，檢測步驟5中獲取的氣體濃度模擬信號； 7)通過A/D轉換模塊將模擬信號轉換成數位訊號； 8)通過帶ARM的處理運算電路對數位訊號進行處理、分析，獲得氣體濃度檢測結果。
【文檔編號】G01N21/3504GK104237153SQ201310224837
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月7日 優先權日:2013年6月7日
【發明者】範盛榮 申請人:恆能華工監測技術(北京)有限公司, 華中科技大學