DGA在线装置的自动化控制及信号处理算法研究

摘要

溶解气体分析法是诊断变压器内部故障的最主要技术手段之一。色谱法分析变压器油中溶解气体组分具有分离效率高、分析速度快、检测灵敏度高和样品用量少等特点，因此在国内外电力部门得到广泛的应用。DGA在线色谱检测研究作为离线进行油中溶解气体色谱分析的补充和发展，可直接在变压器现场实现油色谱的定时在线智能化监测以及故障诊断，具有重要的现实意义和实用价值。本文首先分析了变压器在线监测发展的趋势，介绍了国内外DGA在线监测的发展和国内主要的DGA在线监测设备厂家及其产品。论述了变压器油中气体的定性定量分析是对变压器的运行状态进行评估的有效手段。脱气膜实现油气分离，是样品气体的来源，是实现在线监测的第一个重要环节。色谱仪是DGA技术中的核心，对色谱仪的组成和涉及的关键部件进行了详细的分析，论述了部件的正确选用是保证色谱仪可靠工作的关键。通过抽真空法产生气压差将样品气体送入定量管中实现自动进样，然后由载气推入色谱仪进行测量。系统由PC104主控板实现智能化操作，主控单元应用Linux操作系统，介绍了基于Linux系统的多线程程序实现数据采集与系统控制的流程和方法。色谱柱实现混合气体分离，氧化锆氧传感器进行气体的定量检测，通过实验间接分析出可燃性气体含量。论文从能斯特方程出发，提出了一种对数响应的色谱峰面积法来进行气体的定量分析。讨论了温度对色谱柱和气体检测器工作性能的影响，为了保证色谱柱和氧化锆氧传感器能在稳定的温度条件下工作，设计了基于智能PID算法的两路温度控制系统，并从硬件和软件算法两方面对系统进行了分析。研究了色谱信号的平滑滤波算法以及基于增加斜率搜索法的自动寻峰算法，实现色谱数据的自动分析。论文还对系统的误差来源进行了分析，并对系统进行了离线检测与在线检测对比，实验结果表明:所设计的DGA系统能为变压器的状态分析提供实时可靠的数据来源。