变压器油色谱在线监测系统产品说明书

1、系统概述

准确了解变压器的运行状态是维护电力系统安全运行的关键。

变压器如存在局部过热或局部放电，故障部位的绝缘油或固体绝缘物将会分解出小分子烃类气体（如CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂等）和其他气体（如H₂、CO、CO₂等）。上述每种气体在绝缘油中的浓度和油中可燃气体的总浓度（TCG）均可作为变压器内部故障诊断的指标。

变压器油色谱在线监测系统是公司严格以国际电工委员会（IEC）标准及中国电力行业变压器油监测国家标准（GB）为试验研发依据，引进国外先进检测技术和高精度检测元器件，并吸收国内外变压器油色谱在线监测系统的现场运行经验，研究开发的新一代变压器油色谱在线监测产品。

变压器油色谱在线监测系统采用真空与超声波相结合的油气脱气技术，使用当今国际最新高效复合色谱柱及高精度传感器，可对氢气（H₂）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、乙烯（C₂H₄）、乙炔（C₂H₂）或二氧化碳（CO₂）七种故障特性气体做出准确分析，并能辅助实现油中微水的在线分析。

使用变压器油色谱在线监测系统，能及时捕捉到变压器故障信息，科学指导设备运行检修。

2、系统构成

变压器油色谱在线监测系统主要由以下部分构成：

油气分离器

冷阱

载气调节与控制系统

空气清洁与干燥系统

温度控制系统

油中特性故障气体色谱检测单元

故障诊断与数据管理软件（由工控机及操作系统构成）

通讯网络及数据远程控制与访问软件

3、结构与原理

BSP-2系统数据采集器采用广谱型气相色谱分析基本原理实现变压器油中溶解气体的在线监测。

变压器油经油气分离器，在真空及超声波的激振作用下实现油气分离，冷阱除杂后，故障特性气体被导入定量室。定量室中的混合故障气体在载气的作用下经过色谱柱，色谱柱对不同气体具备不同的亲和作用，故障特性气体被依次分离。气敏传感器按出峰顺序对故障特性气体逐一进行检测，并将故障气体的浓度特性转换成电信号。数据采集器中心CPU对电信号进行转换处理、存储。数据采集器嵌入式工控机经RS485通讯获取本机日常监测原始数据。嵌入式数据分析软件对数据进行分析处理，分别计算出故障气体各组份及总烃含量。后台主控计算机故障诊断专家系统对变压器油色谱数据进行综合分析诊断，实现变压器故障的在线监测分析。数据采集器可就地多路输出无源触点式报警信号直接进入用户自控系统。

单台数据采集器采集分析获得的变压器油运行状态数据经局域网交换机上传至系统后台主控计算机。数据经系统专用综合分析与故障诊断软件处理，实现报表、数据趋势分析、故障诊断与报警、TCP/IP方式数据远程传输与控制等系统功能，并形成由后台主控计算机统一控制的变压站网络式变压器油色谱在线监测系统。

油中微水检测通过专业的外置微水在线检测装置实现，并将检测数据导入油色谱在线监测数据库，实现变压器运行状态的综合诊断。

注：微水检测属于系统选配功能，应用户要求方可配置。

3.1 油气分离器

油气分离器是构成变压器油色谱在线监测系统的重要部件。在真空及超声波的激振作用下，实现油中故障特性气体与油的彻底分离。

3.2 冷阱

真空脱气分离出来的故障气体中混合有油气挥发份，是油中特性故障气体色谱检测单元的主要污染源。为保证色谱检测单元的性能，本系统专门设计的冷阱除油装置（专利技术），彻底将C₃以上碳氢化合物冷凝，实现系统的全寿命免维护。

3.3 数据处理器

数据处理器是监测系统的关键部件，承担数据采集器监测的全过程控制任务。它由油中特性故障气体色谱检测单元、载气稳压稳流控制系统、数字恒温系统及中心控制CPU等共同组成。

油中特性故障气体色谱检测单元由单一气相色谱柱、气敏与红外传感器，通过载气线路相连而形成，是实现系统数据检测的一次主器件。

载气恒压稳流控制系统确保系统运行过程中的压力和流量稳定，是实现系统稳定检测的前提。

数字恒温系统由油温控制、色谱柱柱温控制、冷阱温度控制等共同组成。恒温系统通过复数备份式温度传感器，将采集到的温度信号传送至中心CPU模块，由中心CPU单片机控制程序实现系统温度的恒温控制。

中心控制CPU实现数据的自动检测、数据储存与转换。数据采集器色谱检测单元通过I/O模块与CPU模块相连，CPU微处理机内置在线监测程序，自动控制数据采集器运行。CPU模块对内置存储器定时自动刷新，保存近期监测气体数据，实现系统定期自检。

在结构上，数据采集器主面板由运行面板和电源面板两部分组成；运行面板包括：运行状态指示、压力指示和温度控制。

运行面板说明

运行灯（Running）：表示AC220V主电源对电路主板供电正常。日常运行保持常开状态。

控制灯（Controlling）：DC24V控制电源供电正常。日常运行保持常开状态。

监测灯（Monitoring）：DC5V采样供电电源正常。日常运行保持常开状态。

采样指示（Sample）：数据采集过程中启动，闪烁。时间约20分钟，其它时间处于常闭状态。

吹扫指示（Purging）：周期采样启动后保持常开，整个采样结束则关闭。

通讯指示（Comm）：系统通讯进程指示。系统数据上传过程中闪烁，日常保持常闭状态。

恒温A指示（Heat A）：柱温恒定指示。日常交替闪烁。

恒温B指示（Heat B）：油温恒定指示。日常交替闪烁。

压力（Pressure）：氮气瓶压力大于5kg/cm²保持常开。

柱温控制器（COLUMN TEMP）：控制并恒定色谱柱的气体分离温度，温度漂移小于0.5℃。主显示为：绿色显示为实时温度值；红色显示为设定温度值。

油温控制器（OIL TEMP）：控制并恒定油室中变压器油的温度，温度漂移小于0.5℃。主显示为：绿色显示为实时温度值；红色显示为设定温度值。

电源面板说明

开/关（ON/OFF）：数据采集器主电源启动按钮。压入为启动主电源。

电源（POWER）：数据采集器供电状态指示。日常运行保持常开状态。

保险（FUSE）：AC220V电源保护。保险正常则启动开关电源指示灯亮。

3.4 通信控制、专家自动诊断与数据远程传输查询

通信控制通过采用RS485、TCP/IP方式实现，实现现场数据采集器与主控室计算机的通信连接，完成监测系统日常检测功能。

专家自动诊断系统软件运行环境为Windows 2000/XP，管理人员不需要对主控计算机与系统设备进行日常操作，即可自动完成数据采集，实现故障气体数据的趋势、增益分析；自动生成日报表、历史数据报表；具备报警设置功能，同时支持监测数据的远程查询服务。

BSP-2变压器油气在线监测网络查询软件主要由主控软件包、网络设置组成。

4、系统技术指标和特点

4.1 系统特点

采用单一高性能色谱柱、气敏传感器实现H₂、CO、CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂六种油中溶解故障气体的检测，独立的CO₂、O₂监测传感技术实现CO₂、O₂的监测，解决了实验室色谱分析技术现场化过程中，由于采用双色谱柱、双传感器的双回路设计造成结构复杂、配套设施多、对运行环境要求高的难题，简明优化检测回路与检测工艺，解决了系统泄露、数据易飘移等异常，提高了系统检测可靠性、稳定性。

真空与超声波脱气技术实现油气分离，冷阱设计可彻底隔离油气污染，避免色谱柱、传感器毒化，确保了检测性能，有利确保和提高系统检测寿命，实现了现场设备全寿命免维护。

变压器油闭路循环与电磁激振技术不但加快了油气的分离速度，同时也确保了被检测油样的活性。

系统数据处理软件实现日常自动检测，数据自动上传和故障自动诊断；实现故障气体特性曲线的自动捕峰和出峰分段增益，系统监测精度高。

系统数据通讯支持TCP/IP网络协议，可实现远程检测诊断和数据远程浏览访问。

系统通讯模式支持RS485、TCP/IP模式。

系统软件采用国际通用IEC标准实现故障的自动诊断。

4.2 系统技术指标

检测原理：检测H₂、CO、CH₄、C₂H₆、C₂H₂、C₂H₄或CO₂、O₂，可配套检测微水

脱气方法：真空与超声波脱气

分离方法：专用单一色谱柱

检测方式：专用单一气敏传感器

进样方式：数字自动定量进样

温度控制：双回路恒温控制

数据采集：可调电路设计，自动捕峰和出峰分段增益

通信方式：RS485、TCP/IP、GPRS

网络协议：支持TCP/IP网络协议，支持远程监测与远程维护

显示方式：报表/趋势图/增量分析，数据可并入用户监控网络

显示内容：H₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₆、C₂H₂、C₂H₄、O₂、TCG

报警方式：任意设定浓度、增量报警值；声/光报警；报警信号就地远传

分析周期：系统默认24小时/次，最小2小时，由用户设定

数据存储：20年

控温精度：±0.1℃

环境温度：-40℃～+85℃

相对湿度：5%～95%，无冷凝

最大日温差：30℃

日照强度：1kW/m²（风速0.5m/s）

污秽等级：外绝缘爬电比距25mm/kV

覆冰厚度：20mm（风速不大于15m/s时）

工作电源：交流220V±10%，50Hz

载气：99.999%氮气，压力0.12～0.25MPa

安装尺寸：800（长）× 550（宽）× 1400（高）mm

抗振动：5～17Hz，0.1"双峰位移；17～640Hz，1.5G峰-峰加速度

抗冲击：加速度10G峰-峰

5、运行使用

注：变压器油色谱在线监测系统现场数据采集器即可实现变压器油色谱的在线监测。数据采集器可为用户自行系统提供数据，也可与后台专用主控计算机控制程序组成系统，实现变压器油日常运行检测。

变压器油色谱在线监测系统现场设备安装完成，主控计算机就位后，将现场通讯总线连接到主控计算机，系统即可投入正常运行。

5.1 初始安装运行

5.1.1 软件安装与监测系统的建立

启动主控计算机，参照软件使用说明中的软件安装程序和设备监控管理章节，完成软件安装与建立现场监控系统。

5.1.2 启动现场设备主电源对现场前端设备送电

送电后数据处理器运行电源、AC220V交流电源、控制电源、监测电源四指示灯处于常亮状态，恒温控制指示灯闪烁，约30分钟后温度至系统恒温值，恒温控制指示灯处于开闭交替状态，确保系统温度恒定。

5.1.3 通讯连接

确定现场数据采集器送电状态正常后，进入主控计算机软件主界面操作程序，此时系统软件监控系统未与现场设备通讯，现场前端设备处于待运状态，根据用户采用的不同通讯方式，将现场设备与控制软件连接起来，实现通讯初始化，使现场设备投入正常运行。通过以上操作现场设备与控制分析软件形成网络式系统。

5.1.4 系统运行

在系统的初始化设定中，用户可以结合实际情况进行采样时间的设定。数据自动采集、分析的时间间隔，系统默认为每24小时/次。用户可以根据具体情况进行选择设置。初始安装运行可点击采样开始键实现随机采样。变压器油色谱在线监测系统从开始启动采样到完成数据处理与故障自动诊断的全过程需耗时约40分钟。后台工作站可随时进行数据上传，实现数据的查询和调用。

5.2 系统运行时，软件与现场设备工作流程指示

执行系统日常自动运行时，如定义每天的采样时间为上午10点，系统在10点整实现主控计算机与现场设备时间校正，现场前端数据采集器开始下述监测流程。数据采集器完成数据采集后即开始数据的自动上传。11点整采样流程结束，此时系统重新进入下一个日常采样循环。

5.3 系统日常监测运行

变压器油色谱在线监测系统不需要管理人员对主控计算机与仪器进行日常操作，即可实现数据自动采集，完成故障气体数据的趋势分析、自动生成日报表、历史数据报表等功能。日常数据的查询分析请参考软件使用说明的相关章节。

6、系统日常维护

注：建议用户为系统建立专业性日常维护规程。

6.1 建议与要求

变压器油色谱在线监测系统由现场数据采集器及上位机管理控制软件构成一个统一的整体，其中任何一个部分出现异常（软件运行程序关闭、断电、连接件异常等），系统将无法实现正常运行。

建议本计算机为BSP-2系统独立运行机组，不要安装其他控制系统，以免危及本监测系统安全运行。

不得在本计算机上上网、玩游戏等其他不相关的工作、娱乐，以免影响系统的正常工作。

日常系统运行的实现可通过用户自行设定用户名和密码。系统进入运行程序界面后，如上下位机连接不正常，变压器图标与主通讯线的连接线将显红色，此时应点击该变压器左侧的启动键将系统连接正常，连接线将自动转变成绿色。如无法连接请检查下位机是否断电。如出现无法解决的问题，请联系供应商技术人员。

计算机出现操作系统异常，无法实现正常工作，请将C:/Program Files/BSP-2文件夹中的文件夹备份，以便系统恢复时使用。

系统恢复应首先在删除/添加程序下删除软件运行程序，程序删除后在桌面的"油色谱"文件夹中进入"SOFT"文件夹，执行SETUP即可按提示进行软件系统的安装。安装完成后，请将"6.1.5"中备份的文件覆盖到C:/Program Files/BSP-2文件夹中，系统即可实现正常运行。

6.2 日常检查与维护

检查系统运行程序是否处于正常运行状态。正常运行状态是指运行程序未被不正常关闭、系统上下位机连接正常，是否能正常实现日常检测（实现正常日常检测就是能获得正常的日常监测数据）等。

检查各现场数据采集器是否供电正常（供电正常指：主电源、220V交流电源、24V直流电源指示灯处于常开状态）。

检查现场数据采集器与变压器连接处是否有泄漏异常。

检查各压力指示是否正常。压力指示分别为：

减压器气瓶总压力指示应在5.0kg/cm²以上，如低于该压力需及时更换新的氮气；

一级减压后，调试时已将压力设定在3.0～5.0kg/cm²范围内，无论是否更换氮气，此压力范围应保持不变；

二级减压指示指的是数据采集器上的压力表指示，此压力应在1.0～2.0kg/cm²，调试完毕后，此压力不允许再次调节，否则将影响系统正常运行。

氮气更换。更换氮气请关闭氮气瓶总阀。总阀关闭后，卸下一级减压阀出口的不锈钢连接管并放空压力，然后卸下减压器。新氮气到位后，装好减压器，将不锈钢连接到一级减压阀出口，按本节"6.2.4"的要求调节好压力即可。

7、常见问题

7.1 系统死机、断电后的处理

现场设备在数据采集之前发生死机、断电等问题时，只需重新启动系统，并运行本监控系统，即可恢复检测，基本对本系统没有影响。如果现场设备在数据采集之前出现以上异常，故障又不能在下次采集之间排除，系统将少采集一次日常监测数据，对系统的稳定性不产生影响。

7.2 无法监测数据的处理

检查RS485是否正常供电，是否有损伤；

通讯系统是否存在断线等异常；

现场设备是否损坏或出现断电等异常；

检查计算机系统设备参数设置。

如无法解决，请及时与供应商联系。

7.3 无报表打印响应

打印设备驱动程序是否正确；

打印设备电源是否正常；

更新Office操作系统。

本说明书内容如有变更，恕不另行通知，以实际产品为准。

如果您对武汉鄂电电力试验设备有限公司的产品有进一步的咨询或购买意向，您可以拨打厂家直销热线：4000348088，或者访问他们的官方网址：www.cepee.cn。他们的专业团队将会为您提供更详细的信息和服务。