热导池传感器在线监测原理.docVIP

1　在线监测原理 基于燃料电池技术的变压器油气在线监测系统，主要监测油中小分子气体H2，及少量CO、C2H2、微量C2H4等气体的综合体积分数及其时、日变化趋势，以判断变压器的运行状态。其原理如图1，反映变压器早期故障的油中小分子特征气体H2、CO、C2H2和C2H4等，在不同气体的压力差作用下透过选择性气体渗透膜进入传感器电化学气体检测器 燃料电池 内，与氧气反应产生一个与气体体积分数成比例的电信号，经数字化处理后，得到气体综合体积分数及时、日变化率。故障气体和氧气作为反应的燃料，无需其他试剂或材料。根据气体渗透膜对各气体的选择透过性，变压器油中气体气相色谱分析体积分数与油气在线监测值φ的近似关系为：φ＝φ H2 ×100%+φ CO ×18%+φ C2H2 ×8%+φ C2H4 ×1.5% 2　在线监测系统组成及功能 　　深圳供电局 500 kV 深圳站3号、4号主变压器为三相变压器组，共有6台 525/242/34.5 kV，250/250/53.5 MVA单相变压器。分两期对3号、4号主变压器安装在线监测装置组成油气在线监测网络系统，主要由安装在变压器本体上的6台智能传送器 Ti 、2台通信控制器 Ci-4 和装于主控室的1台通信控制器 Ci-C 、1台计算机组成，系统总体结构如图2。该系统从加拿大引进，有近30 a 的运行历史，使用中不断进行改进，传感器的使用寿命在10 a 以上，系统各主要部分的组成及功能如下。 图2　深圳变电站3号、4号主变压器油气监测系统示意图 　　传感器为无源元件，无转动部件，外壳用黄铜制成，整体呈圆柱形结构，开口端为公制螺纹接头，经黄铜安装接头安装在变压器本体阀门上。变压器油中气体H2、CO、C2H2和C2H4选择性透过传感器开口端内的气体渗透膜，进入传感器电化学气体检测器，化学反应所需氧气经传感器尾部透氧孔进入。传感器通过热敏电阻产生信号作用于智能传送器外壳上的加热器补偿因电化学反应的温度效应。传感器内部的信号通过尾部的插入式信号电缆接头传送至I/O模块。 　　I/O模块提供一个可调节电源向智能传送器供电。智能传送器通过I/0模块的通信控制电路和通信控制器 Ci-4 进行通信。I/O模块通过一个36针插头与CPU模块相连。 　　CPU模块内有一台微处理机，内置在线监测软件，自动控制智能传送器运行。运行中，液晶显示屏上滚动显示监测气体体积分数值、气体体积分数时变化率和日变化率、日期和时间、报警信息。CPU模块内置存储器自动更新、保存近期监测气体数据及智能传送器运行和定期自检信息。单台智能传送器对变压器进行油气在线监测，可用便携式计算机通过CPU模块背面的通信接口定期下载智能传送器中数据。多台智能器联网运行时，网络中每台智能传送器中的数据可自动下载至主控室计算机。 2.2　通信控制器 　　通信控制器 Ci-4或Ci-C 主要用来连接1～4台智能传送器进行远程通信。3号、4号主变压器在线监测网络共有6台智能传送器，用2台带显示功能的Ci-4连接，再与主控室不带显示功能的Ci-C及计算机进行远程通信。 2.3　在线监测网络主控软件 　　变压器油气在线监测网络主控软件由主控模块、网络设置模块、数据库数据清除模块和数据库修复模块组成，运行于 Windows 3.1 及以上系统环境中，联网方便，界面直观，易操作。 　　主控模块是在线监测网络主控软件的核心。在变电站主控室计算机上，通过主控模块的网络监测窗口，对网络中每台智能传送器进行连续监测，自动下载各智能传送器气体监测数据、仪器运行状态监测数据的响应故障报警信息。主控模块具有在离线和在线运行状态下对网络中各台智能传送器的历史监测数据、历史事件数据、历史服务数据进行分析的功能。并能对网络中各台智能传送器气体体积分数及时日变化率、传感器温度、加热器温度和功率、维修参数等历史监测数据进行十分直观的列表和图形分析，易于掌握设备气体体积分数及时日变化率的变化趋势和监测仪器自身的运行状态。 　　网络设置模块用于对在线监测网络参数如监测设备名址、数据通信传输速度、软件口令等进行设置。数据库数据清除模块用作清除网络计算机专用数据库中不再需要的历史数据，释放存储空间，保存网络必威体育精装版监测数据。数据库修复模块可自动修复损坏的数据库。 3　在线监测系统安装和运行 　　智能传送器 传感器 要选择安装在变压器油流畅通、运行温度适宜且易于维护的部位，使在线监测数据真实反映设备内部运行状况。实际应用中，传感器必须水平安装并使其渗透膜始终处于正压状态，必须避免拆装使传感器渗透膜处于负压状态，以防损坏传感器；安装时应注意法兰接头、焊缝间的密封，防止渗漏油，影响主设备运行；智能传送器、通信控制器、计算机间的通信共地和电源接地也应特别注意，并采取良好的通信抗干扰措施，否则可能导致通信障碍，影响