变压器色谱在线监测系统及其关键技术

　　1引言

　　变压器是电力系统的主要设备之一， 保证变压器的安全可靠运行， 对提高电力系统的供电可靠性具有十分重要的意义。 变压器油中溶解气体色谱分析的在线监测方法是基于油中溶解气体分析理论，它直接在现场实现油色谱的定时在线智能化监测与故障诊断，不仅可以及时掌握变压器的运行状况，发现和跟踪存在的潜伏性故障， 并且可以及时根据专家系统对运行工况自动进行诊断。

　　从变压器安全可靠运行的重要性与变压器油色谱在线监测装置的性价比来看， 采用在线监测装置在技术和经上有显著的优势， 既提高了变电站运行的管理水平， 又可为状态检修体系奠定基础。 因此， 变压器油中溶解气体在线监测及故障诊断装置的应用具有重要的现实意义和实用价值。 本文中介绍了现有的几种在线监测方法， 并以宁波某公司生产的 MGA2000-6 型变压器油色谱在线监测系统为例， 说明变压器色谱在线监测系统的原理及结构方式。

　　2 变压器在线监测方法

　　从检测机理上讲， 现有油中气体检测产品大都采用以下三种方法。

　　(1)气相色谱法。色谱气体检测原理是通过色谱柱中的固定相对不同气体组分的亲和力不同，在载气推动下，经过充分的交换，不同组分得到了分离，经分离后的气体通过检测转换成电信号，经 A/D 采集后获得气体组分的色谱出峰图。 根据组分峰高或面积进行浓度定量分析。 大部分变压器产品的在线监测都采用气相色谱法，但这种方法具有需要消耗载气、对环境温度很敏感以及色谱柱进样周期较长的缺点。

　　(2)阵列式气敏传感器法。

　　采用由多个气敏传感器组成的阵列， 由于不同传感器对不同气体的敏感度不同， 而气体传感器的交叉敏感是其复杂的非线性关系， 采用神经网络结构进行反复的离线训练可以建立各气体组分浓度与传感器阵列响应的对应关系， 消除交叉敏感的影响，从而不需要对混合气体进行分离，就能实现对各种气体浓度的在线监测。 其主缺点是传感器漂移的累积误差对测量结果有很大的影响;训练过程(即标定过程)复杂，一般需要几十到一百多个样本。

　　(3)红外光谱法。

　　红外光谱气体检测原理是基于气体分子吸收红外光的吸光度定律(比耳定律，Beer’s Law)，吸光度与气体浓度以及光程具有线性关系。 由光谱扫描获得吸光度并通过吸光度定律计算可得到气体的浓度。 这种方法具有扫描速度快、测量精度高的特点，但其有价格昂贵。精密光学器件维护量大、检测所需气样较多(至少要 100mL)以及对油蒸汽和湿度敏感等缺点。