基于频率锁定吸收光谱技术的变压器故障特征气体检测研究

高准确度、高灵敏度检测故障特征气体是基于油中溶解气体分析的变压器早期潜伏性故障诊断的关键。该文开展了基于频率锁定吸收光谱技术的变压器故障特征气体检测研究。基于电四极跃迁理论,论证了H_2等同核双原子分子同样存在吸收效应;为提高H_2最小浓度的检测极限,搭建了频率锁定腔增强吸收光谱气体检测平台,首次实现了基于吸收光谱技术的变压器故障特征气体H_2的定性与定量检测分析,检测准确度与重复性分别达到约93.82%及94.35%。腔内气体压强为101k Pa时,H_2最小检测浓度的实验值约为7.5μL/L,与计算值的相对偏差仅为3.8%。此外,基于激光器阵列技术,实现了其他6种变压器故障特征混合气体CO、CO2、CH_4、C_2H_2、C_2H_4与C_2H_6的吸收光谱检测,其检测准确度与最小检测浓度同样满足变压器油中溶解气体分析的需求。该研究为研制基于频率锁定吸收光谱技术的变压器故障特征气体现场检测系统提供了理论依据和技术支撑。

变压器油中气体拉曼光谱检测及信号处理方法

准确检测变压器油中溶解故障特征气体是诊断变压器运行状态的重要技术手段之一。论文基于拉曼光谱和腔长调制频率锁定原理,搭建了变压器故障特征气体频率锁定腔增强拉曼光检测平台,实现了H_2、CH_4、C_2H_2、C_2H_4、C_2H_6、CO、CO_2等七种故障特征气体的同时检测;1atm时,H_2、CH_4、C_2H_2、C_2H_4、C_2H_6、CO、CO_2的最小检测浓度实验值分别达到106、25、45、73、41、170、126(ppm)。频率锁定增强腔技术使最小检测浓度提高了约68倍。运用小波模极大值法对H_2的拉曼光谱检测信号进行了去噪处理,提出了基于包络线迭代法的光谱基线校正方法,校正后的光谱荧光背景残留减少,使气体拉曼光谱检测准确度提高了约2.95%,为变压器油中溶解故障气体同时准确检测提出了一种新方法。