变压器作为电力系统的枢纽，运行状态直接关系着电力系统的安全稳定。在运行过程中，变压器内部发生热故障、放电性故障或者油、纸老化时，会产生H 2、CH 4、C 2 H 6 、C 2 H 4、C 2 H 2、CO、CO 2等故障特征气体，故障气体的含量是变压器内部故障类别和严重程度的重要标志。
为实现油中气体的在线监测，目前已提出多种方法，如气相色谱、气敏传感器、红外光声光谱等。但长期使用中，这些方法存在取样复杂、交叉敏感、长期稳定性差、检测气体组分不够齐全等问题。为此，我司开创性地将半导体激光器技术与光声光谱技术结合，研发生产了PASL-3000 激光光声光谱变压器油中气体在线监测系统，具有准确度高，稳定性好、无需更换载气，无气体交叉干扰等优点。
技术特点：
光声光谱是基于光声效应的一种光谱技术，气体分子吸收特定波长的调制光辐射能量，由振动基态跃迁到激发态，然后通过快速的辐射跃迁或者无辐射跃迁过程回到基态。气体分子通过无辐射跃迁过程回到基态会产生热能，导致气体温度的变化，相应地引起气体压强的变化，从而产生声音信号，信号的强弱与入射光强和气体吸收大小成正比，检测声音信号即可间接测定气体浓度。气体既是检测对象气体，又是吸收光辐射的探测器，利用同一光声池检测装置，只要改变光源的波长即可对多种气体进行检测。
可调谐半导体激光器凭借其带宽窄、连续可调、体积小、重量轻、可在室温工作、能与光纤藕合等优点，近年来成为光声光谱系统光源的理想选择。通过多波段可调谐半导体激光器的组合，可满足变压器油中溶解气体和微水的测试要求。
技术优势：
（1）非接触性测量、不消耗任何标准气体；
（2）不需要分离气体、直接确定气体的成分和含量、检测速度快、可实现连续测量；
（3）直接测量气体吸收光能大小，探测灵敏度高，气室体积小；
（4）采用半导体激光器，直接电调制，系统性能可靠，稳定性好；
（5）只需分别驱动不同波长的半导体激光器即可用于多种气体的测量。
技术指标：
高精度：乙炔浓度测量灵敏度0.1ppm、甲烷、乙烷、乙烯、一氧化碳、二氧化碳等气体0.5ppm、氢气2ppm、微水0.5ppm；
快速检测：顶空脱气过程缩短至20分钟，一次检测只需5-10分钟，系统可达到1次/小时的检测频率；
低维护成本：除了油路、气路所必须的泵之外，无需其他机械部分，延长系统寿命长。整个检测过程与被检测气体无化学反应，无新组分产生，检测结果可长时间保持高稳定性，无需频繁校准零点，无需耗材，降低维护工作强度，节省维护费用。
目前，PASL-3000 激光光声光谱变压器油中气体在线监测系统已通过中国电力科学研究院检测，在多省市220kV变电站得到广泛应用和好评。系统运行稳定，可靠性高，能及时发现变压器潜在故障隐患，为电力系统安全运行提供了强有力保障。
武汉市豪迈电力自动化技术有限责任公司（简称豪迈电力）成立于1999年，是专注于电力系统二次测试、在线监测、检测设备的研发、生产与销
售的高新技术企业。公司研发和生产了以“继保之星”系列为代表的继电保护测试仪、“CTP”系列为代表的互感器测试仪、直流系统测试仪以及自动化测试维护、在线监测、新能源测试设备等，累计为10000多家大中型企业提供产品与服务。
变压器故障检测系统 摘要 大型电力变压器是电力系统中重要的和昂贵的设备之一，其运行状态直接影响系统的安全性。目前，电力系统的检修体制正由定期检修向状态检修转变，而状态检修是以了解设备的运行状态为基础的。要了解设备状态，就需要对设备信息进行分析诊断。本文的工作就是在这一背景下开展的，其意义在于为电力变压器的检修提供技术支持。本文是从变压器的故障原因、类型以及分析入手，介绍了现今国外主要研究的基于变压器油中气体的故障诊断方法。 在系统的硬件部分，本文以ATmega8单片机为核心，将采集来的电压、电流、温度和气体等模拟量信号经过A/D转换器转换为数字量信号后送入单片机系统中进行处理，通过处理的结果来判断变压器是否含有故障以及故障的类型等。同时本系统也设置了电流保护、差动保护和气体保护等继电保护来防止因短路故障或不正常运行状态照成变压器的损坏，提高供电可靠性。在系统的软件部分，本文运用C语言编写软件程序，使之能够识别并处理从传感器传来的电信号，然后通过人机交互界面显示出来，近而使人能够很轻易判断故障类型。 关键词：变压器故障油气体分析单片机继电保护
Transformer malfunction detection system Abstract In the electrical power system, the large-scale power transformer is one of the important and expensive equipment, it’s running status direct influence system security. At present, the electrical power system overhaul system is transforming by the preventive maintenance to the condition overhaul, but the condition overhaul is take understands the equipment the running status as the foundation.Must understand the equipment condition, needs to carry on the analysis diagnosis to the equipment information. This article work is develops under this background, its significance lies in for the power transformer condition overhaul provides the technical support.This article is from the transformer breakdown reason, the type and the analysis obtains, introduced the nowadays domestic and foreign main research based on the transformer oil in the gas breakdown diagnosis method. Are partial in the system hardware, this article take the ATmega8 MCU as a core, use the gather simulation signal likes voltage, electric current, temperature, gas and so on, to transform after ADC for the digital quantity, and then signal sends in the MCU system to process,
Q/CSG 中国南方电网有限责任公司企业标准 中国南方电网有限责任公司发布
Q/ CSG XXXXX.X-2013 目次 前言...................................................................................................................................................................... II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 4 技术要求 (1) 5 试验项目及要求 (2) 6 检验规则 (3) 7 标志、包装、运输、储存 (4) I
Q/ CSG XXXXX.X-2013 II 前言 为规范输变电设备在线监测系统的规划、设计、建设和运行管理，统一技术标准，促进在线监测 技术的应用，提高电网的运行可靠性，特制定本标准。 本标准由中国南方电网有限责任公司生产技术部提出、归口并解释。 本标准起草单位：广东电网公司电力科学研究院。 本标准主要起草人： 本标准由中国南方电网有限责任公司标准化委员会批准。 本标准自XXXX年XX月XX日起实施。 执行中的问题和意见，请及时反馈给南方电网公司生产技术部。
Q/ CSG XXXXX.X-2013 变压器铁芯接地电流在线监测装置技术规范 1范围 本标准规定了变压器铁芯接地电流在线监测装置的范围、术语、使用条件、技术要求、试验、备品备件、标志、包装、运输、贮存要求等，可作为产品的研制、生产、检验和现场测试的依据。 本标准适用于110kV及以上电压等级的变压器铁芯接地电流在线监测装置的生产、检测、使用和维修。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 191 包装储运图示标志 GB/T 2423 电工电子产品环境试验 GB/T 16927.1 高电压试验技术第一部分：一般试验要求 GB/T 16927.2 高电压试验技术第二部分：测量系统 GB/T 17626.1 电磁兼容试验和测量技术抗扰度试验总论 DL 393-2010 输变电设备状态检修试验规程 Q/CSG XXXX 变电设备在线监测系统通用技术规范 3术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1变压器铁芯接地电流在线监测装置 安装在高压设备附近，用于变压器铁芯接地电流特征量连续实时监测的装置。一般由传感器、数据采集和处理模块、通讯控制模块等组成。 4技术要求 4.1通用技术要求 变压器铁芯接地电流在线监测装置的基本功能、绝缘性能、电磁兼容性能、环境性能、机械性能要求、外壳防护性能、连续通电性能、可靠性及外观和结构等通用技术要求应满足《变电设备在线监测装置通用技术规范》。 4.2接入安全性要求 1
变压器故障检测技术 发表时间：2019-01-16T10:40:01.433Z 来源：《防护工程》2018年第31期作者：佟尧 [导读] 变压器在电力系统运行过程中占据着非常重要的位置，因此相关人员要保证变压力器运行稳定性。 大唐东北电力试验研究院有限公司 摘要：随着近几年经济发展速度的不断加快，人们消耗的电力资源也在不断增加，这种现象不仅在一定程度上促进了电力行业的发展，同时也给电力企业的发展造成了非常大的负担，因此相关人员要不断结合先进的科学技术对变压器故障检测技术进行创新，电力其的正常供电才能得到保障。本文就变压器故障检测技术进行研究，希望能够在一定程度上提高我国人们的生活质量。 关键词：变压器；故障；检测技术 变压器在电力系统运行过程中占据着非常重要的位置，因此相关人员要保证变压力器运行稳定性，减少其出现故障的概率，电力系统的正常运行才能得到保障。变压器在进行运行的过程中一旦出现安全问题，就会对电力系统供电质量造成非常大的影响，因此相关人员在发电变压器出现安全问题的时候，运用变压器故障检测技术对其出现问题的位置和原因进行分析，并找到解决这一问题的有效措施，电力企业的经济效益才能得到提升。 1常见的故障分析 （1）短路故障 变压器的短路故障一般是发生在变压器的出口电路。若发生短路故障，变压器绕组可能通过额定电流数十倍的短路电流，短路电流会在绕组上产生大量的热及电动力，从而使绕组变形甚至绝缘损坏，还会使其内部的压紧装置、引线、套管和油箱发生变形、位移等损伤，更甚者还会产生火灾。 （2）放电故障 变压器的放电故障主要是分为局部放电以及火花放电和高能量放电三种类型。在变压器正常工作过程中，绝缘层内的气隙、油膜发生放电的现象称为局部放电。火花放电主要是油中掺入了杂质。电弧放电是高能量放电，常出现在绕组匝间层绝缘击穿后。 2变压器故障产生的原因 电力系统在运行的过程中，变压器始终处于工作状态，这种情况会在一定程度上加快变压器老化的速度，降低变压器本身的绝缘性，一旦其在运行过程中出现这种情况，那么变压器在运行过程中出现故障的概率就会增加。在进行变压器应用的过程中，相关人员要不断加大对变压器最大承载量的重视度，保证变压器在运行过程中，其的负荷不会出现盲目增加的情况，这样变压器内部元件的使用寿命才能得到保障。 电力系统运行的过程中，如果相关人员盲目对变压器进行增压，不仅会减少变压器的使用寿命，同时还会增加变压器老化的速度，降低其的性能，如果相关人员没有及时对变压器进行更换的话，其在运行的过程中就会出现故障的现象。电力企业要不断加大对电气线路和元件连接的重视度，这样电气线路在连接过程中出现松动的现象才能得到减少。当电气线路出现松动现象的时候，变压器就会出现非常严重的故障现象，这种现象对电力系统运行的安全性和稳定性都会造成非常大的影响。 3变压器故障检测技术 3.1气相色谱仪技术 在对变压器进行故障检测的过程中，相关人员经常会采用气相色谱仪技术对其进行检测，其在进行检测的过程中，采用的检测方法主要是对混合气体的组成进行检测，并且这种检测方法本身就有着安全、便捷和可靠的特点，在进行电气设备加检测的过程中，其的应用范围非常广。在进行气体检测的过程中，相关人员主要是利用高分子膜的方式对气体、油进行有效的分离，并采用对气体进行溶解的方法对油中的气体与故障气体进行有效的平衡，这样就能有效的变压器的故障进行检测。 当变压器出现故障现象的时候，其就会出现氢气气体，这种气体是可以通过相关仪器进行检测的，气相色谱仪能够有效的对氢气进行检测。在对变压器故障进行检测的过程中，如果相关人员对检测仪器要求相对来讲比较高，并且对故障气体数量检测有一定要求的话，采用铂金属外加剂和纳米晶型半导体传感器进行故障检测，这样不仅能够提高变压器故障检修的效率，同时还能提高故障气体扩散的速度。 3.2红外光谱技术 在对变压器进行故障检测的过程中，相关故障检测人员也经常会采用红外光谱技术，这种技术本身就有着故障检测非常精准，并且其的检测速度也非常快、维修量相对来讲比较少等特点，这种特点在一定程度上扩大的红外光谱技术的应用范围，并且其在进行应用的过程中，还能辅助相关人员对变压器故障气体的具体数量进行检测。实际上，在具体的应用过程中，电力检修人员可以有效地利用红外气体分析仪器和双关路薄膜电容检测仪器，定量地分析变压器故障待测气体，并能观察到气体检测前后的能量变化。尽管如此，这种红外光谱仪器对氢气的敏锐度较低，这就决定了它能检测除氢气之外的气体，就可以使变压器很快地恢复正常，这种变压器故障检测技术值得大力推广。 3.3声光谱技术 作为变压器故障检测技术之一，声光谱在线检测技术在解决变压器故障检测方面起着重要作用，相关人员需在懂得这种技术的优点和运用原理，以便更好地将之应用于变压器运行的整个检测系统中，从而有效地防止变压器故障。具体地讲，光声光谱气体检测技术对于检测氢气的含量和浓度十分有用，由于这种技术利用了光声效应和光声室内气体吸收光谱的能力，选取了一定的波长，可以定量分析、定性分析变压器故障产生的氢气气体，从而极大地提高了光声光谱的精密度和稳定性。实际上，这种检测技术也不容易受到反射光和散射光的影响，能够更好地检测到氢气的含量和浓度，不但有利于提高变压器故障检修效率，而且有利于降低变压器故障发生的几率。 3.4传感器列阵技术 传感器列阵在线检测技术也是一个较为重要的变压器故障检测技术，拥有独特功能。如果电力检修人员熟练掌握了这种技术，并合理地将其运用到实践中，就可以保护变压器运行的状态不会受到任何干扰，从而使电力系统中的变压器能够安全地运行。大体地讲，这种传感器列阵具有选择性、气体敏感度高的特点，通过运用传感器在线检测技术，可以迅速检测出故障气体的含量和浓度。目前，半导体气敏
智能变压器状态监测系统技术方案 一、智能变压器状态监测系统 智能变压器作为智能变电站的核心组成部分，其建设获得了越来越多的关注。根据现行的标准，智能变电站是指采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站互动的变电站。智能变压器在线监测系统是保证变压器正常工作并预估设备的损耗以建立合理的检修计划，智能变压器在线监测系统是实现智能变电站的基础设备之一。 变压器是电力系统中重要的也是昂贵的关键设备，它承担着电压变换，电能分配和转移的重任，变压器的正常运行是电力系统安全、可靠地经济运行和供用电的重要保证，因此，必须最大限度地防止和减少变压嚣故障或事故的发生。但由于变压器在长期运行中，故障和事故是不可能完全避免的。引发变压器故障和事故的原因繁多，如外部的破坏和影响，不可抗拒的自然灾害，安装、检修、维护中存在的问题和制造过程中留下的设备缺陷等事故隐患，特别是电力变压器长期运行后造成的绝缘老化、材质劣化等等，已成为故障发生的主要因素。同时，客观上存在的部分工作人员素质不高、技术水平不够或违章作业等，也会造成变压器损坏而造成事故或导致事故的扩大，从而危及电力系统的安全运行。 正因为变压器故障的不可完全避免，对故障的正确诊断和及早预测，就具有更迫切的实用性和重要性。但是，变压器的故障诊断是个非常复杂的问题，许多因素如变压器容量、电压等级、绝缘性能、工作环境、运行历史甚至不同厂家的产品等等均会对诊断结果产生影响。 智能变压器状态监测系统构架如图1-1所示：
传感器在变压器故障检测中的应用 变压器在供电系统中扮演着重要的角色，变压器出现故障会造成整个配电系统停止运转，只有保障变压器及时进行故障检测，排除故障，才能保障整个配电系统的稳定运行。本文主要分析了变压器常出现的几种故障和传感器在解决变压器问题的具体应用，对提高变压器故障检测的效率具有十分重要的意义。 标签：传感器；变压器；故障检测 一、变压器及其工作原理 变压器主要是利用电磁感应来改变交流电压，产生电磁互感应，其主要功能有电流交换、稳压、抗阻变化、电压交换等。变压器在供电系统中扮演着重要的角色，变压器出现故障会造成整个配电系统停止运转，只有保障变压器及时进行故障检测，排除故障，才能保障整个配电系统的稳定运行。变压器作为变电站内最重要的主设备之一，其运行状态对整个系统的安全运行起着至关重要的作用。目前随着变压器带电监测新技术的应用，对变压器的运行状态可以进行严密监测和全过程控制，为变压器的状态检修提供了可靠的技术保障。 在电力系统中，变压器尽管是可靠的电力设备，但其平均故障却不低于两次/百台年，这样就要求对运行中的变压器加强维护、检测以减少变压器的故障。目前，电力部门对变压器故障检测的方法是采用色谱分析，即定期抽取变压器油样，进行脱气处理，然后对气体进行色谱分析，以确定变压器是否有潜伏性故障的存在。然而，这种方法比较复杂并且不能实现在线检测，而故障有可能在间隙期间出现，因此研究一种简单的、能对变压器潜伏性故障进行在线连续检测的装置是非常必要的。 电磁感应原理是变压器进行工作的主要原理，其主要构件是铁芯和线组，在电磁感应的帮助下将某一数值的交流电压转变为另一数值的交流电压。当油浸变压器内部发生过热，放电，电弧等故障时，将导致故障部位的绝缘材料或变压器油的分解，而分解出氢、乙炔、甲烷及一氧化碳等故障气体，这些气体的含量将随着故障的惡化而剧增。然而我们又不能同时检测几种气体，以氢气作为故障的主要特征气体，因为无论出现哪一种故障都将产生氢气；另一方面氢分子键能小，溶解度低，因而在变压器过热，放电等故障过程中，氢最容易从油中析出。而对某一变压器来说，油量是一定的，因此，油中氢的含量就与故障的严重程度有关。 二、变压器常见故障问题分析 1.变压器受潮 变压器出现受潮的问题时，主要表现在氢气的含量快速增加。这里应特别注意的是，因为芳烃具有抗析气的性能，芳烃含量的区别对于氢气含量具有较大的影响，因此，可以通过氢气含量的变化来判断此种问题的发生。
激光拉曼光谱 [实验目的] 1、学习使用光谱测量中常用的仪器设备； 2、测量4CCl （液体）的拉曼光谱； 3、学习简单而常用的光谱处理方法，并对4CCl 的拉曼光谱进行处理，求出4CCl 的主要拉曼线的拉曼位移。 [拉曼光谱基本原理] 1、 现象 频率0v 的单色辐射入射到透明气体、液体或光学上完整透明的固体上时，大部分辐射无改变地透过，还有一部分受到散射。其中将出现频率为0m v v ±的辐射对。这种辐射频率发生改变的散射成为拉曼（Raman ）散射；还有辐射频率不发生改变的散射称为瑞利散射。一般把瑞利散射和拉曼散射合起来所形成的光谱称为拉曼光谱，即0v 和0m v v ±合起来构成拉曼光谱。0v 称为瑞利线，0m v v ±称为拉曼线，m v 称为拉曼位移。且频率为0m v v -的拉曼线称为斯托克斯线，频率为0m v v +的拉曼线称为反斯托克斯线。瑞利散射的强度通常约为入射辐射强度的310-，强的拉曼散射的强度一般约为瑞利散射强度的310-， 2、 解释 对拉曼散射的完整理论解释是非常复杂的，限于篇幅这里不作介绍，请大家参看附后的有关参考书。下面用一个简单模型——散射系统与入射辐射之间的能量交换模型对其加以解释。 设散射系统有两个能级1E 、2E ，且有21E E >，210E E hv ->。由于入射辐射的相互作用，系统可以从低能级1E 跃迁到高能级2E ，这是必须要从入射辐射中获得所需能量21E E E ?=-。这个过程可以认为是系统吸收一个能量为0hv 的入射光子，从1E 能级跃迁到某一更高能级（通常散射系统并没有这样一个能级，所
以称其为虚能级），然后，放出一个能量为0hv E -?的散射光子而跃迁到2E 能级。此时，散射光子的频率可表述为： 000m hv E E v v v v h h -??= =-=- 另一方面，如果散射系统处于激发能级2E ，由于相互作用的存在，它可以从高能级2E 跃迁到低能级1E 。此时系统必须把能量21E E E ?=-交给入射辐射。同样这一过程可认为是系统吸收一个能量为0hv 的入射光子。从2E 能级跃迁到某一高的虚能级，然后以放出一个能量为0hv E +?的散射光子而跃迁到1E 能级。此时，散射光子的频率可表述为： 000m hv E E v v v v h h +??==+=+ 以上的描述可用图1来直观表示。 拉曼散射所涉及到得能级1E 、2E ，一般为散射系统的振动、转动能级（对于分子系统而言），或为晶格振动能级（对于晶体而言）。即拉曼位移m v 通常对应系统的振动、转动频率或晶体振动频率。
电力变压器常见故障分析及处理 一、常见故障分析 1、内部声音异常 正常运行的变压器，会发出均匀的电磁交流声，在变压器运行不正常时，有时会出现声音异常或声音不均匀。造成该现象的主要原因：变压器过负荷运行时，内部会发出很沉重的声音，在内部零件发生松动的情况下，会有不均匀的强烈噪声发出。假如未夹紧铁芯最外层硅钢片，则会在运行时产生震动，发出噪音。此外，变压器发出异响还有可能是由于变压器顶盖螺丝松动所致。 变压器内部过电压时，会导致铁芯接地线断路，或一二次绕组对外壳闪络，在外壳及铁芯感应出高电压，使变压器内部发出噪音。假如变压器内部发生击穿或者接触不良，会由于放电而发出吱吱的声音。若发生短路或接地，将有较大的短路电流出现在变压器绕组中，使其发出大且异常的声音。若设备有可能产生谐波，或将大容量的用电设备接在变压器负载上，则易产生较大的启动电流会使变压器发出异常噪音。 2、瓦斯保护故障 一种情况是发生了瓦斯保护信号动作。瓦斯保护其动作灵敏可靠，变压器内部大部分故障都可被瓦斯保护有效监视。在瓦斯保护信号动作发生后，即可恢复到正常音响信号，对变压器的运行情况严密监视。 一般来讲，有几种原因可以引起瓦斯保护动作：一是在变压器进行滤油或加油时，没有及时排出带入变压器内部的空气，变压器运行时油温升高，逐渐排出内部空气，引发瓦斯保护动作；二是变压器发生穿越性短路，或者由于内部故障产生气体而引发瓦斯保护动作。 当发生瓦斯保护信号动作时，若检查中未发现异常，就要立刻对瓦斯继电器中的气体进行收集，并分析试验。假如气体不燃烧且无色无味，则可认为变压器内部被空气侵入，这种情况下，变压器是正常运行的，只需立即将瓦斯继电器中的气体放出即可，同时注意观察信号动作时间间隔是否越来越长，直至不久消失。假如气体是可燃的，则可证明变压器发生了内部故障，应将变压器立刻停止运行，并进行电气试验，查找事故原因，送去检修。 另一种情况是发生了瓦斯保护动作与跳闸。发生此情况的原因有以下几种：首先是有严重故障发生在变压器内部；此外还有保护装置二次回路发生了故障；假如变压器是大修后或者新近安装投入运行的，有可能因为变压器油中含有的空气过快分离而造成保护动作与跳闸；还有一种原因是由于变压器内的油位下降速度过快而引起。在发生瓦斯保护动作与跳闸后，值班人员应立即解除工作变压器，对其外部实施检查。检查其防爆门是否完整、是否有绝缘油喷溅现象、外壳是否鼓起、油位是否正常等。然后分析收集的气体，对变压器内部故障的性质进行鉴定，检修完毕，并经试验合格后，方可再次投运。 3、自动跳闸故障 发生自动跳闸故障时，应进行外部检查，查明保护动作情况。假如在检查之后，确认是由于人员误动作或者外部故障，而不是内部故障引起的，则可越过内
光谱学中常用的激光光源 光谱分析是研究物质结构的重要手段。激光引入光谱分析后，至少从5个方面扩展和增强了光谱分析能力：（1）分析的灵敏度大幅度提高；（2）光谱分辨率达到超精细程度；（3）可进行超快（10-100 fs量级）光谱分析；（4）把相干性和非线形引入光谱分析；（5）光谱分析用的光源波长可调谱。自从激光引入之后，先进的光谱分析已经激化了。[2] 3激光光谱学常用的几种激光器3.1固体激光器 以玻璃或者晶体等固体材料作基质，掺入某些激活离子做成激光工作物质的激光器。固体激光器工作特点是工作物质坚固，激活离子密度比较高。因此，单位工作物质能够产生较高激光能量（或功率）。工作物质有储能效应，能产生很高峰值激光功率。主要缺点是大多数激光器件的能量转换效率不高，输出的激光波长不够多样化，往往只能产生某一种或少数几种波长。不过，随着固体激光器技术的发展，这两个缺点已逐步在克服，比如采用半导体激光器做抽远光源，替代传统的闪光抽运，总体能量转换效率已提高5~10倍。用掺杂Cr和Ti 的过渡金属离子做成激活离子工作物质，输出的激光波长能够可调谐；掺三价稀土元素Tm、Ho、Er做成的工作物质，输出的激光波长已扩展到红外波段（2~3um）。世界上第一台激光器是以红宝石做基质，掺铬离子做激活离子做成的工作物质的激光器，它诞生于1960年夏天，由美国休斯公司的梅曼研制成功。 以下是两种典型的固体激光器： 1）离子掺杂固体激光器 在基质晶体或玻璃中添加过渡金属和稀土类离子作发光中心是一类重要的激光器。红宝石(Al2O3:中掺杂Cr 3+)是实现激光作用的第一种材料，其波长为694 nm，激光的激活粒子是掺在A1 O3晶体中的Cr3+离子。掺钦忆 2 铝石榴石(Nd3+: YAG)是利用三价铷离子(Nd3+)作激活粒子，室温下激光发射波长为1064 nm。 大多数晶体中掺杂离子激光器具有相当窄的增益带宽，大约为波长的万分之一。改变晶体温度，中心波长会略有改变，但没有什么实用价值。在非定形固体(如玻璃)中，增益带宽会有明显增加，比如钦玻璃的谱线宽度约为300 cm-1,Nd3+:YAG的谱线宽度约大50倍。这是由于玻璃的无定形结构所造成的，它使各个Nd3+离子的周围环境稍有不同，从而使离子的能级分裂发生微小的变化，因此不同离子的辐射频率也有微小的差别，这会引起自发辐射光谱的加宽。但是同宽带可调谐系统，比如染料激光器或色心 激光器相比较还是较小，前者的调谐区为中心波长的1-3%，而后者为5-20% ,在包含三价稀土类离子(Pr 3+、Er3+、Ho 3+、Tm3+ , Nd3+等)的固体激光器中，用闪光灯激发，得到从0.55 jtm(Pr:LaF3)到2.69 jtm (ErF3:TmF3:CaF3) 之间的100多根振荡线，其中Nd:Y AG的1064 nm激光跃迁是熟知的高功率振荡线.用YLF(LiYF4)作基质晶体材料，使固体激光器的振荡波段从Ce:YLF的325 nm扩展到Ho:YLF的3.19拌m.掺过渡金属离子的波长可调谐固体激光器是目前世界各国竞相研究的一种新型固体激光器。表2给出主要的掺过渡金属离子的波长可调激光器。由表可见，这 些掺过渡金属离子 的波长可调激光器， 在可见光到近红外 区域内振荡。 2）色心激光器 色心是碱金属 卤化物晶体及碱土 氟化物晶体中离子位置结合一个电子而形成的。它是固态晶体结构中光学激活晶格缺陷。典型的色心是离子晶体中一个负离子空缺，从而在晶体的一个小区间内形成过量的正电荷。一个自由电子可被束缚在这个势阱里。电子在该势阱里束缚态之问的光学允许跃迁就成了晶体光谱中新的吸收带。电子在色心激发态具有不同于基态的电子分布，因此对不同的电子态周围离子的平衡位置也略有不同。这样，电子从基态吸收一个光子就会进入电子激发态的“振动激发态”。晶体的迅速的振动弛豫使其很快达到平衡态，从而向基电子态的振动激发态跃迁而放出光子。这种过程同后面在染料激光器泵浦机制中所讨论的是相同的。而且多种色心激光器可以像染料激光器一样成为宽调谐激光器。所不同的是染料激光器长波段通常只能到lAm,而色心激光器调谐范围为0.8- 4(cm)。像染料激光器一样，色心激光器可以脉冲或连续运转。 后面讨论的染料激光器的一些限制也同样适用于色心激光器。首先Stokes偏移必须足够分离吸收谱和荧光谱;其次激发态必须没有强吸收;最后激发态无辐射失活必须慢。像染料激光器那样，这些条件使某些色心不能成为有效的激光器。
配电变压器的在线监测技术 方案，提出了基于全球移动通信系统GSM （Global System for Mobile communication）短信技术的配电变压器在线监测系统的设计方案。 关键词：配电变压器;在线监测;GSM;DSP 配电变压器在线监测系统是一个信息集中管理系统，信息采集点是配电变压器，采集对象为配电变压器各项运行数据。系统主要组成为现场终端、通信信道和主站中心平台。以下将对配电变压器监测终端、信道传输及功能进行系统的阐述，并对本系统的功能做一个详细的归纳。其中信道传输作为重点研究对象。 一、配电变压器监测终端 监测终端部分的硬件系统由数据采集和信号处理两部分组成。 1.1数据采集部分 数据采集部分由信号转换与调理电路、采样同步控制电路、A/D转换电路组成。采集模式为220V三相交流电压，5A三相交流电流共六路通道同步采集，A/D采样并行输出。采用同步锁相系统控制采样频率，使采样频率和信号基波频率同步变化，可消除频率泄漏。 首先系统通过电流互感器和电压互感器采集配电变压器运行中实时电流信号和电压信号，然后经过放大，低通滤波等信号调理模块送人A/D转换器，把模拟量转换为数字信号送入数字信号处理器（DSP）。如图1所示： 图一 A/D转换器电路以及型号选择： A/D转换器选用ADS7864。ADS7864具有6个输入通道，每个通道都带有一个采样保持
器，内部与两个独立的逐次比较转换器，可以同时进行2个通道的转换。输出具有FIF0，为二进制补码。 1.2数据的处理部分 本设计的DSP芯片选用VC5409作为监测终端数据处理部分的核心。该芯片属于美国TI 公司生产的54XX系列DSP中的一款，这一系列的芯片具有相同的内核结构，只是配置了不同的片内存储器和片上外围设备。 数据信号处理器（DSP）的优点 DSP控制器具有用于高速信号处理和数字控制功能所必要的结构特点，同时还具有单片电机控制应用所需的外设功能.DSP内核具有高性能的运算能力，使得其芯片可以对复杂的控制算法进行实时运算。 二、信道传输 2.1传输方式的选择 我国的通信系统主要有以下几种通信方式：电力载波通信、光纤通信、微波通信、电话拨号、普通电台无线通信等。其各自的特点见下表： 图2 配电网通信方式性能比较 所以根据以上的分析，以及我国通信系统的现状，利用全球移动通信系统GSM公众无线通信网的SMS服务传输远程数据具有一次投入少、运营成本低、可靠性高、免维护的特点，可以作为有配电网在线监测系统的主要通信方式。 系统网络如图3所示，主要由终端检测设备、终端设备通信模块、GSM通信网络、通信管理器、管理工作站组成。 2.2数据的发送 众所周知现有的GSM网络技术十分的稳定，现在的GSM系统能提供多种不同类型的业务，
拉曼光谱由于近几年来以下几项技术的集中发展而有了更广泛的应用。这些技术是：CCD检测系统在近红外区域的高灵敏性，体积小而功率大的二极管激光器，与激发激光及信号过滤整合的光纤探头。这些产品连同高口径短焦距的分光光度计，提供了低荧光本底而高质量的拉曼光谱以及体积小、容易使用的拉曼光谱仪。（一）含义 光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射.弹性散射的散射光是与激发光波长相 同的成分.非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分,统称为拉曼效应 当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会按原来的方向透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。在垂直方向观察时，除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外，还有一系列对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究谱线特征 （二）拉曼散射光谱具有以下明显的特征： a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关； b.在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧,这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的 能量。
c.一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。这是由于Boltzmann分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。 （三）拉曼光谱技术的优越性 提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。此外 1由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光谱是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具。 2拉曼一次可以同时覆盖50-4000波数的区间，可对有机物及无机物进行分析。相反，若让红外光谱覆盖相同的区间则必须改变光栅、光束分离器、滤波器和检测器3拉曼光谱谱峰清晰尖锐，更适合定量研究、数据库搜索、以及运用差异分析进行定性研究。在化学结构分析中，独立的拉曼区间的强度可以和功能集团的数量相关。4因为激光束的直径在它的聚焦部位通常只有0.2-2毫米，常规拉曼光谱只需要少量的样品就可以得到。这是拉曼光谱相对常规红外光谱一个很大的优势。而且，拉曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至20微米甚至更小，可分析更小面积的样品。5共振拉曼效应可以用来有选择性地增强大生物分子特个发色基团的振动，这些发色基团的拉曼光强能被选择性地增强1000到10000倍。 （四）几种重要的拉曼光谱分析技术 1、单道检测的拉曼光谱分析技术
电力变压器故障检测技术的现状与发展趋势白文海 发表时间：2019-05-31T09:38:19.970Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：白文海[导读] 摘要：在电能的传输和配送过程中，电力变压器是能量转换、传输的核心，是国民经济各行各业和千家万户能量来源的必经之路，是电网中最重要和最关键的设备。 （江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司江苏省 226246）摘要：在电能的传输和配送过程中，电力变压器是能量转换、传输的核心，是国民经济各行各业和千家万户能量来源的必经之路，是电网中最重要和最关键的设备。电力设备的安全运行是避免电网重大事故的第一道防御系统，而电力变压器是这道防御系统中最关键的设备。变压器的严重事故不但会导致自身的损坏，还会中断电力供应，给社会造成巨大的经济损失。因此，本文对电力变压器故障检测技术 的现状与发展趋势进行分析。 关键词：电力变压器；故障检测技术；现状；发展趋势作为电力系统中的关键组成部分，变压器的稳定运作对发挥电气设备的作用以及价值有着关键的影响，只有为电力变压器的正常运作营造良好的环境，才能够提高整个电力系统的稳定性。对于电力公司来说，在实践运作的过程之中需要积极地引进先进的变压器设备，严格按照各项工作落实的实质要求，采取水平较高的变压器故障检测技术，通过建立良性运作的管理机制来发挥电力变压器应有的作用，只有这样才能够从整体上促进电力系统的稳定性，实现安全供电以及正常供电。 1变压器常见故障产生原因 1.1变压器渗油 密封材料的工艺质量较差，密封结构的设计和制造工艺比较粗糙，变压器在出厂前没有试装；剪裁、下料的工艺质量差和焊工水平低导致焊接质量差，假焊现象、背面焊接不好导致焊结构不合理；采购人员不了解相关的技术参数随意采购不合标准的部件；由于专业班组管理不到位、技术不过关导致变压器安装和大修后渗油率超过2%；装配过程中密封胶垫压得过紧、法兰和箱盖紧偏、密封面不平等都会使装配程序不符合专业标准。 1.2短路故障 变压器的短路故障一般是发生在变压器的出口电路。若发生短路故障，变压器绕组可能通过额定电流数十倍的短路电流，短路电流会在绕组上产生大量的热及电动力，从而使绕组变形甚至绝缘损坏，还会使其内部的压紧装置、引线、套管和油箱发生变形、位移等损伤，更甚者还会产生火灾。 1.3绝缘故障 变压器绝缘是变压器在正常工作、运行的基本条件。电力变压器绝缘有主绝缘和绕组纵绝缘，主绝缘一般是指辐向主绝缘和绕组端部主绝缘以及引线至接地体和其相对应部分的绝缘等，绕组纵向绝缘是指满足变压器运行中沿线段间及匝间电位梯度而采取的绝缘措施。电力变压器通常采用矿物油作为绝缘和散热的媒质，采用绝缘纸及纸板来绝缘。在长时间运行中，这些化合物由于受电场，水分、温度、机械力的作用，会逐渐劣化，引起故障，并最终导致变压器寿命的终结。 2变压器故障检测技术 2.1在线监测技术 在线监测技术主要使用的是振动分析法和局部放电检测法等两种。一是，振动分析法。该分析方法指的是变压器运行时，要监测变压器的振动信号的强弱，并且分析总结出现这样监测结果的原因，进而可以对变压器的运行状态进行实时的检测，有利于及时发现故障问题，在小故障酿成大故障前，便得到解决。二是，局部放电检测法。该检测方法指的是变压器在运行过程中的机械内部出现故障，进而引发了局部的放电现象，这样会影响放电的水平和放电的速度。所以有必要针对变压器的局部放电情况，加强日常地有效地判断，检测变压器安全隐患是否存在，并对这些问题进行有针对性地解决，来确保机械的安全稳定运行。 2.2气相色谱仪技术 许多的电力企业在稳定运作的过程之中，为了有效地避免各类故障所带来的影响以及损失开始积极的采取气相色谱仪技术，通过这种技术来分析检测混合气体之中的不同组成部分。不可否认，该技术的应用能够有效的促进工作效率的提升，同时还能够真正的实现安全可靠和操作简便。另外结合相关的实践调查可以看出，气相色谱仪技术获得了广泛的应用。在进行气体检测技术应用的过程之中，许多工作人员可以通过高分子膜来实现油气的有效分离，另外高分子聚合物还能够直接透过变压器油中溶解的气体来平衡整个变压器设备，保证变压器设备的稳定运作。当然，如果情况较为特殊并且需要用到变压器，对不同的气体进行检测就可以采取纳米晶型半导体传感器，通过这种形式来促进气体的扩散，更好地实现整个设备的稳定运作。 2.3感器列阵技术 对于感器列阵技术而言，在变压器故障检测技术中该技术也起到了十分重要的作用。为此，电力检测维修工作人员需要熟练地掌握该项技术，并将该项技术科学合理地运用到检测故障的工作，可以有效提高变压器的安全运行指数，使得运行的状态不受到外界干扰。并且由于这项传感器具有以下的优点∶选择性高、敏感度高等优点，使用传感器进行在线检测，进而提高检测故障气体的浓度的速度，有利于含量的检测，可见不但可以提高检测的速度，而且还可以提升变压器故障检测技术水平，降低变压器的检测故障的出现的几率。 2.4红外光谱技术 检修人员可以利用红外光谱来进行有效的检测，该技术的运用以及精确度相对比较高，同时检测速度快，后期的维修环节较为简单，因此能够有效的保障整个电力变压器故障的及时检测，充分地发挥不同技术的作用。从目前来看，在应用红外光谱技术的过程之中，电力检修人员可以结合不同的检测仪器将定量分析与定性分析相结合，了解电力变压器产生故障的真实原因，对不同的气体属性进行有效的监测，了解检测之后气体能量的具体变化，从目前来看，红外光谱技术的应用也十分普遍。 2.5其他监测措施的运用 低压脉冲测试也可作为一项实用、有效的变压器实时状态的探测方案，经实践验证已应用在检测变压器能否通过短路试验的有效措施。另外，电路绕组间运行的漏感测试、绝缘电阻验测及油的相对性湿度检测等也可作为变压器状态的监测实用方案。 3变压器状态检修技术的发展趋势
变压器油色谱在线监测系统原理及应用效果 【摘要】变压器故障诊断要综合各种检测手段和方法，在变压器故障和诊断中单靠电气试验方法往往很难发现某些特殊局部部位的故障和发热隐患，色谱分析已成为检测变压器等充油设备故障的重要手段，这种方法能弥补电气试验方法的不足之处。本文论述了变压器故障诊断及色谱分析诊断的原理，阐述了MGA2000—6系统的工作原理和技术特点及应用情况。 【关键词】在线监测变压器绝缘油色谱分析 1引言 在现代电气设备的运行和维护中，变压器是电力系统的主要设备之一，因结构复杂，影响安全运行的因素较多。变压器在线监测系统通过油色谱分析、微水分析、温度的热效应等综合信息来分析判断变压器的绝缘状况，较好地解决了这些问题。 与预防性试验相比，在线监测系统采用更高灵敏度的传感器采集运行中设备的劣化信息，信息量的处理和识别依靠有丰富软件支持的计算机网络，不仅可以把某些预试项目在线化，还可以引进一些新的能更真实反应设备运行状态的特征量，从而实现对设备运行状态的综合诊断，促进电力设备由定期试验向状态检修过渡。 2变压器故障诊断 变压器故障诊断要综合各种检测手段和方法，对检测结果进行综合分析和评判，根据DL/T596—2005《电力设备预防性试验规程》规定的试验项目，各种介质损耗因数的测量作为作为设备状态诊断和检测项目的关键具有重要意义。 目前，电力系统中采用了大量的充油电气设备，采用电气试验的方法对电气设备的绝缘情况进行检测是一个有效的方法。由于有一些设备的早期潜伏或局部故障，如变压器铁心多点接地，变压器内部线圈轻微匝间短路和比较轻微的放电等故障，受试验条件所限，采用电气试验的方法常常检测不出来，但是，如果采用色谱分析方法，对这些设备的绝缘油中溶解的气体进行检测分析，就可以检测出设备故障的所在。
实验六 激光拉曼光谱仪 【目的要求】 1.学习和了解拉曼散射的基本原理； 2.学习使用激光拉曼光谱仪测量CCL 4的谱线； 【仪器用具】 LRS-3型激光拉曼光谱仪、CCL 4、计算机、打印机 【原 理】 1. 拉曼散射 当平行光投射于气体、液体或透明晶体的样品上，大部分按原来的方向透射 而过，小部分按照不同的角度散射开来，这种现象称为光的散射。散射是光子与物质分子相互碰撞的结果。由于碰撞方式不同，光子和分子之间会有多种散射形式。 ⑴ 弹性碰撞 弹性碰撞是光子和分子之间没有能量交换，只是改变了光子的运动方向，使得散射光的频率与入射光的频率基本相同，频率变化小于3×105HZ ，在光谱上称为瑞利散射。瑞利散射在光谱上给出了一条与入射光的频率相同的很强的散射谱线，就是瑞利线。 ⑵ 非弹性碰撞 光子和分子之间在碰撞时发生了能量交换，这不仅使光子改变了其运动方向，也改变了其能量，使散射光频率与入射光频率不同，这种散射在光谱上称为拉曼散射，强度很弱，大约只有入射线的10-6。 由于散射线的强度很低，所以为了排除入射光的干扰，拉曼散射一般在入射线的垂直方向检测。散射谱线的排列方式是围绕瑞利线而对称的。在拉曼散射中散射光频率小于入射光频率的散射线被称为斯托克斯线；而散射光频率大于入射光频率的散射线被称为反斯托克斯线。斯托克斯线和反斯托克斯线是如何形成的呢？在非弹性碰撞过程中，光子与分子有能量交换, 光子转移一部分能量给分子, 或者从分子中吸收一部分能量，从而使它的频率改变，它取自或给予散射分子的能量只能是分子两定态之间的差值21E E E -=?。在光子与分子发生非弹性碰撞过程中，光子把一部分能量交给分子时，光子则以较小的频率散射出去，称为频率较低的光(即斯托克斯线)，散射分子接受的能量转变成为分子的振动或转动能
基于信息融合技术变压器的故障检测 摘要:电力变压器故障的多样性、不确定性和各种故障之间联系的复杂性构成了故障诊断技术上的难点,仅靠单一的故障特征量和诊断方法无法完成诊断任务。把信息融合引入变压器故障诊断中,将油色谱分析与电气试验等其他信息相结合,建立基于信息融合技术的变压器故障诊断模型。对变压器故障进行分层决策,不仅能判定故障性质,还能初步判定故障部位,提高故障诊断结果的准确性,最大限度地减小不确定性。 关键词:信息融合;变压器;故障诊断 Abstract:As the faultinformation of power transformers has characteristics such as complementarities,redundancy and uncertainty,the diagnosis task can t be finished by the simple fault characteristic vector and the diagnosis method.The basic ideas of information fusion are introduced and DGA(Dissolved Gas Analysis)is combined tightly with other information such as the results of conventional electrical test of power transformer.The power transformerfault diagnosismodel based on information fusion is built.The models can diagnose both fault property and fault spot,so as to improve reliability and lower uncertainty in fault diagnosis. Key words:information fusion;power transformer;fault diagnosis