油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置載氣低氣壓告警傳送裝置的研制

陳文鴻 曾 莉 朱躍勝

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東江門529000）

0 引言

變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是通過(guò)分析變壓器油在主變發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生的故障氣體特征來(lái)判斷故障類型及故障的嚴(yán)重程度。油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用按一定比例配制而成的高純合成空氣作為載氣，用高壓容器（載氣瓶）進(jìn)行裝載。目前，油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置一般配置一主一備2瓶載氣，現(xiàn)行各類油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置廠家配備使用的每個(gè)載氣瓶容量為8～15 L不等，氣瓶壓力約12 MPa。在實(shí)際生產(chǎn)工作中，載氣參與油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的油化試驗(yàn)，每次都會(huì)消耗一定程度的載氣，載氣瓶的壓力值會(huì)降低。正常情況下，每瓶載氣使用時(shí)間為6～8個(gè)月，若設(shè)備存在異常情況，則載氣有可能消耗得更快，且很難把握載氣的消耗情況。當(dāng)載氣瓶氣壓不足時(shí)，需進(jìn)行載氣瓶的更換工作。

1 項(xiàng)目背景

目前，為了掌握載氣的消耗情況及確定是否需要更換載氣瓶，只能依靠維護(hù)人員到現(xiàn)場(chǎng)巡視檢查并更換，這就存在以下問(wèn)題：（1）專業(yè)班組管轄的變電站多且分布較廣，油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置數(shù)量眾多，巡視維護(hù)成本較高，尤其是載氣瓶氣量充足的情況下巡視更是浪費(fèi)了大量人力、物力，不符合經(jīng)濟(jì)性要求；（2）目前氣瓶的使用氣量都是結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算，但即使是在同一個(gè)變電站，由于主變投運(yùn)時(shí)間不同，采用的設(shè)備廠家或型號(hào)不同，油色譜裝置的載氣消耗速率會(huì)存在很大差異，這就導(dǎo)致其載氣更換周期亦存在差別，更換周期難以準(zhǔn)確把握；（3）為了確保油色譜裝置穩(wěn)定運(yùn)行，維護(hù)人員一般在載氣閥顯示低值時(shí)會(huì)提前更換新的載氣，造成資源浪費(fèi)；（4）為了節(jié)約設(shè)備占用空間，在線裝置箱體逐漸小型化，載氣瓶的體積和容量也相應(yīng)減小，導(dǎo)致更換載氣頻率越來(lái)越高，這就需要投入更多人力、物力去維護(hù)更換，否則將影響設(shè)備測(cè)量結(jié)果或造成設(shè)備離線失效。

2 項(xiàng)目技術(shù)方案及實(shí)施

基于上述問(wèn)題，本文提出了研制一種油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置載氣低氣壓告警傳送裝置。該裝置整體可分為5個(gè)主要部分，包括：（1）高氣壓傳感器，通過(guò)使用高靈敏度的氣壓傳感器，準(zhǔn)確檢測(cè)出載氣瓶的壓力數(shù)據(jù)；（2）減壓閥，是組成裝置的重要部件，用以調(diào)節(jié)載氣氣壓；（3）低氣壓傳感器，用以采集低氣壓端的載氣氣壓數(shù)據(jù)；（4）無(wú)線通信模塊，通過(guò)Modus-485通信技術(shù)，對(duì)氣瓶切換裝置中氣閥的狀態(tài)進(jìn)行讀取，能獲取到當(dāng)前使用的氣瓶是主體氣瓶還是備用氣瓶，并上傳氣壓數(shù)據(jù)到監(jiān)控系統(tǒng)；（5）載氣氣量后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)查詢氣瓶的壓力值，同時(shí)將載氣瓶的壓力值通過(guò)無(wú)線傳輸方式通知相關(guān)運(yùn)維人員，并通過(guò)載氣共用式自動(dòng)切換裝置實(shí)現(xiàn)雙氣源結(jié)構(gòu)，在載氣使用過(guò)程中自動(dòng)識(shí)別切換備用氣瓶。

如圖1所示，載氣共用式自動(dòng)切換裝置主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：（1）兩個(gè)單向閥，防止主備兩個(gè)氣瓶之間相互串氣；（2）兩個(gè)壓力傳感器，用于分別檢測(cè)氣瓶的壓力；（3）一個(gè)兩位雙控電磁閥，用于驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)閥（工作氣瓶選用閥）；（4）一個(gè)氣動(dòng)閥，用于切換工作氣瓶；（5）一個(gè)單片機(jī)，用于處理各元器件之間的工作邏輯和采集記錄箱體環(huán)境溫濕度；（6）一個(gè)顯示屏，用于顯示箱體的當(dāng)時(shí)時(shí)間、環(huán)境溫濕度、氣閥狀態(tài)和氣體情況。

圖1 載氣共用式自動(dòng)切換裝置結(jié)構(gòu)圖

工作時(shí)先啟用A氣瓶，當(dāng)A氣瓶氣量壓力小于0.4 MPa時(shí)，壓力檢測(cè)器發(fā)出低壓信號(hào)到單片機(jī)，單片機(jī)回饋輸出信號(hào)，兩位雙控電磁閥切換為工作狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)閥，氣動(dòng)閥換向切換使用B氣瓶。單片機(jī)存儲(chǔ)記錄切換狀態(tài)，并可通過(guò)通信模塊告警提示巡維人員更換載氣低值氣瓶。

載氣共用式自動(dòng)切換裝置主要實(shí)現(xiàn)了以下四大功能：

（1）載氣自動(dòng)切換。載氣共用式自動(dòng)切換裝置采用雙氣瓶組成雙氣源結(jié)構(gòu)，在主氣瓶載氣低壓時(shí)可自動(dòng)切換到備用氣瓶，切換主備氣瓶過(guò)程中可不中斷氣體供應(yīng)，切換時(shí)間極短，時(shí)間小于0.5 s。為了避免自動(dòng)切換裝置故障時(shí)無(wú)法切換氣瓶，本裝置也具備手動(dòng)強(qiáng)制切換功能。

（2）工作氣瓶可視化。本裝置中的顯示屏能實(shí)時(shí)顯示主備氣瓶的工作狀態(tài)和具體工作參數(shù)。

（3）無(wú)氣聲光報(bào)警。載氣共用式自動(dòng)切換裝置的主備瓶都設(shè)有氣壓低（低于1.4 MPa）聲光報(bào)警，通過(guò)蜂鳴告警提示巡維人員更換載氣，聲光報(bào)警需要手動(dòng)復(fù)位。

（4）溫濕度采集。載氣共用式自動(dòng)切換裝置設(shè)有環(huán)境溫度和濕度采集顯示功能，溫度測(cè)量范圍為-30～70 ℃，測(cè)量精度為±0.3 ℃，濕度測(cè)量范圍為0%～100%RH，測(cè)量精度為±2%RH，溫度、濕度記錄采樣周期為5～250 s（可設(shè)），并設(shè)置存儲(chǔ)記憶功能。

3 項(xiàng)目應(yīng)用效果分析

油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置載氣低氣壓告警傳送裝置采用的是雙氣源結(jié)構(gòu)，通過(guò)低氣壓側(cè)監(jiān)測(cè)到壓力不足時(shí)，可采用載氣自動(dòng)切換裝置實(shí)現(xiàn)氣瓶自動(dòng)切換，保證運(yùn)行中的壓力穩(wěn)定性；且切換裝置適用性廣，可適用于所有帶雙氣瓶的油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置；同時(shí)可在后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示氣瓶在用的工作狀態(tài)，維護(hù)人員只需在辦公室打開(kāi)載氣量后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，就可隨時(shí)掌握各個(gè)變電站各臺(tái)主變的油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置載氣情況，從而合理規(guī)劃載氣更換；該裝置還融入了溫濕度監(jiān)測(cè)功能，可實(shí)時(shí)監(jiān)控在線監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)行環(huán)境，有效輔助在線監(jiān)測(cè)裝置故障診斷。

油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置載氣低氣壓告警傳送裝置所帶來(lái)的效益主要體現(xiàn)在：

3.1 精益性方面

油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置載氣低氣壓告警傳送裝置的應(yīng)用約能減少運(yùn)維人員每年50%的換氣工作量，運(yùn)維人員可結(jié)合專業(yè)巡維周期有計(jì)劃性地開(kāi)展載氣更換工作，提升運(yùn)維工作效率，減少因載氣不足、更換不及時(shí)所造成的油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置離線故障，提升在線監(jiān)測(cè)裝置在線率指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備的長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)。

3.2 安全生產(chǎn)方面

油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置載氣低氣壓告警傳送裝置實(shí)現(xiàn)了載氣量的可視化，有效減少了不必要的現(xiàn)場(chǎng)巡視；且通過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)控在線監(jiān)測(cè)箱體溫濕度情況，可有效輔助在線監(jiān)測(cè)裝置故障診斷。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益方面

載氣瓶共用式自動(dòng)氣體切換裝置可有效避免提前更換氣瓶，提高載氣瓶?jī)?nèi)氣體的利用率，延長(zhǎng)載氣的使用時(shí)間；能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，準(zhǔn)確定位，減少大量且重復(fù)的無(wú)用功，節(jié)省大量的人力、物力，為電網(wǎng)運(yùn)維節(jié)約成本。

4 結(jié)語(yǔ)

油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置載氣低氣壓告警傳送裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控載氣氣瓶的氣壓值，并通過(guò)無(wú)線傳輸方式通知相關(guān)運(yùn)維人員，基于切換裝置實(shí)現(xiàn)雙氣源結(jié)構(gòu)，提高了載氣的輸出容量，在載氣使用過(guò)程中能自動(dòng)識(shí)別切換備用氣瓶，延長(zhǎng)載氣瓶的更換周期，降本增效，節(jié)省大量的人力、物力。目前，油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置載氣低氣壓告警傳送裝置已在220 kV群星站#1主變安裝試用，反饋效果很好，在技術(shù)成熟時(shí)可推廣至廣東電網(wǎng)及全南網(wǎng)變電站油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用。