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牽引變壓器是牽引供電系統(tǒng)中的重要組成部分之一,由于其在長期的運行中要受到熱、電和化學(xué)的作用,其絕緣系統(tǒng)會發(fā)生老化,引起潛伏性故障,對鐵路運行造成嚴(yán)重安全隱患。鐵道部公布的牽引變電所運行檢修規(guī)程中規(guī)定運行中的牽引變壓器每年做一次油中溶解氣體的色譜分析,這種離線的油中氣體分析相隔時間長,易產(chǎn)生故障漏報警現(xiàn)象。而且由于在提取樣油時間上的耽擱和檢測時人工操作上的誤差,導(dǎo)致運行單位不能適時、準(zhǔn)確地評估牽引變壓器的運行狀態(tài)。DGA在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用能夠克服以上缺點,從而避免潛伏性絕緣故障帶來的事故,優(yōu)化維修策略。
1.牽引變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)工作流程
牽引變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)包括油氣分離單元、信號轉(zhuǎn)換單元、采集控制電路板、工作站軟件四個模塊,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
系統(tǒng)的工作原理:
(1)油氣分離單元安裝在變壓器放油閥上,油中的故障氣體通過透氣膜進(jìn)入氣室;
(2)載氣把氣室中的故障氣體吹入信號轉(zhuǎn)換單元中進(jìn)行檢測,氣體檢測器輸出模擬信號;
(3)數(shù)據(jù)采集板把模擬信號變成數(shù)字信號,進(jìn)行處理后,把數(shù)字量傳送給工作站;
(4)工作站軟件對數(shù)據(jù)作進(jìn)一步的運算,并根據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行故障診斷。
2.油氣分離技術(shù)
油氣分離技術(shù)按取氣方法共分三類:高分子聚合物膜分離方法、抽真空取氣方法、油中吹氣法,其中高分子聚合物膜分離方法采用完全的被動方式實現(xiàn)故障氣體和變壓器油的分離,操作簡單,基于高分子聚合物膜的在線分離裝置成本低下,最適合應(yīng)用于牽引變壓器在線監(jiān)測中。本系統(tǒng)結(jié)合牽引變壓器的實際特點,采用了高分子平板膜進(jìn)行油氣分離。
3.信號轉(zhuǎn)換單元
信號轉(zhuǎn)換單元是整個系統(tǒng)的核心,其功能是把多種故障氣體分離,并轉(zhuǎn)換成可以檢測的弱電信號。其中色譜柱和檢測器是提高轉(zhuǎn)換精度的關(guān)鍵部件。整個單元主要由氣路控制系統(tǒng)、進(jìn)樣裝置、色譜柱等組成。色譜柱是信號轉(zhuǎn)換單元的核心部件,功能是分離混合氣體;氣體檢測單元是氣敏傳感器,它的靈敏度和精度決定了氣體檢測的靈敏度和精度。信號轉(zhuǎn)換單元的進(jìn)樣流程控制、溫度控制都是由數(shù)據(jù)采集控制電路板來完成的。裝置采用氦氣(He)作載氣,氣體檢測器選用熱導(dǎo)型檢測器,把油中氣體含量轉(zhuǎn)化為0~1V的模擬量。
4.采集控制電路
采集控制電路是數(shù)據(jù)采集和控制電路的核心,其功能是控制系統(tǒng)工作流程、采集有效信號、信號處理和簡單的故障診斷。為了滿足大量計算要求,系統(tǒng)采用了ADSP和CPLD結(jié)合的方式,同時也方便系統(tǒng)擴(kuò)展。其中的通信接口可以通過軟件選擇的方式實現(xiàn),現(xiàn)場或?qū)嶒炇艺{(diào)試的時候采用RS232通信接口,系統(tǒng)正常工作的時候采用RS485的方式。
5.工作站軟件
工作站按照RS485/232通訊方式從數(shù)據(jù)采集板獲取檢測的色譜數(shù)據(jù),并把數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫,然后譜圖處理模塊從數(shù)據(jù)庫中獲得數(shù)據(jù)按照相關(guān)的算法進(jìn)行變壓器故障診斷及分類運算。本軟件主要針對信號轉(zhuǎn)換底層數(shù)據(jù)采集板,實現(xiàn)對DGA自動檢測流程的控制、數(shù)據(jù)采集、溫度控制、數(shù)據(jù)上傳、濃度超限報警等。 |
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