用于在线监测变压器油中金属微粒的传感系统及方法与流程

本技术涉及电力工程变压器，具体涉及一种用于在线监测变压器油中金属微粒的传感系统及方法。

背景技术：

1、电力变压器作为电力系统的核心设备，其稳定性和可靠性对于整个电网的安全运行至关重要。变压器通常采用绝缘油作为冷却和绝缘介质，然而，在变压器的运行和维护过程中，由于机械加工、检修、磨损等原因，不可避免地会产生金属微粒。这些金属微粒随油流动，可能附着在变压器的关键部位，如绕组和围屏，从而对设备的绝缘性能构成威胁。特别是那些悬浮状态的小尺寸金属微粒，在电场集中区域可能引发绝缘放电，导致绝缘介质损伤，甚至触发变压器事故。此外，金属微粒的迁移和沉积特性受到油流速度和流体状态的显著影响，这增加了监测和控制的复杂性。

2、目前，传统的监测方法通常采用固定状态的样品检测，无法适应流动状态样品的在线监测需求。此外，大型电力变压器本体内部油重量高达数十吨，而金属微粒含量少、浓度低，现有技术不易直接观察到单个或多个金属微粒的运动和沉积过程，限制了对金属微粒迁移和沉积过程的深入研究。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种用于在线监测变压器油中金属微粒的传感系统及方法，以解决现有变压器中金属微粒的监测技术仅能离线检测且仅限于固定状态样品的限制以及监测效率低下的问题。

2、为解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种用于在线监测变压器油中金属微粒的传感系统及方法。

3、第一方面，本技术实施例提供了一种用于在线监测变压器油中金属微粒的传感系统，包括样品池、高压电源、x射线管、滤光片、光信号检测器、放大器和控制终端；

4、其中，所述样品池包括用于引入油样的进样口和用于流出油样的出样口，所述样品池用于模拟模拟变压器油在实际变压器中的流动状态，以实现流动状态油样的检测；

5、所述高压电源，用于根据所述控制终端发出的控制信号激发所述x射线管进行工作；

6、所述x射线管，用于发出x射线入射至所述样品池，以使所述样品池中的油样金属微粒受所述x射线激励产生对应的初始荧光信号；

7、所述滤光片，用于对所述初始荧光信号进行滤除处理，得到目标波段的荧光信号；

8、所述光信号检测器，用于检测所述目标波段的荧光信号，并输出对应的电信号；

9、所述放大器，用于对所述电信号进行放大，并通过数据总线将放大后的电信号传输至所述控制终端；

10、所述控制终端，用于发出的控制信号至所述高压电源，以及根据接收到的放大后的电信号进行信号处理和数据分析。

11、可选的，在本技术的一些实施例中，所述样品池为流通式结构样品池，所述样品池包括吸收膜、检测视窗、x射线入射口、内部腔体和固定螺母；其中，所述吸收膜用于直接接触油样，以通过x射线激发金属微粒在所述吸收膜上产生初始荧光信号；所述检测视窗，用于为所述x射线和激发后产生的所述初始荧光信号提供通道；所述x射线入射口，用于为所述x射线管发射的x射线进入样品池提供入射口；所述内部腔体，用于模拟变压器内部的油流环境，并为所述吸收膜和所述检测视窗提供支撑结构；所述固定螺母，用于将所述样品池的各个部件进行固定。

12、可选的，在本技术的一些实施例中，所述吸收膜的材质为聚酯薄膜、pet薄膜、peek薄膜中的一种；所述检测视窗为透明视窗，所述检测视窗的材质为石英玻璃和有机玻璃中的一种；所述固定螺母为塑料材质螺母；所述x射线入射口采用石英玻璃制成。

13、可选的，在本技术的一些实施例中，所述高压电源为低功率程控100w电源，输出电压50kv；所述x射线管为15w的x射线管；所述光信号检测器的检测波长范围为520～550nm波长的荧光信号，所述光信号检测器为16通道探测器；所述数据总线采用rtu_modbus协议。

14、第二方面，本技术实施例还提供了一种用于在线监测变压器油中金属微粒的传感方法，执行于如第一方面所述的用于在线监测变压器油中金属微粒的传感系统，包括如下步骤：

15、通过控制终端发出的控制信号启动高压电源，以使所述高压电源激发x射线管进行工作；

16、通过所述x射线管发出x射线入射至样品池，以使样品池中的油样金属微粒受所述x射线激励产生对应的初始荧光信号；

17、通过滤光片对所述初始荧光信号进行滤除处理，得到目标波段的荧光信号；

18、通过放大器对所述电信号进行放大，并通过数据总线将放大后的电信号传输至控制终端；

19、通过所述控制终端根据接收到的放大后的电信号进行信号处理和数据分析，得到数据分析结果。

20、可选的，在本技术的一些实施例中，所述通过所述控制终端根据接收到的放大后的电信号进行信号处理和数据分析，得到数据分析结果，包括：

21、通过所述控制终端对接收到的放大后的电信号进行信号处理，所述信号处理包括滤波处理和去噪处理，得到处理后的电信号；

22、对所述处理后的信号进行分析，提取得到信号特征，所述信号特征包括信号强度和信号频率；

23、基于提取得到的所述信号特征和预设校准参数，计算所述油样对应的金属微粒指标信息。

24、可选的，在本技术的一些实施例中，所述方法还包括：

25、对连续监测得到的金属微粒指标信息进行趋势分析，得到所述油样对应的趋势分析结果；

26、基于所述趋势分析结果，预估金属微粒含量的变化趋势和潜在异常模式。

27、可选的，在本技术的一些实施例中，所述方法还包括：

28、若监测到所述金属微粒含量超过预设安全阈值，生成对应的告警信息；

29、所述控制终端根据接收到的所述告警信息触发报警系统，以提醒操作人员采取相应维护措施。

30、可选的，在本技术的一些实施例中，所述方法还包括：

31、将所述数据分析结果和监测数据存储至数据库中；

32、响应报告生成需求，根据所述数据分析结果和所述监测数据自动生成监测报告。

33、可选的，在本技术的一些实施例中，所述方法还包括：

34、通过所述控制终端将监测数据传输至远程监控中心进行远程监控和诊断，生成诊断结果；

35、根据所述诊断结果确定对应的维护措施。

36、综上，本技术提供的一种用于在线监测变压器油中金属微粒的传感系统及方法，该传感系统包括样品池、高压电源、x射线管、滤光片、光信号检测器、放大器和控制终端；其中，样品池包括用于引入油样的进样口和用于流出油样的出样口，样品池用于模拟模拟变压器油在实际变压器中的流动状态，以实现流动状态油样的检测；高压电源，用于根据控制终端发出的控制信号激发x射线管进行工作；x射线管，用于发出x射线入射至样品池，以使样品池中的油样金属微粒受x射线激励产生对应的初始荧光信号；滤光片，用于对初始荧光信号进行滤除处理，得到目标波段的荧光信号；光信号检测器，用于检测目标波段的荧光信号，并输出对应的电信号；放大器，用于对电信号进行放大，并通过数据总线将放大后的电信号传输至控制终端；控制终端，用于发出的控制信号至高压电源，以及根据接收到的放大后的电信号进行信号处理和数据分析。可见，本技术提出的一种用于在线监测变压器油中金属微粒的传感系统及方法，专门用于在线监测变压器油中的金属微粒，不仅能够适应流动状态样品的监测需求，而且能够模拟真实变压器中的多种管道形式和油流状态，为金属微粒的迁移和沉积过程提供更准确的模拟和监测，可以更有效地评估变压器的运行状况，及时发现和处理潜在的安全隐患，从而显著提高电力变压器的运行安全性和维护效率。