本發(fā)明屬于精密檢測(cè)儀器領(lǐng)域，具體涉及一種變壓器油中氣體及微水在線檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

變壓器是否正常運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)電網(wǎng)的安全運(yùn)行，因此，對(duì)變壓器狀態(tài)的監(jiān)測(cè)變得尤為重要。變壓器油中溶解氣體的成分和含量能夠有效地表征變壓器內(nèi)部的故障，使得對(duì)變壓器狀態(tài)的監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)變壓器油中氣體成分和含量的研究。傳統(tǒng)的檢測(cè)手段是需要現(xiàn)場(chǎng)取樣再拿回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，檢測(cè)環(huán)節(jié)較多、檢測(cè)周期長(zhǎng)，無法實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，即對(duì)變壓器油中溶解氣體的分離及檢測(cè)技術(shù)，是變壓器故障監(jiān)測(cè)的最普遍的、最重要的技術(shù)之一，對(duì)提高變壓器故障診斷的準(zhǔn)確性和可靠性有著重要的意義。這一技術(shù)能有效地彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室油樣分析的不足，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部潛伏性故障，監(jiān)控變壓器運(yùn)行中油中氣體變化規(guī)律。

隨著油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有檢測(cè)設(shè)備主要使用的技術(shù)，包括氣相色譜法、傅里葉變換紅外光譜法、光聲光譜法等。氣相色譜法對(duì)檢測(cè)人員操作的熟練程度有著較高的要求，且分析速度受限于油氣分離的時(shí)間，基線易漂移、色譜柱易受污染、信號(hào)無法重現(xiàn)、無法采用微弱信號(hào)處理技術(shù)、檢測(cè)靈敏度低等問題導(dǎo)致這些技術(shù)僅限于檢驗(yàn)室應(yīng)用。光聲光譜法對(duì)雙原子分子(h2)無響應(yīng)，對(duì)結(jié)構(gòu)對(duì)稱分子(如c2h2等)檢測(cè)精度較低，高透過率的濾光片難以制備并且對(duì)油蒸汽污染敏感，環(huán)境適應(yīng)能力差等，所以主要用于實(shí)驗(yàn)室做相關(guān)科研用。

現(xiàn)有設(shè)備及技術(shù)的上述固有缺陷，限制了其不能準(zhǔn)確、快速地對(duì)變壓器進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的變壓器油中氣體及微水在線檢測(cè)系統(tǒng)的上述問題，經(jīng)對(duì)大量的研究和反復(fù)實(shí)驗(yàn)，我們提供了一種新的變壓器油中氣體及微水在線檢測(cè)系統(tǒng)，其采用了真空恒溫脫氣技術(shù)、冷阱技術(shù)、tdlas技術(shù)和微水檢測(cè)技術(shù)，可用于對(duì)變壓器的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下。

一種變壓器油中氣體及微水在線檢測(cè)系統(tǒng)，其包括：

油氣分離模塊，用于通過真空恒溫脫氣技術(shù)實(shí)現(xiàn)變壓器油中溶解氣體的分離，向氣體檢測(cè)模塊提供待測(cè)氣體；

微水檢測(cè)模塊，用于測(cè)定變壓器油、優(yōu)選油氣分離模塊中油路中的變壓器油中的微水含量，并將測(cè)定數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集處理模塊；

氣體檢測(cè)模塊，其包括信號(hào)模塊、激光器控制和保護(hù)模塊、激光器、吸收池、光電檢測(cè)模塊、諧波檢測(cè)模塊、濾波模塊等，用于對(duì)油氣分離模塊提供的待測(cè)氣體的各組分及濃度進(jìn)行測(cè)定，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集處理模塊。氣體檢測(cè)模塊采用tdlas技術(shù)、諧波檢測(cè)技術(shù)等進(jìn)行氣體檢測(cè)及微弱信號(hào)處理。信號(hào)模塊為激光器控制和保護(hù)模塊及諧波檢測(cè)模塊提供了信號(hào)源，使得激光器在相應(yīng)氣體特征譜線附近波長(zhǎng)調(diào)諧，光經(jīng)由吸收池被氣體選擇性吸收后，透射光由光電檢測(cè)模塊接收，經(jīng)諧波檢測(cè)模塊解調(diào)后再進(jìn)行濾波，濾波后的信號(hào)攜帶了氣體濃度的相關(guān)信息；

傳感器模塊，包含溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器等傳感器，用于對(duì)測(cè)量環(huán)境的溫度、壓力、濕度等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集處理模塊，檢測(cè)數(shù)據(jù)用于為油氣分離模塊及氣體檢測(cè)模塊數(shù)據(jù)的定標(biāo)和修正提供依據(jù)；

數(shù)據(jù)采集處理模塊，用于將氣體檢測(cè)模塊、微水檢測(cè)模塊和傳感檢測(cè)模塊得到的信號(hào)進(jìn)行采集，并對(duì)氣體檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行包括粗大誤差剔除、周期平均、平滑濾波、背景扣除、干擾扣除、特征值提取、溫度壓強(qiáng)修正、最小二乘擬合、小波變換等在內(nèi)的一系列數(shù)據(jù)處理后，得到氣體組分的濃度信息；對(duì)微水檢測(cè)模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，得到變壓器油中微水的含量；

定標(biāo)模塊，用于系統(tǒng)對(duì)氣體檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行定標(biāo)，為數(shù)據(jù)采集處理模塊的數(shù)據(jù)處理算法提供數(shù)據(jù)，以便分析處理數(shù)據(jù)，得到準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)分析判斷模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)采集處理模塊傳輸來的氣體濃度及微水含量信息，進(jìn)行變壓器故障識(shí)別；再依據(jù)《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)比如dl/t722-2014中的特征氣體法和氣體含量比值法以及故障案例等建立的故障判斷系統(tǒng)，分析判斷出變壓器的狀態(tài)信息；

信息管理模塊，用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)日常工作狀態(tài)，記錄系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)以及變壓器歷史狀態(tài)信息，用來為變壓器故障分析判斷提供依據(jù)；

通信模塊，即通信端，用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與主站端的通信，保證用戶通過主站端實(shí)時(shí)觀測(cè)變壓器的狀態(tài)信息，掌握變壓器的歷史狀態(tài)信息，為變壓器狀態(tài)檢修提供依據(jù)；

主控模塊，用于對(duì)上述各模塊進(jìn)行控制，協(xié)調(diào)上述各模塊實(shí)現(xiàn)各自功能，從而保障整個(gè)系統(tǒng)有序運(yùn)作。

主控模塊與上述這些模塊間的連接、以及上述這些模塊彼此之間的連接包括電連接和/或通信連接，而不僅僅限于電連接。通信連接包括有線連接和無線連接。比如采用無線通信連接時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于在線檢測(cè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。

在一種實(shí)施方式中，上述油氣分離模塊是一種真空恒溫油氣分離系統(tǒng)，包括：油路循環(huán)單元，脫氣室，冷阱，真空泵，電磁閥，排氣口，控制單元，其中，油路循環(huán)單元與變壓器相連，用于更新油路中的變壓器油和油樣采集；還通過電磁閥與脫氣室相連，向脫氣室中提供油樣，并將脫氣處理后的油樣送回到變壓器中；脫氣室通過電磁閥與油路循環(huán)單元相連，用于對(duì)變壓器油樣進(jìn)行真空恒溫脫氣處理、并回收油樣；還通過電磁閥與冷阱相連，脫氣室脫出的氣體經(jīng)過電磁閥、冷阱進(jìn)入后端模塊；冷阱通過電磁閥與所述脫氣室相連，用于冷凝從脫氣室中分離出來的氣體中的高沸點(diǎn)組分，避免高沸點(diǎn)組分污染后端氣體檢測(cè)模塊，影響檢測(cè)結(jié)果；真空泵通過電磁閥與冷阱和脫氣室相連，用于通過抽真空使冷阱、脫氣室內(nèi)部形成負(fù)壓，為變壓器油中溶解氣體的分離提供分離環(huán)境；排氣口是用于油氣分離環(huán)境抽真空時(shí)氣體的排出口、清洗系統(tǒng)后背景氣的排出口以及分離出的氣體完成檢測(cè)時(shí)的排出口；主控模塊與油路循環(huán)單元、真空泵、電磁閥、脫氣室、冷阱相連接，用于控制油氣分離系統(tǒng)的運(yùn)行。

上述油路循環(huán)單元包括進(jìn)油閥、進(jìn)油管道、過濾器、恒溫室、電磁閥、回油管道、油泵、回油閥。

上述油路循環(huán)單元中的恒溫室用于保障油路中的變壓器油恒溫，使油樣在預(yù)定溫度下進(jìn)入脫氣室。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，上述脫氣室上設(shè)有進(jìn)油口并通過電磁閥與進(jìn)油管道相連，設(shè)有出氣口并通過電磁閥與冷阱相連，并在底部設(shè)有出油口通過電磁閥與回油管道相連。

優(yōu)選地，脫氣室的主體為圓柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部中空，下部呈圓錐體狀。在另一種實(shí)施方式中，脫氣室主體為箱體結(jié)構(gòu)。

上述脫氣室可以設(shè)有溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器和恒溫模塊，其中溫度傳感器和壓力傳感器分別對(duì)脫氣室的環(huán)境溫度和壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)；液位傳感器用于對(duì)變壓器油的采樣量及變壓器油回流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)；恒溫模塊用于調(diào)節(jié)和控制脫氣室溫度，提供恒溫環(huán)境，利于真空恒溫脫氣。

在一種實(shí)施方式中，上述冷阱由制冷模塊和外部散熱模塊組成。

優(yōu)選地，冷阱的底部通過電磁閥和脫氣室連接，分離出來的氣體中高沸點(diǎn)組分冷卻后可通過脫氣室的出油口排出。

在一種實(shí)施方式中，上述進(jìn)油管道或者回油管道上還設(shè)有微水檢測(cè)點(diǎn)，以供微水檢測(cè)模塊來測(cè)定變壓器油中的微水含量。

上述氣體檢測(cè)模塊中的吸收池又稱氣體吸收池，是一種小容積、短光程氣體吸收池，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、抗震性強(qiáng)、檢測(cè)精度高，可適用于ppm級(jí)的痕量氣體檢測(cè)。其包括：用于將光源的光進(jìn)行準(zhǔn)直的光纖準(zhǔn)直模塊，用于對(duì)準(zhǔn)直后通過腔體氣室的光進(jìn)行聚焦、并使聚焦光出射的聚焦模塊，位于光纖準(zhǔn)直模塊和聚焦模塊之間、用于引入和排出待測(cè)氣體的腔體，其中，光纖準(zhǔn)直模塊包括光纖準(zhǔn)直器、用于調(diào)節(jié)光路的精密調(diào)光結(jié)構(gòu)、用于將精密調(diào)光結(jié)構(gòu)與腔體一端密閉固定在一起的光纖準(zhǔn)直模塊固定端，其中光纖準(zhǔn)直器的準(zhǔn)直透鏡端插入精密調(diào)光結(jié)構(gòu)的中心通孔中并固定；聚焦模塊上包括聚焦透鏡、用于固定聚焦透鏡并且與腔體另一端密閉固定在一起的聚焦模塊固定端，該聚焦透鏡的光軸與腔體氣室的中心軸線、光纖準(zhǔn)直模塊的光軸重合；腔體的兩端分別與光纖準(zhǔn)直模塊固定端和聚焦模塊固定端密閉連接，腔體的中空部分是用于容納待測(cè)氣體的氣室，準(zhǔn)直后的光束通過氣室傳輸?shù)骄劢鼓K，其側(cè)面設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，并且在氣室壁面比如在頂部設(shè)有連接孔比如螺孔和/或插孔用于安裝至少一個(gè)傳感器用來檢測(cè)氣室的溫度和壓力參數(shù)。光纖準(zhǔn)直模塊還可以包括光纖準(zhǔn)直模塊保護(hù)殼，用來罩住光纖準(zhǔn)直器、精密調(diào)光結(jié)構(gòu)、光纖準(zhǔn)直模塊固定端，保護(hù)這些部件不受外界環(huán)境及物體的影響。

在一種實(shí)施方式中，上述吸收池還包括用于固定光纖準(zhǔn)直模塊保護(hù)殼和腔體前端的第一支架，用于固定腔體后端的第二支架，第一支架和第二支架一起固定、支撐整個(gè)氣體吸收池。

本發(fā)明的變壓器油中氣體及微水在線檢測(cè)系統(tǒng)收集處理的檢測(cè)數(shù)據(jù)是變壓器實(shí)時(shí)狀態(tài)的數(shù)據(jù)，氣體、微水的檢測(cè)結(jié)果真實(shí)地反映了實(shí)時(shí)狀態(tài)的變壓器的工作情況，由于檢測(cè)結(jié)果及時(shí)、準(zhǔn)確，這對(duì)于變壓器運(yùn)行狀況的在線監(jiān)測(cè)具有重要的指導(dǎo)意義。而且該系統(tǒng)具有可進(jìn)行多組分檢測(cè)、響應(yīng)快速、檢測(cè)精度高、溫度壓強(qiáng)可修正、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變壓器油中氣體及微水在線檢測(cè)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)真空恒溫油氣分離模塊實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)氣體吸收池實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1、變壓器油中氣體及微水在線檢測(cè)系統(tǒng)；2、油氣分離模塊；22、油路循環(huán)單元；23、脫氣室；24、真空泵；25、冷阱；28(包括281-289)、電磁閥；214、排氣口；215、背景氣入口；221、進(jìn)油閥；222、進(jìn)油管道；223、過濾器；224、恒溫室；225、回油管道；226、油泵；227、回油閥；231、恒溫模塊；232、進(jìn)油口；233、液位傳感器；234,234’、溫度傳感器和/或壓力傳感器；235、出氣口；236、出油口；3、傳感器模塊；4、微水檢測(cè)模塊；5、氣體檢測(cè)模塊；51、信號(hào)模塊；52、激光器控制和保護(hù)模塊；53、激光器；54、吸收池；542、光纖準(zhǔn)直模塊；543、聚焦模塊；544、腔體；5421、光纖準(zhǔn)直器；5422、精密調(diào)光結(jié)構(gòu)；5423、光纖準(zhǔn)直模塊固定端；5424、第一支架；5425、光纖準(zhǔn)直模塊保護(hù)殼；5431、聚焦透鏡；5432、出光口；5433、聚焦模塊固定端；5434、第二支架；5441、腔體氣室；5442、進(jìn)氣口；5443、傳感器；5444、螺栓；5445、出氣口；55、光電檢測(cè)模塊；56、諧波檢測(cè)模塊；57、濾波模塊；6、數(shù)據(jù)采集處理模塊；61、數(shù)據(jù)采集模塊；62、數(shù)據(jù)處理模塊；63、氣體濃度及油中微水含量信息；7、定標(biāo)模塊；8、數(shù)據(jù)分析判斷模塊；81、故障識(shí)別體系；82、故障判斷體系；821、特征氣體法；822、氣體含量比值法；823、故障案例；83、變壓器狀態(tài)信息體系；9、信息管理模塊；10、通信模塊；11、變壓器；12、主控模塊。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式；并且附圖中所示的結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系僅僅是示意性的，并不代表實(shí)物。需要說明的是，基于本發(fā)明中的這些實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“變壓器油中氣體”和“變壓器油中溶解氣體”表示相同的意義，可以互換使用。

為描述簡(jiǎn)便起見，在本發(fā)明中有時(shí)將“變壓器油中氣體及微水在線檢測(cè)系統(tǒng)”簡(jiǎn)稱為“在線檢測(cè)系統(tǒng)”或者“系統(tǒng)1”，它們表示相同的意義，可以互換使用。

在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“油氣分離模塊”、“真空油氣分離模塊”和“真空恒溫油氣分離模塊”表示相同的意義，可以互換使用。

在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“氣體吸收池”和“吸收池”表示相同的意義，可以互換。

本文中，為描述簡(jiǎn)便起見，有時(shí)將“單元”稱為“模塊”，它們表示相同的意義，可以互換使用。

本文中，術(shù)語(yǔ)“前”表示沿著油路和氣路運(yùn)行次序或方向的上游關(guān)系，但并不意味著實(shí)際設(shè)備部件安裝操作中的位置關(guān)系或連接關(guān)系。類似地，術(shù)語(yǔ)“后”、“上”、“下”等并不構(gòu)成絕對(duì)的空間關(guān)系限制，只是一種相對(duì)的概念，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員都能夠理解的。

參見圖1，變壓器油中氣體及微水在線檢測(cè)系統(tǒng)1主要包括：油氣分離模塊2、傳感器模塊3、微水檢測(cè)模塊4、氣體檢測(cè)模塊5、數(shù)據(jù)采集處理模塊6、定標(biāo)模塊7、數(shù)據(jù)分析判斷模塊8、信息管理模塊9、通信模塊10和主控模塊12等。以下分別描述這些模塊。

真空恒溫油氣分離模塊2

參見圖2，本發(fā)明的真空恒溫油氣分離模塊2主要包括：油路循環(huán)單元22，脫氣室23，冷阱25，真空泵24，電磁閥28，排氣口214。其中

油路循環(huán)單元22與變壓器11相連，用于更新油路中的變壓器油和油樣采集；還通過電磁閥286、電磁閥287與脫氣室23相連，向脫氣室23中提供油樣，并將脫氣處理后的油樣送回到變壓器11中。油路更新能夠保障油氣分離模塊2所采集的待進(jìn)入脫氣室23的恒溫油樣是實(shí)時(shí)狀態(tài)的變壓器油，因此氣體檢測(cè)結(jié)果真實(shí)地反映了實(shí)時(shí)狀態(tài)的變壓器11的工作情況，有利于在線監(jiān)測(cè)變壓器11的運(yùn)行狀況。

油路循環(huán)單元22包括依次連接的進(jìn)油閥221、進(jìn)油管道222、過濾器223、恒溫室224、電磁閥281、回油管道225、油泵226、回油閥227。其中，油泵226用于驅(qū)使變壓器油進(jìn)行油路循環(huán)，變壓器油依靠油泵226推動(dòng)，經(jīng)進(jìn)油閥221進(jìn)入進(jìn)油管道222，經(jīng)過濾器223、恒溫室224后，通過電磁閥281進(jìn)入回油管道225，再經(jīng)回油閥227后流回到變壓器11，完成油路更新，避免采集過時(shí)油樣，保證采樣正確。其中過濾器223用于過濾變壓器油中的雜質(zhì)，避免其進(jìn)入管道及脫氣室23；恒溫室224用于對(duì)油樣加熱至預(yù)定溫度，使油樣恒溫進(jìn)到脫氣室23。

油路循環(huán)能夠保障油氣分離模塊2所采集的待進(jìn)入脫氣室23的油樣是“實(shí)時(shí)(real-time)狀態(tài)”下的變壓器油，因此氣體檢測(cè)結(jié)果真實(shí)地反映了實(shí)時(shí)狀態(tài)的變壓器11工作情況，由于檢測(cè)結(jié)果及時(shí)、準(zhǔn)確，這對(duì)于變壓器11運(yùn)行狀況的在線監(jiān)測(cè)具有重要的指導(dǎo)意義。

上述油路循環(huán)單元22中的恒溫室224用于保障油路中的變壓器油恒溫，使油樣在預(yù)定溫度下進(jìn)入脫氣室23，避免油樣與脫氣室23內(nèi)部溫度相差過大，利于油氣分離的順利進(jìn)行。

需要說明的是，油路循環(huán)單元22中的這些裝置的連接位置、順序和數(shù)量并非是固定不變的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整它們的連接位置、順序和數(shù)量，只要能實(shí)現(xiàn)油路循環(huán)單元2的功能、并且不顯著降低其工作效率即可。比如過濾器223、恒溫室224、電磁閥281、油泵226的位置、順序和數(shù)量都是可調(diào)整的。

脫氣室23通過電磁閥287與油路循環(huán)單元22相連，用于對(duì)變壓器油樣進(jìn)行真空恒溫脫氣處理、并回收油樣；還通過電磁閥282與冷阱25相連，向冷阱25提供氣體；

脫氣室23是對(duì)油樣實(shí)施真空油氣分離的裝置。脫氣室23的形狀可以是任何適合于實(shí)現(xiàn)真空下氣液分離、并利于回收殘留液體的形狀。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，脫氣室23主體為圓柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部中空，下部呈圓錐體狀。在另一種實(shí)施方式中，上述脫氣室23主體為箱體結(jié)構(gòu)。

脫氣室23上可設(shè)有進(jìn)油口232并通過電磁閥286與進(jìn)油管道222相連，設(shè)有出氣口235并通過電磁閥282與冷阱25相連，并在底部設(shè)有出油口236通過電磁閥287與回油管道225相連。

脫氣室23優(yōu)選設(shè)有溫度/壓力傳感器234,234’、液位傳感器233和恒溫模塊231，其中溫度傳感器和壓力傳感器234,234’分別對(duì)脫氣室23的環(huán)境溫度和壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)；液位傳感器233用于對(duì)變壓器油的采樣量及變壓器油回流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)；恒溫模塊231用于調(diào)節(jié)和控制脫氣室23溫度從而提供恒溫環(huán)境，利于真空恒溫脫氣。

脫氣室23優(yōu)選采用不銹鋼材質(zhì)。

冷阱25通過電磁閥282與脫氣室23相連，用于冷凝從脫氣室23中分離出來的氣體中的高沸點(diǎn)組分。冷阱25還通過電磁閥283、284、285與后續(xù)氣體檢測(cè)模塊5的吸收池54相連，以供待檢測(cè)氣體組分進(jìn)入該吸收池54。由于阻擋了分離出的氣體中高沸點(diǎn)組分，避免了對(duì)后續(xù)的氣體檢測(cè)模塊5的吸收池54造成污染而影響檢測(cè)準(zhǔn)確性。

可選地，冷阱25底部電磁閥282與脫氣室23連通以供分離出的氣體中高沸點(diǎn)組分冷凝后排出，避免影響氣體分離效率。

真空泵24通過電磁閥283、282與冷阱25和脫氣室23相連，用于通過抽真空使冷阱25、脫氣室23等內(nèi)部形成負(fù)壓，為變壓器油中溶解氣體的分離提供分離環(huán)境。

真空泵24還可通過電磁閥284、285與氣體檢測(cè)模塊5的吸收池54相連，用于使該吸收池54內(nèi)部形成負(fù)壓，以供待檢測(cè)氣體進(jìn)入該氣體吸收池54。

排氣口214是用于油氣分離環(huán)境抽真空時(shí)氣體的排出口、清洗系統(tǒng)后背景氣的排出口以及分離出的氣體完成檢測(cè)時(shí)的排出口。

油氣分離模塊2還可以包含背景氣入口215，與背景氣模塊(未圖示)相連，給氣體檢測(cè)提供背景氣。背景氣還可以用于清洗油氣分離模塊2，以減小氣體殘留所帶來的氣體檢測(cè)誤差。

真空恒溫油氣分離系統(tǒng)2的工作流程簡(jiǎn)述如下：

初始狀態(tài)，所有電磁閥28關(guān)閉，油泵226、真空泵24、冷阱25未啟動(dòng)。打開進(jìn)油閥221、電磁閥281、油泵226、回油閥227，變壓器油依靠油泵226驅(qū)動(dòng)進(jìn)入進(jìn)油管道222，經(jīng)過濾器223過濾，經(jīng)恒溫室224、電磁閥281進(jìn)入回油管道225，經(jīng)油泵226、回油閥227后回到變壓器。借此油路循環(huán)單元22完成管道中變壓器油的更新，此時(shí)采集的油樣真實(shí)地代表此刻變壓器11中變壓器油的狀況。油路循環(huán)完成后，關(guān)閉電磁閥281、油泵226。接著通過主控模塊12控制恒溫室224對(duì)其中變壓器油加熱到預(yù)定溫度，與此同時(shí)打開真空泵24、電磁閥282、電磁閥283、電磁閥285、電磁閥288，對(duì)脫氣室23、冷阱25、后端氣體檢測(cè)模塊5中的吸收池54進(jìn)行抽真空，此時(shí)可通過脫氣室23上的溫度和壓力傳感器234,234’來監(jiān)測(cè)脫氣室23的情況。抽真空完成后，打開連接背景氣模塊(未圖示)的背景氣入口215電磁閥289，通過背景氣清洗脫氣室23、冷阱25及后端氣體檢測(cè)單元的吸收池54。清洗完成后，關(guān)閉電磁閥289、電磁閥288、真空泵24、電磁閥282、電磁閥283、電磁閥285。打開冷阱25，開始制冷，直到冷阱25制冷達(dá)到預(yù)設(shè)溫度，同時(shí)控制單元12控制脫氣室23的恒溫模塊231進(jìn)行加熱，并通過溫度/壓力傳感器234,234’反饋脫氣室23的溫度。當(dāng)變壓器油加熱到預(yù)設(shè)溫度，打開電磁閥286，變壓器油依靠壓差恒溫進(jìn)入脫氣室23，液位傳感器233可監(jiān)測(cè)脫氣室23的進(jìn)油量，當(dāng)油量到達(dá)預(yù)設(shè)量時(shí)，液位傳感器233報(bào)警，關(guān)閉電磁閥286。油氣平衡后，同時(shí)確保冷阱25達(dá)到預(yù)設(shè)溫度，打開電磁閥282、電磁閥283，真空泵24、電磁閥284，脫氣處理后的氣體經(jīng)由脫氣室23的出氣口235、電磁閥282、經(jīng)冷阱25冷卻、再經(jīng)由電磁閥283、真空泵24、電磁閥284進(jìn)入氣體檢測(cè)模塊5的吸收池54，從而完成真空脫氣過程。關(guān)閉電磁閥284、真空泵24、電磁閥283、電磁閥282，后端氣體檢測(cè)模塊5可開始檢測(cè)。同時(shí)，打開電磁閥287、油泵226、將脫氣室23中的變壓器油回流到變壓器11中，可通過液位傳感器233監(jiān)測(cè)，當(dāng)回流完成后，液位傳感器233報(bào)警，關(guān)閉電磁閥287、油泵226。當(dāng)氣體檢測(cè)模塊5完成檢測(cè)后，打開真空泵24、電磁閥285、電磁閥288，將后端氣體檢測(cè)模塊5的吸收池54中氣體通過排氣口214排出，關(guān)閉電磁閥288、電磁閥285、真空泵24，油氣分離模塊2工作結(jié)束。

傳感器模塊3

傳感器模塊3包含溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器等傳感器，用于對(duì)測(cè)量環(huán)境的溫度、壓力、濕度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集處理模塊6，檢測(cè)數(shù)據(jù)用于為油氣分離模塊2及氣體檢測(cè)模塊5數(shù)據(jù)的定標(biāo)和修正提供依據(jù)。

微水檢測(cè)模塊4

微水檢測(cè)模塊4用于測(cè)定變壓器油中的微水含量，并將測(cè)定數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集處理模塊6。

優(yōu)選地，上述油路循環(huán)單元22中的進(jìn)油管道222或者回油管道225中可以設(shè)置一個(gè)微水檢測(cè)點(diǎn)228，以供微水檢測(cè)模塊來檢測(cè)油樣中微水的含量。由于所檢測(cè)的油樣是“實(shí)時(shí)狀態(tài)”下的變壓器油，因此微水檢測(cè)結(jié)果真實(shí)地反映了實(shí)時(shí)狀態(tài)的變壓器11工作情況。

氣體檢測(cè)模塊5

氣體檢測(cè)模塊5主要包括信號(hào)模塊51、激光器控制和保護(hù)模塊52、激光器53、吸收池54、光電檢測(cè)模塊55、諧波檢測(cè)模塊56、濾波模塊57等，用于對(duì)油氣分離模塊2提供的待測(cè)氣體的各組分及濃度進(jìn)行測(cè)定，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集處理模塊6。氣體檢測(cè)模塊5采用tdlas(可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜)技術(shù)、諧波檢測(cè)技術(shù)等進(jìn)行氣體檢測(cè)及微弱信號(hào)處理。信號(hào)模塊51為激光器控制和保護(hù)模塊52及諧波檢測(cè)模塊56提供了信號(hào)源，使得激光器53在相應(yīng)氣體特征譜線附近波長(zhǎng)調(diào)諧，光經(jīng)由吸收池54被氣體選擇性吸收后，透射光由光電檢測(cè)模塊55接收，經(jīng)諧波檢測(cè)模塊56解調(diào)后再進(jìn)行濾波，濾波后的信號(hào)攜帶了氣體濃度的相關(guān)信息。

參見圖3，本發(fā)明的吸收池54主要包括光纖準(zhǔn)直模塊542、聚焦模塊543、腔體544這三個(gè)部分。其中光纖準(zhǔn)直模塊542用于將光源的光進(jìn)行準(zhǔn)直后入射至腔體544的氣室5441內(nèi)，以便供氣室5441內(nèi)的待測(cè)氣體吸收。光纖準(zhǔn)直模塊542主要包括光纖準(zhǔn)直器5421、用于調(diào)節(jié)光路從而使光束與下述聚焦透鏡5431的光軸共軸的精密調(diào)光結(jié)構(gòu)5422、用于將精密調(diào)光結(jié)構(gòu)5422與腔體544一端(即前端)密閉固定在一起的光纖準(zhǔn)直模塊固定端5423。優(yōu)選地，光纖準(zhǔn)直模塊542還包括光纖準(zhǔn)直模塊保護(hù)殼5425，該保護(hù)殼5425用來罩住光纖準(zhǔn)直器5421、精密調(diào)光結(jié)構(gòu)5422、光纖準(zhǔn)直模塊固定端5423，保護(hù)這些部件不受外界環(huán)境及物體的影響。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，為了支撐整個(gè)吸收池54、保持吸收池64的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，光纖準(zhǔn)直模塊542還可以包括用于固定腔體544前端和光纖準(zhǔn)直模塊保護(hù)殼5425的第一支架5424。優(yōu)選地，光纖準(zhǔn)直器5421的準(zhǔn)直透鏡端插入精密調(diào)光結(jié)構(gòu)5422的中心通孔中并固定。

光纖準(zhǔn)直模塊固定端5423上設(shè)有中心通孔，該中心通孔中可以固定有斜窗片，用來減小光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具干擾，保證氣體檢測(cè)準(zhǔn)確性。

聚焦模塊543主要包括聚焦透鏡5431、用于固定聚焦透鏡5431并且與腔體544另一端密閉固定在一起的聚焦模塊固定端5433，該聚焦透鏡5431的光軸與腔體氣室5441中心軸線、光纖準(zhǔn)直模塊542的光軸重合。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，為了支撐整個(gè)吸收池54、保持吸收池54的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在腔體544后端還可以設(shè)置起固定作用的第二支架5434，第一支架5424和第二支架5434一起固定、支撐整個(gè)氣體吸收池。聚焦模塊固定端5433上設(shè)置有出光口5432(即聚焦透鏡出射口5432)，聚焦透鏡5431的光軸與腔體氣室5441的中心軸線、光纖準(zhǔn)直模塊542的光軸重合。

腔體544的兩端分別與光纖準(zhǔn)直模塊固定端5423和聚焦模塊固定端5433密閉連接，腔體544的中空部分是用于容納待測(cè)氣體的氣室5441，準(zhǔn)直后的光束通過氣室5441傳輸?shù)骄劢鼓K543，氣室5441側(cè)面設(shè)有進(jìn)氣口5442和出氣口5445，并且在氣室壁面合適的部位比如在頂部設(shè)有連接孔比如螺孔和/或插孔用于安裝至少一個(gè)傳感器5443、優(yōu)選兩個(gè)以上傳感器5443用來檢測(cè)氣室的溫度和壓力等參數(shù)，以便用來對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正。由于氣室5441不需要安裝用于多次反射光線的反射鏡或反射鏡組，使得氣體吸收池54結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易安裝拆卸且多次安裝拆卸并不會(huì)影響檢測(cè)精度，這種無需反射鏡或反射鏡組的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了氣體吸收池54的抗震性和環(huán)境適應(yīng)性，同時(shí)直通式、短光程的氣室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得吸收池54的氣室5441容積小，相應(yīng)地減小了氣體吸收池54的體積。這種簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)也使得氣體吸收池54的檢修維護(hù)更加方便。

氣體檢測(cè)模塊5對(duì)于變壓器油中溶解氣體的檢測(cè)精度高，可達(dá)到ppm級(jí)。

數(shù)據(jù)采集處理模塊6

數(shù)據(jù)采集處理模塊6包括數(shù)據(jù)采集模塊61、數(shù)據(jù)處理模塊62。數(shù)據(jù)采集處理模塊6包含數(shù)據(jù)采集電路，根據(jù)氣體檢測(cè)模塊5及微水檢測(cè)模塊4得到的數(shù)據(jù)特征，結(jié)合周期平均、平滑濾波、背景扣除、特征值提取、溫度壓強(qiáng)修正、最小二乘擬合、小波變換等一系列數(shù)據(jù)處理方法，完成數(shù)據(jù)處理程序的設(shè)計(jì)。并且將得到的氣體濃度及油中微水含量信息63傳送到數(shù)據(jù)分析判斷模塊8和信息管理系統(tǒng)9。

定標(biāo)模塊7

定標(biāo)模塊7用于系統(tǒng)1對(duì)氣體檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行定標(biāo)，為數(shù)據(jù)采集處理模塊8的數(shù)據(jù)處理算法提供數(shù)據(jù)，以便分析處理數(shù)據(jù)，得到準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)分析判斷模塊8

數(shù)據(jù)分析判斷模塊8主要包括故障識(shí)別體系81、故障判斷體系82、變壓器狀態(tài)信息體系83，其中故障判斷體系82的信息分析包括特征氣體法821、氣體含量比值法822、故障案例823。

數(shù)據(jù)分析判斷模塊8用于根據(jù)數(shù)據(jù)采集處理模塊6傳輸來的氣體濃度及微水含量信息，進(jìn)行變壓器故障識(shí)別；再依據(jù)《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)比如dl/t722-2014中的特征氣體法和氣體含量比值法以及故障案例等建立的故障判斷系統(tǒng)，分析判斷出變壓器11的狀態(tài)信息。

信息管理模塊9

信息管理系統(tǒng)9用于監(jiān)控系統(tǒng)1的日常工作狀態(tài)，記錄系統(tǒng)1的檢測(cè)數(shù)據(jù)及變壓器11的歷史狀態(tài)信息，為數(shù)據(jù)分析判斷模塊8提供依據(jù)，同時(shí)通過通信端10為用戶提供檢測(cè)結(jié)果，為變壓器11狀態(tài)檢修提供依據(jù)。

通信模塊10

通信模塊10，即通信端，用于完成系統(tǒng)1與主站端的通信，保證用戶通過主站端實(shí)時(shí)觀測(cè)變壓器11的狀態(tài)信息83，掌握變壓器11的歷史狀態(tài)信息，為變壓器11狀態(tài)檢修提供依據(jù)。

主控模塊12

主控模塊12屬于變壓器油中氣體及微水在線檢測(cè)系統(tǒng)1的指揮控制中心，用于對(duì)上述各模塊進(jìn)行控制，協(xié)調(diào)上述各模塊實(shí)現(xiàn)各自功能，從而保障整個(gè)系統(tǒng)1有序運(yùn)作。

主控模塊12與上述這些模塊間的連接、以及上述這些模塊彼此之間的連接包括電連接和/或通信連接，而不僅僅限于電連接。通信連接包括有線連接和無線連接。比如采用無線通信連接時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于在線檢測(cè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。

本發(fā)明所提供的系統(tǒng)1能夠?qū)ψ儔浩饔椭袣怏w進(jìn)行多組分實(shí)時(shí)檢測(cè)和分析，并對(duì)變壓器油中微水含量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器11狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，具有多組分檢測(cè)、響應(yīng)快速、檢測(cè)精度高、可對(duì)溫度壓強(qiáng)進(jìn)行修正等優(yōu)點(diǎn)，可以為變壓器11狀態(tài)維修提供可靠的依據(jù)。

需說明的是，在本文中的術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。

以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明專利的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明專利進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明專利各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。