文獻標識碼：B文章編號：1003-0492（2025）05-098-03中圖分類號：TP216

★曹森，楊乃輝，金賢杰（國網吉林省電力有限公司延邊供電公司，吉林延吉133000）

★張賽鵬，陳捷元（國網吉林省電力有限公司電力科學研究院，吉林長春130021）

★路子昂，王慶龍（國網吉林省電力有限公司延邊供電公司，吉林延吉133000）

關鍵詞：油中溶解氣體；在線監測；異常分析；質量提升

油中溶解氣體在線監測裝置是發現大型充油設備異常狀態的重要技術手段^[1,2]，近年來國家明確要求將油中溶解氣體在線監測裝置納入主設備運維管理，強化日常運行維護管理，確保運行狀態良好^[3,4]。文章闡述了油色譜裝置運維質量的提升策略，包括裝置分類、常見問題及具體提升措施，為專業人員維護管理提供了重要借鑒，有助于提升裝置運行可靠性和保障電網供電安全。

1　油中溶解在線監測裝置原理分析

1.1　氣相色譜原理

采用動態頂空或真空脫氣方法，實現油氣分離；脫出的樣品氣進入定量管，在載氣作用下進入色譜柱分離；分離后的特征氣體進入檢測器檢測，經工控系統計算各組分濃度數據并上傳^[5]。

核心組部件：脫氣模塊、色譜柱、核心閥件、氣源模塊和電路模塊，其中色譜柱更換周期在3~5年。

1.2　光譜原理裝置

變壓器油中溶解氣體在經過油氣分離后，得到一定量的混合氣體，該混合氣體被注入檢測室，在檢測室內目標分子吸收紅外光，并激發氣體分子，氣體分子膨脹壓力改變，產生光聲效應，該聲音信號可被微音器探測，通過軟件計算分析，即可從光譜圖中得到變壓器油中溶解的故障氣體種類，以及各特征氣體的濃度。

核心組部件：脫氣模塊、光源、光聲池、微音器、核心閥件和電路模塊^[6,7]。

2　常見問題分析

2.1　裝置問題

油色譜裝置主要由油氣采集單元、油氣分離單元、色譜分離單元、氣體檢測單元、數據采集控制單元及溫度控制單元組成，其通過RS485通訊方式與后臺狀態接入控制器傳輸數據。綜合各變電站內運行情況，裝置主要存在問題如下：

（1）后臺光纖轉換模塊損壞；

（2）分析脫氣單元損壞；

（3）信息采集主板損壞；

（4）數據接收主板損壞；

（5）通信模塊斷線或損壞；

（6）載氣瓶壓力不足；

（7）后臺數據為零，或部分數據丟失；

（8）后臺數據更新不及時；

（9）真空泵故障或油路堵塞；

（10）回油油泵損壞或閥門損壞、滲油。

通過查看載氣瓶高壓表表壓可確定載氣瓶壓力是否充足，不足時需更換新的載氣瓶。正常載氣瓶的更換周期為0.5～1年不等，應做好備用，及時更換；運行過程中檢查各油路閥門，可確定是否存在損壞、滲油；其余故障可通過裝置的故障碼、維護手冊以及結合接線原理圖測量接線端子的電壓、電阻等，確定裝置具體單元的故障類型。

某變電站油色譜裝置1月22日16:27在線監測乙炔數據0.5μL/L平臺告警，1月23日04:27，各組分數據異常，乙炔濃度值1.51μL/L，具體數據情況如表1所示。現場檢查后，發現造成數據異常的主要原因是出峰時間與原始標定存在偏差，導致數據計算出錯。乙炔原始標定319秒，實際出峰時間357.5秒，使本來是乙烷峰計算為乙炔濃度值。出峰時間偏差在20秒內軟件正常自動識別，超過20秒計算模塊識別出錯。

表1 油色譜裝置數據異常

經過現場原因分析后，確定是穩壓閥壓力偏差，調整柱前壓力至出廠前，數據正常采集。調整柱前壓后正常運行5組數據，穩壓閥性能本身沒問題，在線監測正常投入運行。

圖1調整后的數據恢復正常

2.2　狀態接入控制器問題

變電站設備狀態接入控制器（Condition Acquisition Controller，CAC）是部署在變電站內，以標準方式對站內各類監測裝置進行狀態監測信息獲取、轉發及控制的一種裝置，它在狀態監測系統中發揮承上啟下的樞紐作用。它遵循標準的I1和I2接口，實現對符合I1標準的不同廠家變電設備在線監測裝置的接入。但在運行當中由于通訊、網絡傳輸、裝置各組件老化、裝置與后臺非同一廠家等原因經常出現數據掉線，無法保證在線率。CAC存在的主要問題包括：

（1）站內在線監測裝置與CAC通訊故障；

（2）CAC與站內網絡通訊故障；

（3）CAC與狀態監測系統主站通訊故障；

（4）監測裝置接入另一廠家CAC時通訊故障；

（5）CAC硬件配置較低而宕機；

（6）硬件連接異常（交換機、通信接口、電源、通訊電纜等）；

（7）系統或應用軟件存在安全漏洞；

（8）應用軟件版本過低造成的不兼容。

此外，上傳數據存在丟數據（少一組或兩組）、實時數據采集時間，其他各組分數據都是顯示未采集情況，如圖2所示。重復上送數據如圖3所示，一組數據重復上傳多次，導致數據冗余，對后續在線數據分析帶來影響。同時數據回傳超時，數據采集時間與入庫時間相差400余分鐘，不利于數據預告警信息及時反饋及處理。

圖2上傳數據丟失

圖3重復上傳數據

CAC存在的問題主要是通訊故障。由于其涉及多個通訊節點、多個廠家的多種在線監測裝置，各應用層雖然有著統一的通信協議，但不同廠家在具體執行過程中軟件程序不可避免地存在差異，多種裝置、多個廠家的通信聯調必不可少，是造成通訊故障的主要原因。系統自帶的執行程序ping測試，可有效排查各通訊節點的故障。當CAC與狀態監測系統主站通訊故障時，可能是內網執行了某種安全策略（防火墻、訪問權限等方法）致使CAC數據無法上傳至主站系統。系統或軟件導致的安全漏洞是CAC運行過程中存在的問題，威脅內網系統的安全運行，可通過專用的漏洞掃描軟件進行有效排查。

此外，工作中狀態監測系統包括裝置、CAC及通訊發生故障時，一方面需要依靠廠商進行解決，另一方面各班組分工不明確，未按照“管理規定”履行相應職責。因此，增強各班組的責任意識，對提升變電設備狀態監測系統的全過程管理具有重要意義。

3　提升措施

（1）加強裝置廠家相關工作人員的安裝調試管理，提升裝置安裝調試時的裝置運行穩定性和數據準確性校驗水平，防止人為因素導致的裝置運行異常，從而影響裝置效益效能。

（2）明確油色譜在線監測裝置數據監控職責，及時排除裝置誤告警，熟悉裝置的監測時間間隔、熟練應用輸變電狀態監測系統監控預告警信息，確保及時發現和報送預告警情況，及時開展處置工作，保障主設備狀態可控。

（3）針對出現問題的裝置排查同批次產品性能，以及相應模塊是否出現問題，加強對運行裝置的監視，發現數據異常及時進行離線數據分析比對，聯系廠家及時進站維護。

（4）加強裝置維護核心技術攻關。當前裝置校驗、維護等均依賴供應商配合完成，較為被動，且當數據精度不合格時通過軟件修正等方式進行更正，運維單位無法切實掌握裝置運行狀態，亟需加強裝置維護核心技術攻關，在裝置維護中占據主動性。

4　結論

文章詳述了油中溶解氣體在線監測裝置的常見故障類型，并提出了詳細的原因分析和相應的運維質量提升措施，進一步提升了油色譜裝置數據的質量和準確性，并實現了對設備狀態的實時掌控，支撐了電網高質量發展。

作者簡介：

曹　森（1978-），男，吉林延吉人，高級工程師，現就職于國網吉林省電力有限公司延邊供電公司，主要從事高壓電氣設備帶電檢測及在線裝置檢測研究與校比工作。

參考文獻：

[1]Q/GDW10536-2021,變壓器油中溶解氣體在線監測裝置技術規范[S].

[2]DL/T722-2014,變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則[S].

[3]袁帥,閻春雨,畢建剛,等.變壓器油中溶解氣體在線監測裝置技術要求與檢驗方法研究[J].電測與儀表,2012,49(11):4.

[4]趙君嬌,袁彤哲,唐紅,等.變壓器油中溶解氣體在線監測裝置現場檢驗方法的研究[J].東北電力技術,2019,40(7):4.

[5]鄭勇,李玉海,周瑜,等.變壓器油中溶解氣體在線監測裝置故障分析[D].上海:同濟大學2016.

[6]蔣浩宇.光聲光譜在線監測系統設計[J].低碳世界,2017(24):3.

[7]鄭勇,李玉海,周瑜,等.變壓器油中溶解氣體在線監測裝置故障分析[J].青海電力,2013,32(3):6.

摘自《自動化博覽》2025年5月刊