一种变压器油中气体含量在线快速检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种变压器油中气体含量在线快速检测系统，包括带ARM的处理运算电路、红外光谱发生器、光谱识别模块、油气分离模块、A/D转换模块、电源模块，所述红外光谱发生器、光谱识别模块、油气分离模块均设置在恒温系统中，外光谱发生器装置、油气分离模块分别连接到光谱识别模块，所述光谱识别模块连接到A/D转换模块，A/D转换模块连接到带ARM的处理运算电路。能够快速提高气体溶度计算速度，实现达到更加高效的在线监测。
【专利说明】一种变压器油中气体含量在线快速检测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及电气设备【技术领域】，具体是一种变压器油中气体含量在线快速检测系统。
【背景技术】
[0002]油中气体监测技术，是通过对绝缘油中溶解气体的测量和分析，实现了对大型变压器内部运行状态的在线监控，能够及时发现和诊断其内部故障，随时掌握设备的运行状况，是目前被公认为最有效的变压器监测诊断手段。通过这一手段实现变压器的实时监测要解决的主要问题有:1、油中溶解气体快速、彻底分离。2、气体各组分浓度数据的准确获取。取样时间过长，或脱气不彻底，都会影响监测数据的准确性。本装置基于真空脱气原理，可实现对油中溶解气体的快速彻底分离，各组分气体吸收红外光谱效应实现气体类别及浓度的获取。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种变压器油中气体含量在线快速检测系统，能够快速提高气体溶度计算速度，实现达到更加高效的在线监测。
[0004]为了达到上述设计目的，本发明采用的技术方案如下:
[0005]一种变压器油中气体含量在线快速检测系统，包括带ARM的处理运算电路、红外光谱发生器、光谱识别模块、油气分离模块、A/D转换模块、电源模块，所述红外光谱发生器、光谱识别模块、油气分离模块均设置在恒温系统中，外光谱发生器装置、油气分离模块分别连接到光谱识别模块，所述光谱识别模块连接到A/D转换模块，A/D转换模块连接到带ARM的处理运算电路。
[0006]优选地，所述带ARM的处理运算电路、红外光谱发生器、光谱识别模块、油气分离模块、A/D转换模块分别连接到电源模块。
[0007]优选地，所述油气分离模块采用真空脱气原理，在一定的温度及压力下液体中溶解一定数量的气体，当温度增加或压力降低时，液体中溶解的气体数量减少；反之，当温度降低或压力增加时，液体中溶解气体的量会增加；在不改变液体温度及压力的情况下，通过设备中产生真空，将液体中的游离气体和溶解气体释放出来，再通过自动排气阀排出系统，从而将液体中的气体脱除。
[0008]优选地，所述红外光谱发生器提供宽带红外光源，经过不同的滤光片形成窄带光，各滤光片仅允许透过一个窄带光谱，其中心频率与预选气体分子的特征吸收频率相对应，以便激发某种气体分子，利用某一种类的气体对特定频率的窄带光吸收光谱的差异来实现气体种类的辨别，通过不同浓度的气体对光谱的吸收强度不同来获取气体浓度。
[0009]优选地，所述恒温系统由加热器、加热器电源与温控开关组成。
[0010]更优选地，其过程为:经过光谱识别模块，对气体中各组分的浓度进行检测，转换成与浓度成正比例的模拟信号，经过A/D转换模块进行模数转换，送入运算电路，得到最终检测结果。
[0011]更优选地，其具体步骤为:
[0012]I)启动系统，并进行自检；
[0013]2)如系统不正常则显示故障代码，如系统正常，则启动恒温加热；
[0014]3)检测恒温系统中温度是否稳定，如不稳定则重新启动恒温加热，如稳定则油气分离模块进油；
[0015]4)通过油气分离模块对油进行反复脱气、浓缩后送入检测室；
[0016]5)启动红外光谱发生器，并将其产生的光带照射在步骤4的气体中，通过不同浓度的气体对光谱的吸收强度不同来获取气体浓度；
[0017]6)启动光谱识别模块，检测步骤5中获取的气体浓度模拟信号；
[0018]7)通过A/D转换模块将模拟信号转换成数字信号；
[0019]8)通过带ARM的处理运算电路对数字信号进行处理、分析，获得气体浓度检测结果O
[0020]本发明所述的变压器油中气体含量在线快速检测系统的有益效果是:通过运用全新测量原理的分析机制，可以大大提高油品的采样分析速度，同时极大提高检测精度。
[0021]采用激光成像，利用高纯度CO2激光，可以大大提高系统测量精度及范围，通过信号处理，可以对采集的数据进行A/D转换，在源头过滤各种干扰杂波及失真数据，提供高精度样本分析数据，最后以数字方式将处理后数据直接发送给后台，大大提高测试精度，避免传输过程中由于距离等原因导致的测试误差及干扰，获得真实数据。同时采样速度也大大提高，分析效率提高了几倍。
[0022]通过采用真空脱气，可以大大提高脱气效率I小时即可完成进油、脱气、数据分析全过程，可连续进行检测；运用全新测量原理的分析机制，可以提高气体的检测精度。具有高精度恒温系统，完全可以在高温、低温的恶劣环境下工作，可保证系统的稳定性和数据的准确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明所述的变压器油中气体含量在线快速检测系统的结构示意图；
[0024]图2是本发明所述的变压器油中气体含量在线快速检测系统的流程图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明的最佳实施方案作进一步的详细的描述。
[0026]如图1所示，本发明实施例所述的变压器油中气体含量在线快速检测系统，包括带ARM的处理运算电路、红外光谱发生器、光谱识别模块、油气分离模块、A/D转换模块、电源模块，所述红外光谱发生器、光谱识别模块、油气分离模块均设置在恒温系统中，外光谱发生器装置、油气分离模块分别连接到光谱识别模块，所述光谱识别模块连接到A/D转换模块，A/D转换模块连接到带ARM的处理运算电路。
[0027]所述带ARM的处理运算电路、红外光谱发生器、光谱识别模块、油气分离模块、A/D转换模块分别连接到电源模块。
[0028]所述油气分离模块采用真空脱气原理，真空脱气的原理是依据亨利定律，在一定的温度及压力下液体中溶解一定数量的气体，当温度增加或压力降低时，液体中溶解的气体数量减少；反之，当温度降低或压力增加时，液体中溶解气体的量会增加。在不改变液体温度及压力的情况下，通过设备中产生真空，将液体中的游离气体和溶解气体释放出来，再通过自动排气阀排出系统，从而将液体中的气体脱除。
[0029]所述红外光谱发生器提供宽带红外光源，经过不同的滤光片形成窄带光。各滤光片仅允许透过一个窄带光谱，其中心频率与预选气体分子的特征吸收频率相对应，以便激发某种气体分子。利用某一种类的气体对特定频率的窄带光吸收光谱的差异来实现气体种类的辨别，通过不同浓度的气体对光谱的吸收强度不同来获取气体浓度。
[0030]所述红外光谱识别模块，可以大大提高系统测量精度及范围，通过信号处理，可以对采集的数据进行A/D转换，在源头过滤各种干扰杂波及失真数据，提供高精度样本分析数据，最后以数字方式将处理后数据直接发送给后台，大大提高测试精度，避免传输过程中由于距离等原因导致的测试误差及干扰，获得真实数据。同时采样速度也大大提高，分析效率提高了几倍。
[0031]所述恒温系统由加热器、加热器电源与温控开关组成，油气分离模块、红外光谱发生器与红外识别模块都放在恒温系统中。恒定的工作工作温度使油气分离效率，红外识别模块数据的稳定性得到有力保障。
[0032]所述带ARM的处理运算电路以ARM处理器为核心，外置256M字节RAM存储器，128M字节非易失FLASH存储器，外围包含Ethernet，RS232，RS485，USB, I2C及I/O输入输出等接口，实现数据采集、分析，以及外部通讯功能。
[0033]如图2所示，其原理为:装置接到开机指令后，首先系统进行自检，启动温控系统进行预热。系统稳定后，打开进油管路，变压器依靠自身油压经取样口(带三通阀)进入脱气装置，样品组分经过反复脱气后，被浓缩在捕集器中，残油排入油箱，然后样品组分被迅速吹扫到测量气室，经过光谱识别模块，对各组分的浓度进行检测，转换成与浓度成正比例的模拟信号，经过A/D转换模块进行模数转换，送入运算电路，得到最终检测结果。
[0034]具体步骤为:
[0035]I)启动系统，并进灯自检；
[0036]2)如系统不正常则显示故障代码，如系统正常，则启动恒温加热；
[0037]3)检测恒温系统中温度是否稳定，如不稳定则重新启动恒温加热，如稳定则油气分离模块进油；
[0038]4)通过油气分离模块对油进行反复脱气、浓缩后送入检测室；
[0039]5)启动红外光谱发生器，并将其产生的光带照射在步骤4的气体中，通过不同浓度的气体对光谱的吸收强度不同来获取气体浓度；
[0040]6)启动光谱识别模块，检测步骤5中获取的气体浓度模拟信号；
[0041 ] 7)通过A/D转换模块将模拟信号转换成数字信号；
[0042]8)通过带ARM的处理运算电路对数字信号进行处理、分析，获得气体浓度检测结果O
[0043]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，便于该【技术领域】的技术人员能理解和应用本发明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下还可以做出若干简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种变压器油中气体含量在线快速检测系统，其特征在于:包括带ARM的处理运算电路、红外光谱发生器、光谱识别模块、油气分离模块、A/D转换模块、电源模块，所述红外光谱发生器、光谱识别模块、油气分离模块均设置在恒温系统中，外光谱发生器装置、油气分离模块分别连接到光谱识别模块，所述光谱识别模块连接到A/D转换模块，A/D转换模块连接到带ARM的处理运算电路。
2.根据权利要求1所述的变压器油中气体含量在线快速检测系统，其特征在于:所述带ARM的处理运算电路、红外光谱发生器、光谱识别模块、油气分离模块、A/D转换模块分别连接到电源模块。
3.根据权利要求1所述的变压器油中气体含量在线快速检测系统，其特征在于:所述油气分离模块采用真空脱气原理，在一定的温度及压力下液体中溶解一定数量的气体，当温度增加或压力降低时，液体中溶解的气体数量减少；反之，当温度降低或压力增加时，液体中溶解气体的量会增加；在不改变液体温度及压力的情况下，通过设备中产生真空，将液体中的游离气体和溶解气体释放出来，再通过自动排气阀排出系统，从而将液体中的气体脱除。
4.根据权利要求1所述的变压器油中气体含量在线快速检测系统，其特征在于:所述红外光谱发生器提供宽带红外光源，经过不同的滤光片形成窄带光，各滤光片仅允许透过一个窄带光谱，其中心频率与预选气体分子的特征吸收频率相对应，以便激发某种气体分子，利用某一种类的气体对特定频率的窄带光吸收光谱的差异来实现气体种类的辨别，通过不同浓度的气体对光谱的吸收强度不同来获取气体浓度。
5.根据权利要求1所述的变压器油中气体含量在线快速检测系统，其特征在于:所述恒温系统由加热器、加热器电源与温控开关组成。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的变压器油中气体含量在线快速检测系统，其特征在于:其过程为:经过光谱识别模块，对气体中各组分的浓度进行检测，转换成与浓度成正比例的模拟信号，经过A/D转换模块进行模数转换，送入运算电路，得到最终检测结果O
7.根据权利要求6所述的变压器油中气体含量在线快速检测系统，其特征在于:其具体步骤为: 1)启动系统，并进行自检； 2)如系统不正常则显示故障代码，如系统正常，则启动恒温加热； 3)检测恒温系统中温度是否稳定，如不稳定则重新启动恒温加热，如稳定则油气分离模块进油； 4)通过油气分离模块对油进行反复脱气、浓缩后送入检测室； 5)启动红外光谱发生器，并将其产生的光带照射在步骤4的气体中，通过不同浓度的气体对光谱的吸收强度不同来获取气体浓度； 6)启动光谱识别模块，检测步骤5中获取的气体浓度模拟信号； 7)通过A/D转换模块将模拟信号转换成数字信号； 8)通过带ARM的处理运算电路对数字信号进行处理、分析，获得气体浓度检测结果。
【文档编号】G01N21/3504GK104237153SQ201310224837
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月7日 优先权日:2013年6月7日
【发明者】范盛荣 申请人:恒能华工监测技术(北京)有限公司, 华中科技大学