【摘要】在利用变压检测系统对变压器进行检测时，变压器绝缘油中微水的含量是主要的检测内容，对变压器的机械强度和绝缘性能有非常大的影响，本文重点对变压器油微水在线监测技术的应用进行探讨。
【关键词】变压器油微水；在线检测；技术；应用
在电力系统中，变压器是一个非常重要的设备，其运行的好坏对电网的安全运行有非常大的影响。变压器在运行过程中，散热和绝缘离不开变压器油，而变压器油中微水的含量对变压器油的绝缘度有非常大的影响。如果在变压器油中含有水分就会和油产生化学反应，加速油质的降解，降低变压器油的绝缘效果。所以对变压器油微水在线监测技术的应用是防止变压器油绝缘效果降低的有效办法。
1.系统的检测原理
1.1 电容传感器的的测量原理
电容式传感器是目前油品含水检测应用中使用非常多的一种检测方法，在常规温度下，纯油介电常数为212，水的相对介电常熟数为81，有非常大的差别。而变介电常数电容式传感器就是根据油和水的介电常熟相差非常大这一特点来对水的含量进行测量的，含水油这一混合物的结构非常的复杂，根据其相对常熟建立下面这个数学模型，此时可以把含水油看成纯水和纯油两种物质的混合参物。
在公式中，代表混合介质的介电常数，为纯水的介电常数，d为混合物中水的体积分数，为纯油的介电常数。从这个公式中可以看出水的含量和含水混合物介电常数之间的关系，很明显，当变压器中绝缘油的含水量出现变化时，油水混合物的介电常数也会出现非常明显的变化，利用传感器对电路进行测量，然后把油水混合物汇总的介电常数转变成电容量的变化，再使用信号处理电路调节后，和微处理器结合起来，最后测的水的含量。
1.2 调制电容传感器信号的方法
电容传感器的转换输出电路的种类非常的多，主要来说有下面两种，分别为：（1）专业的集成电路，当前很多厂家都在努力开发出成本低、性能高的电压转化芯片，比如德国AMG公司的CAV414，CAV424系列，瑞士XEMICS公司的可编程低功耗电容传感器调节芯片XE2003，XE2004等。（2）分立元件法。根据转换的原理进行分类，其中电桥法电路、调频法电路、运算法电路、脉冲调宽法电路是比较有代表性的检测电路。
2.微水含量的测量方法
在以往都是对变压器油进行采样，然后在实验室使用卡尔费休试剂法、色谱分析法、库仑法对样品进场测试，使用这种方式对微水含量进行检测，检测的准确度非常的高，不过这种方法存在着污染严重、化学试剂气味大、需要现场配置标准试剂等方面的缺点，而且在测量的过程中，不可以对检测过程进行实时的监控，为了防止意外事故出现，只能使用定期换油的方法进行预防，往往需要将变压器停役，可能造成大面积停电，带来财力、人力、物力的大量浪费。
随着检测技术的不断发展，在线监测技术取得了非常大的发展，比如目前我单位新建的110千伏变电站中使用的TROM-600变压器油色谱在线监测系统，采用思源公司研发的特殊材料制造的色谱柱来作为特征气体分离的主要元件色谱属于复合型的光谱分析式色谱柱，利用色谱柱的气体对光谱进行分析，可以对C0、H2、C2H6、CH4、C2H2、C2H4六种气体进行分离，同时可以对六种气体进行峰峰分离，和以往的化学分离方式相比，避免了某些气体峰值过高，对其他气体峰值掩盖的情况出现，保证了数据的准确性，使用了准确度比较高的集散控制技术和单元采集技术，现场设备出现停电的情况时，会启动自动掉电保护装置，保证日历时钟不丢失，当计算机出现故障时，前端的设备可以独自完成数据的存储和收集。使用色谱柱对含电信号进行转换，在10mV的范围内测量基线都非常的稳定，恢复时间和响应时间非常的短，确保了测量的灵敏性和重复性，检测范围也非常的大，不仅保证了测量数据的准确性，同时也保证了测量的安全。而且在安装的过程中，只需要把进出油管通过变压器的预留孔和法兰相连即可。可以在设备运行的状态下进行安装，安装过程中不会产生油耗和污染。可以对检测周期进行随意设定，数据存储量大，存储时间长，报表非常丰富，数据显示非常的生动形象。
3.微水检测系统的应用
3.1 测量电容量
电容量的测量模型如图1所示，首先使用IC1555和四周的元件组成振盪电路，产生交流电桥的工作电源，在电容出现变化时，桥路的输出也会随之发生改变，然后经过交流放大器进行放大后，使用检流器进行检波，最后得到随着电容变化比例变化的电压输出V0。
3.2 数字化处理测量到的输出信号
当测量到电路输出电压V0时，使用A/D转换器转变成数字信号，经单片机把光耦隔离和A/D转换器连接起来，再对电路进行变换，最后把信号转变成可以使用单片机可以识别的信号，使用单片机处理过后利用线性化函数进行详细的计算，将数据处理成和变化量成正比的数字，然后再使用IEC61850的GOOSE通信协议将信息输送出来，也可以使用V/I和D/A转变成5～21mA直流电流信号输出，然后将设定值和测量值进行对比，将位式控制完成。
3.3 设计通讯系统的硬件和软件
在进行软件设计的时候，要满足多个设施、多个主机的通讯要求，要将数据传输的方向在通讯协议上明确的定义出来。
在对硬件进行设计的过程中，要将RS-485接口安装到硬件上，以便达到网络联通的目的，将多台装置挂接到两根传输线上，使用单片机和光耦对串口进行转换，通过光交换机连接至变电站综控系统，从而有效的避免设备直接的互相干扰。
3.3.1 使用的通信贴格式
在进行校验的过程中，一般使用8位校验和进行校验，如果可以正常进行通信，就说明上位机发送的命理和其对应的命令参数的设计是正确的，下位机会根据要求进行动作，如果不正常，那么下位机将没有响应。
3.3.2 通讯数据流的构成
仪表返回数据的格式：
在传输的过程中，如果起始标志和数据、结束标准一致，那么就需要将数据传送两次，从上面的通讯协议可以看出，数据的目的地和源地址都十分的明确，上位机的编号和仪表的编号都可以随意设置，可以利用面板的按钮对仪表的编号进行设置，也可以使用上位机通过RS-485通讯口对仪表编号进行设置。可以使用面板上的按键对仪表的波特率、通讯地址、通信帖格式进行设置，同样也可以由上位机通过RS-485通讯口对仪表的波特率、通信地质、波特率进行调整。
4.智能色谱在线监测
智能色谱在线监测包含了职能组件、监测装置、可扩展铁芯接地电流在线装置等，并且支持61850数据的上传。整套装置使用UDM-501职能组件作为终端智能设备，可以支持基于IEC61850的GOOSE通信协议，设置有两个独立光钎GOOSE口，可以同时接入两个过程层的GOOSE网。利用智能色谱在线监测，不仅可以在最短的时间内发现出现在变压器内部的问题，提高了判断的准确率，而且可以进行持续监测，对缺陷的变化情况进行实时的掌握。
5.结论
综上所述，使用在线检测技术不仅可以对变压器油中的水分和温度进行实时的监控，而且还可以对变压器中油质的详细情况有一个非常详细的了解，在判断变压器的安全状况、分析变压器的运行情况方面提供出了科学合理的参考依据，大大的降低了变压器的维护成本，节省了投入的维护人员数量，而且可以有效的防止了事故的出现，提高了变压器的使用时间，特别是在使用了比较先进的TROM-600变压器油色谱在线监测装置后，安全性和监测的准确性都有了很大的提高。
参考文献
[1]王献峰，石东.基于CAV424的变压器油微水检测[J].电子测量技术，2007（06）.
[2]陈新岗，田晓霄，杨奕，古良玲.变压器油中微水含量在线监测研究[J].西南大学学报（自然科学版），2009（01）.
