基于光声光谱的变压器DGA关键技术研究

摘要

在电力系统稳定运行过程中，变压器发挥了至关重要的作用。现有的变压器故障检测方法中，基于油中溶解气体分析的故障检测技术是一种行之有效的变压器故障诊断技术。本文针对变压器故障诊断的实际需求，对其关键技术进行了研究。
　　进行变压器DGA(Dissolved Gas Analysis)研究的关键技术主要为油气分离技术、多组分气体检测技术以及故障诊断技术。油气分离技术是进行变压器DGA研究的基础，本文以全脱气理论为基础，研究了一种新型的油气分离方法且验证了该方法的有效性，为提高脱气效率进行了探索。除此之外，还在理论分析的基础上对集气室以及辅助脱气模块进行了研究，为今后油气分离的自动运行奠定了一定的基础。多组分气体检测技术是进行变压器DGA研究的核心，本文在介绍传统多组分气体检测法的基础上，依据光声光谱法进行气体检测的基本原理，研究了多组分气体检测方法。搭建了由红外光源、滤光片、机械斩波器、光声池以及锁相放大器组成的混合气体检测系统，对混合气体中的甲烷以及二氧化碳气体浓度进行了定量分析。故障诊断技术是进行变压器DGA研究的目标，本文介绍了当前常用的三比值法并分析了三比值法的不足，研究了将模糊聚类算法与三比值法相结合的故障诊断技术。经验证，该方法较三比值法在性能上有一定的改善。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 DGA关键技术的研究现状

1．2．2 在线监控仪的研究现状

1．3 研究内容及论文结构

2 气体光声光谱检测的基本原理

2．1 气体光声效应

2．2 光的吸收

2．3 声的激发

2．4 小结

3 油中溶解气体与变压器故障间的关系

3．1 变压器油中的特征气体产生

3．1．1 变压器油的化学组成

3．1．2 变压器产气的理化过程

3．1．3 绝缘材料的产气机理

3．2 变压器的故障类型

3．2．1 过热性故障

3．2．2 电弧放电故障

3．2．3 局部放电故障

3．3 小结

4 变压器DGA的关键技术研究

4．1 油气分离技术研究

4．1．1 传统油气分离技术

4．1．2 传统油气分离技术的不足

4．1．3 基于动态顶空的油气分离技术

4．2 多组分气体检测技术

4．2．1 传统多组分气体检测技术

4．2．2 传统多组分气体检测技术的不足

4．2．3 基于光声光谱的多组分气体检测技术

4．3 故障诊断技术研究

4．3．1 传统故障诊断技术

4．3．2 传统故障诊断技术的不足

4．3．3 基于模糊聚类算法的变压器故障诊断技术

4．4 小结

5 变压器DGA关键技术的实验与仿真

5．1 油气分离技术的实验与仿真

5．1．1 动态顶空分离法的实验分析

5．1．2 控制策略的仿真研究

5．1．3 与传统油气分离方法的对比

5．2 多组分气体检测的实验分析

5．2．1 吸收线的选择与滤光片的确定

5．2．2 多组分气体检测的实验分析

5．2．3 与传统气体检测方法的对比

5．3 故障诊断模块的仿真与实例验证

5．3．1 MATLAB实现

5．3．2 实例验证

5．3．3 与传统故障诊断方法的对比

5．4 小结

结论

致谢

参考文献

读硕士学位期间发表的论文和参研项目情况