基于群智优化的变压器绝缘油色谱监测方法

基于群智优化的变压器绝缘油色谱监测方法

董杰

国网青海省电力公司检修公司 青海省西宁市 810000

国家电网有限公司科技项目资助(智能绝缘油色谱仪开发，522821180015)

摘要：变电站安装调试与检测作为5G网络工程建设的重要基础性工作，对整个网络建设具有重要作用。为了保证变压器运行正常，要对整个变压器进行实时监控，以便及时了解其运行情况，发现并处理潜在问题。常见的变压器稳定性检测方法是变压器绝缘油色谱监测方法。

关键词：群智优化；变压器；绝缘油；色谱检测

引言

对于大型变压器，油色谱气体分析是判断变压器是否存在故障的有效手段。根据变压器的离线油色谱数据，可以判断变压器的故障性质，同时根据变压器的结构特点判断变压器的故障点位置。本文针对某电站变压器油色谱异常气体进行分析判断，对变压器整体进行相关检查和研究，最终进行了处理，避免变压器带故障运行及故障突然扩大。

1概述

所谓群体智能，是指通过设计某种特定方式，吸引不同行业背景、不同知识结构的人群参与到某一共同主题中，在某些情况下，甚至会通过人工与机器人协同的方式来完成某种具有挑战性的任务。目前群体智能主要包括两个方面：群体感知和群智计算。目前关于群智计算的研究主要集中在互联网信息技术、卫生医疗、道路交通监测和环境建设等方面，群体智能计算目前按照问题的难易程度，可以分为3种：（1）一些简单的计算问题的众包模式；（2）相对复杂的一些工作需要进行群智协作；（3）最为复杂的问题则需要生态系统类群智计算模式。群智计算作为一种新兴的演化计算技术，具有简单操作、收敛速度快等优点，它与进化策略及遗传算法有着极为特殊的联系，通过群体中个体之间的信息交互和合作实现寻优。

2设备结构

2.1自动进样技术

该系统的气路流程以传统的单针三检测器气路流程为基础，配备基于活塞式真空负压脱气技术的自动脱气模块，实现注油、脱气、进样、分析计算及数据存储上传的全自动分析，整个过程避免了人工操作带入的误差。

2.2工作站软件设计

从整个测试系统设计来看，气相色谱仪工作站软件位于系统的最顶层，它负责各应用层的事务，由用户进行色谱仪的操作。和计算机的操作系统层对接，计算机操作系统层主要提供端口，实现软件功能，还要负责建立不同通信协议之间的信息传输。通过通信协议，软件可以实时调用色谱信号，实现色谱仪实时分析。本课题研制的色谱工作站具备完善、快速、高效的处理流程，能自动识别所有可能出现的复杂色谱。

根据色谱工作站的工作处理流程，对色谱工作站软件的功能进行细化设计，根据具体功能，将其划分为数据采集、数据分析、数据管理、仪器管理等功能模块。色谱工作站采用全中文图形化操作界面，操作人员可以轻松掌握。人们可以利用其强大的谱图处理功能，对不同峰形进行智能分析处理，使分析精度大大提高。智能化的专家诊断系统可自动对数据结果进行分析判断，除了常用的三比值法、平衡判据法之外，还可运用直观的立体图示法、大卫三角形法等多种判断方法进行故障诊断，并和历史数据比较，自动计算产气速率，结合专家知识库进行综合分析，给出专家意见。报表格式自编辑功能及数据库管理功能帮助客户进行数据的检索、管理及输出。本工作站专为电力系统油、气色谱分析工作者设计，具有高效、准确、可靠的特性，充分利用计算机数据管理功能，建立一套完整的色谱分析方法。

2.3自动脱气技术

为了实现脱气方式的自动化，解决脱气过程中的定量精度问题，本项目采用基于精密步进电机驱动的密封气缸作为脱气容器。样品由步进电机带动活塞抽进气缸内，根据步进电机的位置和活塞的截面积，人们可以精确计算样品体积，解决了样品定量重复性的问题。

样品脱气过程借助脱气缸运动实现了真空脱气、顶空定量的计算。具体流程如下：基于自动脱气技术的油气分离模块整体采用竖直气缸，在密闭空间内，活塞快速下行，液面底部和活塞之间形成局部真空，快速脱出绝缘油中的溶解气体。脱出的气泡会随重力作用上移到定量管内。多次反复上下拉脱后，利用直线步进电机调整活塞位置，使得密封气缸内部压力为一个标准大气压。静置一段时间，脱出气体和油中气体平衡后，根据步进直线电机的位置，人们可以计算出脱气体积，然后进一步利用气体溶解度分配系数，准确计算油中溶解气体的浓度。该技术优化了传统脱气系统的结构，不需要油循环泵和真空泵，增加了用于脱气过程控制的压力传感器和液位传感器。通过电路程序的智能控制配合，该技术实现了脱气过程的动态控制。增加的液位传感器，可防止油品进入色谱分析系统污染色谱柱。同时，控制回油时脱出的过多气体，通过排空口排空。

3变压器绝缘油色谱监测方法

3.1前置机软件具体实现

前置机软件所实现的功能，主要为硬件驱动、动态加载、采集控制、日志记录和数据上传五大功能。通过软件可以对运行过程中的一些参数进行设置，其中包括对光谱仪、串口、网络通讯、巡检间隔的设置。在采集控制的作用下，通过驱动光谱仪采集得到数据，最后把数据上传到上位机软件，日志记录功能可以监测软件运行中的所有运行信息，以备后续检查。

3.2众包模式在变压器绝缘油色谱分析中的应用

变压器绝缘油中气体含量的检测工作不是一蹴而就的，而是要对其进行实时、连续不断地检测，并记录这些数据，通过这些数据的对比分析，掌握油量的变化情况，进而判断可能存在的安全隐患。如果发现数据中空气含量有异常，要尽快上报，采取一定的处理措施。数据记录和发现问题后的预警机制以及问题反馈在整个色谱分析过程中属于比较简单而且繁琐的工作，但是极为重要，在这个环节上可以采用群智优化的众包模式，通过建立固定的数据记录和反馈系统，发动和鼓励所有人参与到这个工作环节中，相对于传统方法，不仅提高了样本相关数据量，而且能够起到一定的监督作用，同时有利于保证数据的准确性，通过设置预警线，可以让计算机系统根据数据结果做出反馈，使结果相对于人工计算更加准确，更容易发现检测中存在的问题。

3.3功能实现

上位机软件具体实现故障报警、数据接收、数据存储、数据召唤、前置机参数设置和系统历史数据查询与诊断六大主要功能，上位机软件可以接收并存储来自于前置机软件的数据，启动上位机软件后，自动进入登录界面，输入用户名和密码即可进入主界面。在主界面中可以对前置机的参数进行设置和修改，也可以向前置机进行数据召唤。当发生故障时，上位机还可通过故障报警功能通知值班人员。其中前置机发送过来的所有数据以及报警的历史记录都能存储下来，以方便工作人员及时查询与诊断。

结语

随着信息技术的不断发展，信息网络与各个行业不断融合，基于群智优化的变压器绝缘油色谱检测也是变压器未来研究的新领域。同时，在实践过程中，基于群智优化的变压器绝缘油色谱检测，对于提高工作效率、简化工作流程、节约人力成本和物力成本具有重要意义。

参考文献

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