文献标识码：B文章编号：1003-0492（2025）05-098-03中图分类号：TP216

★曹森，杨乃辉，金贤杰（国网吉林省电力有限公司延边供电公司，吉林延吉133000）

★张赛鹏，陈捷元（国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，吉林长春130021）

★路子昂，王庆龙（国网吉林省电力有限公司延边供电公司，吉林延吉133000）

关键词：油中溶解气体；在线监测；异常分析；质量提升

油中溶解气体在线监测装置是发现大型充油设备异常状态的重要技术手段^[1,2]，近年来国家明确要求将油中溶解气体在线监测装置纳入主设备运维管理，强化日常运行维护管理，确保运行状态良好^[3,4]。文章阐述了油色谱装置运维质量的提升策略，包括装置分类、常见问题及具体提升措施，为专业人员维护管理提供了重要借鉴，有助于提升装置运行可靠性和保障电网供电安全。

1　油中溶解在线监测装置原理分析

1.1　气相色谱原理

采用动态顶空或真空脱气方法，实现油气分离；脱出的样品气进入定量管，在载气作用下进入色谱柱分离；分离后的特征气体进入检测器检测，经工控系统计算各组分浓度数据并上传^[5]。

核心组部件：脱气模块、色谱柱、核心阀件、气源模块和电路模块，其中色谱柱更换周期在3~5年。

1.2　光谱原理装置

变压器油中溶解气体在经过油气分离后，得到一定量的混合气体，该混合气体被注入检测室，在检测室内目标分子吸收红外光，并激发气体分子，气体分子膨胀压力改变，产生光声效应，该声音信号可被微音器探测，通过软件计算分析，即可从光谱图中得到变压器油中溶解的故障气体种类，以及各特征气体的浓度。

核心组部件：脱气模块、光源、光声池、微音器、核心阀件和电路模块^[6,7]。

2　常见问题分析

2.1　装置问题

油色谱装置主要由油气采集单元、油气分离单元、色谱分离单元、气体检测单元、数据采集控制单元及温度控制单元组成，其通过RS485通讯方式与后台状态接入控制器传输数据。综合各变电站内运行情况，装置主要存在问题如下：

（1）后台光纤转换模块损坏；

（2）分析脱气单元损坏；

（3）信息采集主板损坏；

（4）数据接收主板损坏；

（5）通信模块断线或损坏；

（6）载气瓶压力不足；

（7）后台数据为零，或部分数据丢失；

（8）后台数据更新不及时；

（9）真空泵故障或油路堵塞；

（10）回油油泵损坏或阀门损坏、渗油。

通过查看载气瓶高压表表压可确定载气瓶压力是否充足，不足时需更换新的载气瓶。正常载气瓶的更换周期为0.5～1年不等，应做好备用，及时更换；运行过程中检查各油路阀门，可确定是否存在损坏、渗油；其余故障可通过装置的故障码、维护手册以及结合接线原理图测量接线端子的电压、电阻等，确定装置具体单元的故障类型。

某变电站油色谱装置1月22日16:27在线监测乙炔数据0.5μL/L平台告警，1月23日04:27，各组分数据异常，乙炔浓度值1.51μL/L，具体数据情况如表1所示。现场检查后，发现造成数据异常的主要原因是出峰时间与原始标定存在偏差，导致数据计算出错。乙炔原始标定319秒，实际出峰时间357.5秒，使本来是乙烷峰计算为乙炔浓度值。出峰时间偏差在20秒内软件正常自动识别，超过20秒计算模块识别出错。

表1 油色谱装置数据异常

经过现场原因分析后，确定是稳压阀压力偏差，调整柱前压力至出厂前，数据正常采集。调整柱前压后正常运行5组数据，稳压阀性能本身没问题，在线监测正常投入运行。

图1调整后的数据恢复正常

2.2　状态接入控制器问题

变电站设备状态接入控制器（Condition Acquisition Controller，CAC）是部署在变电站内，以标准方式对站内各类监测装置进行状态监测信息获取、转发及控制的一种装置，它在状态监测系统中发挥承上启下的枢纽作用。它遵循标准的I1和I2接口，实现对符合I1标准的不同厂家变电设备在线监测装置的接入。但在运行当中由于通讯、网络传输、装置各组件老化、装置与后台非同一厂家等原因经常出现数据掉线，无法保证在线率。CAC存在的主要问题包括：

（1）站内在线监测装置与CAC通讯故障；

（2）CAC与站内网络通讯故障；

（3）CAC与状态监测系统主站通讯故障；

（4）监测装置接入另一厂家CAC时通讯故障；

（5）CAC硬件配置较低而宕机；

（6）硬件连接异常（交换机、通信接口、电源、通讯电缆等）；

（7）系统或应用软件存在安全漏洞；

（8）应用软件版本过低造成的不兼容。

此外，上传数据存在丢数据（少一组或两组）、实时数据采集时间，其他各组分数据都是显示未采集情况，如图2所示。重复上送数据如图3所示，一组数据重复上传多次，导致数据冗余，对后续在线数据分析带来影响。同时数据回传超时，数据采集时间与入库时间相差400余分钟，不利于数据预告警信息及时反馈及处理。

图2上传数据丢失

图3重复上传数据

CAC存在的问题主要是通讯故障。由于其涉及多个通讯节点、多个厂家的多种在线监测装置，各应用层虽然有着统一的通信协议，但不同厂家在具体执行过程中软件程序不可避免地存在差异，多种装置、多个厂家的通信联调必不可少，是造成通讯故障的主要原因。系统自带的执行程序ping测试，可有效排查各通讯节点的故障。当CAC与状态监测系统主站通讯故障时，可能是内网执行了某种安全策略（防火墙、访问权限等方法）致使CAC数据无法上传至主站系统。系统或软件导致的安全漏洞是CAC运行过程中存在的问题，威胁内网系统的安全运行，可通过专用的漏洞扫描软件进行有效排查。

此外，工作中状态监测系统包括装置、CAC及通讯发生故障时，一方面需要依靠厂商进行解决，另一方面各班组分工不明确，未按照“管理规定”履行相应职责。因此，增强各班组的责任意识，对提升变电设备状态监测系统的全过程管理具有重要意义。

3　提升措施

（1）加强装置厂家相关工作人员的安装调试管理，提升装置安装调试时的装置运行稳定性和数据准确性校验水平，防止人为因素导致的装置运行异常，从而影响装置效益效能。

（2）明确油色谱在线监测装置数据监控职责，及时排除装置误告警，熟悉装置的监测时间间隔、熟练应用输变电状态监测系统监控预告警信息，确保及时发现和报送预告警情况，及时开展处置工作，保障主设备状态可控。

（3）针对出现问题的装置排查同批次产品性能，以及相应模块是否出现问题，加强对运行装置的监视，发现数据异常及时进行离线数据分析比对，联系厂家及时进站维护。

（4）加强装置维护核心技术攻关。当前装置校验、维护等均依赖供应商配合完成，较为被动，且当数据精度不合格时通过软件修正等方式进行更正，运维单位无法切实掌握装置运行状态，亟需加强装置维护核心技术攻关，在装置维护中占据主动性。

4　结论

文章详述了油中溶解气体在线监测装置的常见故障类型，并提出了详细的原因分析和相应的运维质量提升措施，进一步提升了油色谱装置数据的质量和准确性，并实现了对设备状态的实时掌控，支撑了电网高质量发展。

作者简介：

曹　森（1978-），男，吉林延吉人，高级工程师，现就职于国网吉林省电力有限公司延边供电公司，主要从事高压电气设备带电检测及在线装置检测研究与校比工作。

参考文献：

[1]Q/GDW10536-2021,变压器油中溶解气体在线监测装置技术规范[S].

[2]DL/T722-2014,变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].

[3]袁帅,阎春雨,毕建刚,等.变压器油中溶解气体在线监测装置技术要求与检验方法研究[J].电测与仪表,2012,49(11):4.

[4]赵君娇,袁彤哲,唐红,等.变压器油中溶解气体在线监测装置现场检验方法的研究[J].东北电力技术,2019,40(7):4.

[5]郑勇,李玉海,周瑜,等.变压器油中溶解气体在线监测装置故障分析[D].上海:同济大学2016.

[6]蒋浩宇.光声光谱在线监测系统设计[J].低碳世界,2017(24):3.

[7]郑勇,李玉海,周瑜,等.变压器油中溶解气体在线监测装置故障分析[J].青海电力,2013,32(3):6.

摘自《自动化博览》2025年5月刊