一种变压器油色谱在线监测载气告警装置及应用方法

技术领域

本发明涉及变压器油色谱仪应用技术领域，更具体地，涉及一种变压器油色谱在线监测载气告警装置及应用方法。

背景技术

变压器在运行过程中，变压器油在过热、放电和电弧等作用下会产生故障特征气体，而故障特征气体的成分、含量及增长速率与变压器内部故障的类型及故障的严重程度密切相关，而传统所广泛采用的周期监测模式对间歇性故障难以捕捉。因此，变压器油色谱在线监测在电力系统中有着应用需求。油色谱在线监测系统采用了一定比例配制而成的高纯合成空气作为载气，用高压容器(载气瓶)进行装载，当载气瓶气压不足时，需要进行载气瓶的更换工作。在实际生产工作当中，载气参与油色谱在线监测装置的油化试验，每次使用都会消耗，当消耗到一定程度，即载气瓶的压力值会降低，则需要对载气进行更换，但是当装置存在异常时，载气消耗情况更加难以掌握，为了掌握载气的消耗及载气是否需要进行更换则需要专业工作人员到现场去巡视，而油色谱在线监测装置数量众多，各个变电站距离较远，巡视维护成本较高，特别是载气瓶气量充足的情况下的巡视更是浪费了大量的人力物力，不符合经济性要求。

中国专利CN211179674U公开了一种变压器油色谱在线监测系统的载气瓶自动切换装置，利用控制器控制不同的进气管道和出气管道的阀门，通过在进气管道上设置压力传感器，将压力传感器与控制器电连接，实现在气瓶低压时进行切换，达到在一个载气瓶气压不足的时候，能够自动更换另一个载气瓶，延长变压器油色谱在线监测系统工作时间，能够集中一次性更换压力不足的载气瓶。由于压力传感器检测到的数据没有对外输送，故工作人员无法实时监测到气瓶的气压状况，无法随时获取气瓶内气压的剩余量，而且由于在气瓶充满时的气压与气瓶中载气将近耗尽时的气压相差较远，普通的压力传感器的量程较小，长期在超过量程范围内使用会大大降低压力传感器的使用寿命，也会导致测量不准确。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种变压器油色谱在线监测载气告警装置，可实时监测气瓶的载气情况及气瓶输出气压的情况，并可远程进行监控，进而减少巡视维护成本，提高工作效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种变压器油色谱在线监测载气告警装置，包括由管道依次连通的气瓶、减压阀、气瓶切换装置、出气口，在所述减压阀前端设有高压压力传感器，后端设有低压压力传感器，所述气瓶、所述高压压力传感器、所述减压阀、所述低压压力传感器均至少为两个，所述气瓶切换装置可与不同的气瓶连通；监测装置还包括用于将高压压力传感器与低压压力传感器的数据进行记录与传输的数据记录传输装置、云平台，所述数据记录传输装置分别与所述高压压力传感器、所述低压压力传感器、所述云平台电连接。

本发明气瓶切换装置用于在气瓶中气压不足时对气瓶进行切换，数据记录传输装置用于将高压压力传感器、低压压力传感器的数据进行记录并传输至云平台，用户可以通过云平台远程实时监控气瓶的载气情况及气瓶输出气压的情况，确保在气瓶低气压时可以对气瓶进行及时的更换，在油色谱在线监测载气告警装置出现异常时可及时地进行维护，便于合理规划载气更换，合理安排工作计划，减少大量且重复的无用功，节省大量的人力物力。

优选地，所述数据记录传输装置包括数据状态记录单元、无线通信单元，所述数据状态记录单元分别与所述高压压力传感器和所述低压压力传感器电连接，所述无线通信单元分别与所述数据状态记录单元和所述云平台电连接。

优选地，所述管道包括第一管道和第二管道，所述气瓶包括第一气瓶和第二气瓶，所述高压压力传感器包括第一高压压力传感器和第二高压压力传感器，所述减压阀包括第一减压阀和第二减压阀，所述低压压力传感器包括第一低压压力传感器和第二低压压力传感器；所述第一气瓶和所述第一减压阀通过所述第一管道连通，所述第一高压压力传感器设于所述第一减压阀前端，所述第一低压压力传感器设于所述第一减压阀后端；所述第二气瓶和所述第二减压阀通过所述第二管道连通，所述第二高压压力传感器设于所述第二减压阀前端，所述第二低压压力传感器设于所述第二减压阀后端；所述数据记录传输装置分别与所述第一高压压力传感器、所述第一低压压力传感器、所述第二高压压力传感器、所述第二低压压力传感器电连接。

优选地，所述气瓶切换装置中包括至少两个气管接头、至少两个压力传感器、控制单元、驱动单元、至少两个单向阀、出气口，所述气管接头、所述单向阀、所述出气口依次连通，所述压力传感器设于所述气管接头后端；所述压力传感器、所述控制单元、所述驱动单元、所述单向阀依次电连接。

优选地，所述气管接头包括第一气管接头、第二气管接头，所述压力传感器包括第一压力传感器、第二压力传感器，所述单向阀包括第一单向阀、第二单向阀；所述第一气管接头、所述第一单向阀、所述出气口依次连通，所述第一压力传感器设于所述第一气管接头后端；所述第二气管接头、所述第二单向阀、所述出气口依次连通，所述第二压力传感器设于所述第二气管接头后端；所述第一压力传感器、所述第二压力传感器分别与所述控制单元电连接，所述驱动单元分别与所述第一单向阀、所述第二单向阀电连接。

优选地，所述数据记录传输装置分别与所述第一单向阀和所述第二单向阀电连接。

本发明还提供一种应用上述的变压器油色谱在线监测载气告警装置的方法，包括以下步骤：

S1：开启所述第一减压阀、所述第二减压阀并将压力调整至正常气压值；

S2：开启所述第一单向阀并关闭所述第二单向阀；

S3：利用所述第一压力传感器进行气压监测，并将气压结果反馈给所述控制单元；若所述第一压力传感器的气压正常则进入步骤S6，若所述第一压力传感器气压过低则进入步骤S4；

S4：关闭所述第一单向阀并开启所述第二单向阀；

S5:利用所述第二压力传感器进行气压监测，并将气压结果反馈给所述控制单元；若所述第二压力传感器的气压正常则进入步骤S6，若所述第二压力传感器气压过低则进入步骤S2；

S6：所述数据记录传输装置分别获取所述第一高压压力传感器、所述第一低压压力传感器、所述第二高压压力传感器、所述第二低压压力传感器的数值与所述第一单向阀、所述第二单向阀的状态进行记录并传输至所述云平台。

进一步地，在所述步骤S4中所述控制单元通过所述驱动单元关闭所述第一单向阀并开启所述第二单向阀。

进一步地，还包括告警装置，当所述云平台接收到的所述第一高压压力传感器、所述第二高压压力传感器的数据低于预设值时启动告警装置，通过所述告警装置发送短信给运维人员进行更换气瓶提醒。

进一步地，所述步骤S3与所述步骤S5中正常气压为0.1Mpa～0.2Mpa，当气压大于0.2Mpa为气压过高，当气压小于0.1Mpa为气压过低。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)对气瓶的载气情况及气瓶输出气压的情况进行实时远程在线监控，使工作人员及时掌握现场气压信息，减少重复人力巡视造成人力资源的浪费且提高了工作效率；

(2)云平台实现分析储存数据的功能，可以对数据进行保存记录；

(3)减压阀可以确保从出气口流出的气压不至于过高，而影响到后续精密仪器的准确性及减损设备的工作寿命，降低气压过高带来的安全隐患；

(4)告警装置可以在需要更换气瓶时进行告警提醒，避免因气压不足造成其他工作的影响。

附图说明

图1为本发明一种变压器油色谱在线监测载气告警装置的结构示意图。

图示标记说明如下：

1、管道；11、第一管道；12、第二管道；2、气瓶；21、第一气瓶；22、第二气瓶；3、高压压力传感器；31、第一高压压力传感器；32、第二高压压力传感器；4、减压阀；41、第一减压阀；42、第二减压阀；5、低压压力传感器；51、第一低压压力传感器；52、第二低压压力传感器；6、气瓶切换装置；61、气管接头；611、第一气管接头；612、第二气管接头；62、压力传感器；621、第一压力传感器；622、第二压力传感器；63、控制单元；64、驱动单元；65、单向阀；651、第一单向阀；652、第二单向阀；7、出气口；8、数据记录传输装置；81、数据状态记录单元；82、无线通信单元。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

如图1所示为本发明一种变压器油色谱在线监测载气告警装置的实施例，包括由管道1依次连通的气瓶2、减压阀4、气瓶切换装置6、出气口7，在减压阀4前端设有高压压力传感器3，后端设有低压压力传感器5，气瓶2、高压压力传感器3、减压阀4、低压压力传感器5均至少为两个，气瓶切换装置6可与不同的气瓶2连通；监测装置还包括用于将高压压力传感器3与低压压力传感器5的数据进行记录与传输的数据记录传输装置8、云平台，数据记录传输装置8分别与高压压力传感器3、低压压力传感器5、云平台电连接。

高压压力传感器3和低压压力传感器5可以为高精度的气压传感器，比如说精度达到：0.1％FS，可以使气压监控更精确。减压阀4用于进行减压操作，使流经减压阀4后的气压保证在正常的工作气压范围内，避免过高气压造成油色谱在线监测载气告警装置的非正常工作或者降低其零部件的工作寿命，另一方面也可以避免气压过高带来的安全隐患。具体地，通过调节减压阀4的出口压力，可以使气压保持在恒定的范围。

作为本发明的一个实施方式，数据记录传输装置8包括数据状态记录单元81、无线通信单元82，数据状态记录单元81分别与高压压力传感器3和低压压力传感器5电连接，无线通信单元82分别与数据状态记录单元81和云平台电连接。

数据状态记录单元81用于记录高压压力传感器3与低压压力传感器5的压力数据，进行判断油色谱在线监测载气告警装置是否运作正常以及气瓶2是否需要进行更换。无线通信单元82通过无线通信的方式将数据进行传输，更加便捷。云平台是一个数据分析与存储平台，云平台可以办公系统连接，只需要在办公室打开系统进行查看便可随时掌握各个变电站各台主变的油色谱在线监测载气告警装置载气情况，云平台也可以与手机等其他终端设备进行连接，通过手机上的APP进行在线监测。无线通信单元82可以通过modus-485通信技术实现无线传输功能。

作为本发明的一个实施方式，管道1包括第一管道11和第二管道12，气瓶2包括第一气瓶21和第二气瓶22，高压压力传感器3包括第一高压压力传感器31和第二高压压力传感器32，减压阀4包括第一减压阀41和第二减压阀42，低压压力传感器5包括第一低压压力传感器51和第二低压压力传感器52；第一气瓶21和第一减压阀41通过第一管道11连通，第一高压压力传感器31设于第一减压阀41前端，第一低压压力传感器51设于第一减压阀41后端；第二气瓶22和第二减压阀42通过第二管道12连通，第二高压压力传感器32设于第二减压阀42前端，第二低压压力传感器52设于第二减压阀42后端；数据记录传输装置8分别与第一高压压力传感器31、第一低压压力传感器51、第二高压压力传感器32、第二低压压力传感器52电连接。

第一气瓶21和第二气瓶22其中一个作为工作气瓶，另一个作为备用气瓶，此处第一气瓶21和第二气瓶22可以互换。在本领域技术人员的认知范围内，此处气瓶2的数量不限于两个，还可以是多个，每一个气瓶2配置一条具有高压压力传感器3、减压阀4、低压压力传感器5的气路，多个气瓶2可以减少气瓶2更换的频次，提升工作效率。高压压力传感器3与低压压力传感器5的量程是不同的，从气瓶2出来的气压都比较高，需要经过减压阀4进行减压后才能达到正常的工作气压。管道1中的气压值通过第一高压压力传感器31、第一低压压力传感器51、第二高压压力传感器32、第二低压压力传感器52反馈到数据记录传输装置8进而传输到云平台，工作人员可以进行实时在线监控。

作为本发明的一个实施方式，气瓶切换装置6中包括至少两个气管接头61、至少两个压力传感器62、控制单元63、驱动单元64、至少两个单向阀65、出气口7，气管接头61、单向阀65、出气口7依次连通，压力传感器62设于气管接头61后端；压力传感器62、控制单元63、驱动单元64、单向阀65依次电连接。

控制单元63接收压力传感器62处传来的气压数据，然后控制驱动单元64对单向阀65进行状态的变更。具体地，控制单元63可以为单片机，驱动单元64可以为两位双电控电磁阀。

作为本发明的一个实施方式，气管接头61包括第一气管接头611、第二气管接头612，压力传感器62包括第一压力传感器621、第二压力传感器622，单向阀65包括第一单向阀651、第二单向阀652；第一气管接头611、第一单向阀652、出气口7依次连通，第一压力传感器621设于第一气管接头611后端；第二气管接头612、第二单向阀652、出气口7依次连通，第二压力传感器622设于第二气管接头612后端；第一压力传感器621、第二压力传感器622分别与控制单元63电连接，驱动单元64分别与第一单向阀651、第二单向阀652电连接。

作为本发明的一个实施方式，数据记录传输装置8分别与第一单向阀651和第二单向阀652电连接。

单向阀65用于控制气瓶2与出气口7之间的通断情况，以便于实现气瓶2与出气口7之间的对接，第一单向阀651和第二单向阀652的开闭状态反馈到数据记录传输装置8的数据状态记录单元81，再通过无线通信单元82传输至云平台，工作人员可以对第一单向阀651和第二单向阀652的状态进行实时在线监控，进而辅助监测第一气瓶21和第二气瓶22的载气量。

工作原理：

刚开始时，第一单向阀651处于打开状态，第二单向阀652处于关闭状态，此时第一气瓶21与出气口7之间为通路，第二气瓶22与出气口7之间为断路，先消耗第一气瓶21的载气，同时通过调节第一减压阀41的压力来调节流经第一减压阀41的气压，使从第一减压阀41流过后的到达出气口7的气压处于正常工作气压；当第一压力传感器621监测到气压过低时，将信息反馈给气瓶切换装置6的控制单元63，控制单元63控制驱动单元64工作，使第一单向阀651关闭，第二单向阀652打开，此时第一气瓶21与出气口7之间为断路，第二气瓶22与出气口7之间为通路，消耗第二气瓶22中的载气，整个过程第一高压压力传感器31、第一低压压力传感器51的压力、第二高压压力传感器32、第二低压压力传感器52与第一单向阀651和第二单向阀652的状态都通过数据记录传输装置8中的数据状态记录单元81进行记录，并通过无线通信单元82将数据传输至云平台，云平台对数据进行分析并储存，会形成相关的记录数据表或者数据图，回传到工作人员的办公系统或者手机，工作人员通过办公系统或者手机APP可以实时对整个过程进行监控，当第一气瓶21的气压消耗殆尽，第二气瓶22的气压也即将消耗殆尽时告警装置会有一个告警提醒，使工作人员可以进行地对气瓶2进行更换，避免影响油色谱在线监测载气告警装置的正常运行，此处告警的临界值可以人为进行设定，例如可以设定为两个气瓶2中后消耗的气瓶2中的载气值仅剩一半时进行告警提醒，可以为其他值的设置。

实施例2

本发明一种应用上述的变压器油色谱在线监测载气告警装置的方法的实施例，包括以下步骤：

S1：开启第一减压阀41、第二减压阀42并将压力调整至正常气压值；

S2：开启第一单向阀651并关闭第二单向阀652；

S3：利用第一压力传感器621进行气压监测，并将气压结果反馈给控制单元63；若第一压力传感器621的气压正常则进入步骤S6，若第一压力传感器621气压过低则进入步骤S4；

S4：关闭第一单向阀651并开启第二单向阀652；

S5:利用第二压力传感器622进行气压监测，并将气压结果反馈给控制单元63；若第二压力传感器622的气压正常则进入步骤S6，若第二压力传感器622气压过低则进入步骤S2；

S6：数据记录传输装置8分别获取第一高压压力传感器31、第一低压压力传感器51、第二高压压力传感器32、第二低压压力传感器52的数值与第一单向阀651、第二单向阀652的状态进行记录并传输至云平台。

本发明可以实现对气瓶2的载气情况及气瓶2输出气压的情况进行实时监测；当第一压力传感器621或第二压力传感器622监测到气压过低时，利用气瓶切换装置6进行气瓶2的切换，而云平台也可以通过第一单向阀651和第二单向阀652的状态切换记录表进行对气瓶2的载气情况的分析，使工作人员可以远程了解油色谱在线监测载气告警装置的工作情况。

作为本发明的一个实施方式，在步骤S4中控制单元63启动驱动单元64关闭第一单向阀651并开启第二单向阀652。

作为本发明的一个实施方式，还包括告警装置，当云平台接收到的第一高压压力传感器31、第二高压压力传感器32的数据低于预设值时启动告警装置，通过告警装置发送短信给运维人员进行更换气瓶2提醒。

可以通过对云平台的设置，增加告警功能，使工作人员能够及时地更换气瓶2，以免影响油色谱在线监测载气告警装置的工作。

作为本发明的一个实施方式，步骤S3与步骤S5中正常气压为0.1Mpa～0.2Mpa，当气压大于0.2Mpa为气压过高，当气压小于0.1Mpa为气压过低。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。