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牽引變壓器是牽引供電系統中的重要組成部分之一,由于其在長期的運行中要受到熱、電和化學的作用,其絕緣系統會發生老化,引起潛伏性故障,對鐵路運行造成嚴重安全隱患。鐵道部公布的牽引變電所運行檢修規程中規定運行中的牽引變壓器每年做一次油中溶解氣體的色譜分析,這種離線的油中氣體分析相隔時間長,易產生故障漏報警現象。而且由于在提取樣油時間上的耽擱和檢測時人工操作上的誤差,導致運行單位不能適時、準確地評估牽引變壓器的運行狀態。DGA在線監測技術的應用能夠克服以上缺點,從而避免潛伏性絕緣故障帶來的事故,優化維修策略。
1.牽引變壓器在線監測系統工作流程
牽引變壓器油色譜在線監測系統包括油氣分離單元、信號轉換單元、采集控制電路板、工作站軟件四個模塊,系統結構如圖1所示。
系統的工作原理:
(1)油氣分離單元安裝在變壓器放油閥上,油中的故障氣體通過透氣膜進入氣室;
(2)載氣把氣室中的故障氣體吹入信號轉換單元中進行檢測,氣體檢測器輸出模擬信號;
(3)數據采集板把模擬信號變成數字信號,進行處理后,把數字量傳送給工作站;
(4)工作站軟件對數據作進一步的運算,并根據處理結果進行故障診斷。
2.油氣分離技術
油氣分離技術按取氣方法共分三類:高分子聚合物膜分離方法、抽真空取氣方法、油中吹氣法,其中高分子聚合物膜分離方法采用完全的被動方式實現故障氣體和變壓器油的分離,操作簡單,基于高分子聚合物膜的在線分離裝置成本低下,最適合應用于牽引變壓器在線監測中。本系統結合牽引變壓器的實際特點,采用了高分子平板膜進行油氣分離。
3.信號轉換單元
信號轉換單元是整個系統的核心,其功能是把多種故障氣體分離,并轉換成可以檢測的弱電信號。其中色譜柱和檢測器是提高轉換精度的關鍵部件。整個單元主要由氣路控制系統、進樣裝置、色譜柱等組成。色譜柱是信號轉換單元的核心部件,功能是分離混合氣體;氣體檢測單元是氣敏傳感器,它的靈敏度和精度決定了氣體檢測的靈敏度和精度。信號轉換單元的進樣流程控制、溫度控制都是由數據采集控制電路板來完成的。裝置采用氦氣(He)作載氣,氣體檢測器選用熱導型檢測器,把油中氣體含量轉化為0~1V的模擬量。
4.采集控制電路
采集控制電路是數據采集和控制電路的核心,其功能是控制系統工作流程、采集有效信號、信號處理和簡單的故障診斷。為了滿足大量計算要求,系統采用了ADSP和CPLD結合的方式,同時也方便系統擴展。其中的通信接口可以通過軟件選擇的方式實現,現場或實驗室調試的時候采用RS232通信接口,系統正常工作的時候采用RS485的方式。
5.工作站軟件
工作站按照RS485/232通訊方式從數據采集板獲取檢測的色譜數據,并把數據錄入數據庫,然后譜圖處理模塊從數據庫中獲得數據按照相關的算法進行變壓器故障診斷及分類運算。本軟件主要針對信號轉換底層數據采集板,實現對DGA自動檢測流程的控制、數據采集、溫度控制、數據上傳、濃度超限報警等。 |
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