变压器绝缘油中气体检测技术研究

摘要

随着现代社会的发展，电能已经成为生产、生活中不可或缺的能源，与此同时人们对于电网的安全性也提出了更高的要求。大型电力变压器作为电网之中最重要的部分之一，它的可靠性在一定意义上决定着电网的安全性。目前，检测变压器绝缘油中气体是变压器故障诊断与寿命预测采用的主要方式，但是传统的变压器绝缘油中气体检测方法有检测气体种类有限、精度低、维护成本高、易受环境影响等缺点，已经不能满足当前电网安全形势下的需要。人们迫切的希望找到一种检测效果好、成本低、能够在工业环境下使用的新检测方法。
　　 本文将光声光谱技术应用于变压器绝缘油中气体的检测，并在此基础上设计了基于ARM的嵌入式油中气体智能检测系统，实现了高精度的测量。
　　 本文首先进行了光声光谱技术的理论研究，阐述了光声光谱气体检测理论，分析了光声信号的产生机理，理论上推导出基于共振式光声池的光声信号形式。其次，根据光声光谱检测理论，设计了光声光谱检测系统的硬件和软件部分。硬件设计部分包括光源、斩波器、基于嵌入式ARM的控制器、光声池、信号处理等模块的设计；软件设计部分包括斩波器系统的软件设计、光声光谱检测系统的定制、光声光谱检测系统的应用程序。再次，采用最小二乘浓度标定法对CH4、C2H2气体的光声信号与浓度之间关系进行了线性拟合，并且根据拟合直线对CH4、C2H2气体进行了浓度检测。最后，根据实验数据对光声光谱检测系统的性能进行了评估。
　　 实验结果表明，采用光声光谱技术进行变压器油中气体检测的设计方案是可行的，所设计的光声光谱检测系统具有检测精度高和样品无损耗等优点。