一种变压器故障检测方法及装置与流程

1.本发明涉及变压器故障检测技术领域，尤其涉及一种变压器故障检测方法及装置。


背景技术：

2.电力变压器是电力系统中的重要设备，变压器的安全运行是电力系统可靠工作的必要条件。为了保证变压器的安全运行，要对变压器进行故障监测，在变压器故障时，泄漏气体，且变压器不同故障泄漏的气体类型和浓度不同，因此可以根据对变压器周围气体的检测确定变压器是否故障及故障类型。
3.目前，对变压器进行故障检测时，采用离线色谱技术、油色谱技术或光声光谱技术，光声光谱技术可以对微量气体进行检测，近来应用广泛。
4.光声光谱技术包括直接吸收光谱技术和波长调制光谱技术。直接吸收光谱技术过控制激光器电流变化以使输出波长变化扫过气体吸收峰，激光波长被低频调制扫描吸收线，单位时间内多次扫描吸收光谱，并对单个周期内检测结果取平均值输出。但是在电流变化时，不仅改变频率同时改变激光的强度，测量的气体吸收谱有小的背景倾角。这个倾角造成这种技术存在缺陷，即在气体检测浓度较低时，信号容易淹没在噪声当中，无法准确检测各个气体的浓度。波长调制光谱技术计算较复杂，导致检测时间较长，检测效率较低。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种变压器故障检测方法及装置，以提升变压器故障检测的效率和准确度。
6.根据本发明的一方面，提供了一种变压器故障检测方法，所述方法由变压器故障检测装置执行，所述变压器故障检测装置包括激励模块、激光发射模块、滤光模块、气室、光电探测模块和处理模块；所述激励模块与所述激光发射模块连接；所述滤光模块包括多个滤光片；多个所述滤光片的中心波长不同；所述处理模块与所述光电探测模块连接；
7.所述方法包括：
8.在所述气室内依次通入多种标定气体后，所述激励模块输出激励信号至所述激光发射模块，以使所述激光发射模块发射的激光光线依次经过每一所述滤光片达到所述光电探测模块；
9.所述处理模块根据所述光电探测模块输出的标定光电信号和每一所述标定气体的标定浓度确定浓度系数；
10.在所述气室内通入待测气体后，所述激励模块输出所述激励信号至所述激光发射模块，以使所述激光发射模块发射的激光光线依次经过每一所述滤光片达到所述光电探测模块；其中，所述待测气体为变压器油中溶解气体；
11.所述处理模块根据所述光电探测模块输出的当前光电信号和所述浓度系数确定所述待测气体中每一气体的浓度；
12.所述处理模块根据所述每一气体的浓度确定所述变压器是否故障，并在所述变压器故障时确定所述变压器的故障类型。
13.可选地，所述激励信号包括谐波信号，所述谐波信号包括两列频率相同、振动方向相同的电流信号；
14.所述激励模块输出激励信号至所述激光发射模块，包括：
15.所述激励模块输出谐波信号至所述激光发射模块。
16.可选地，所述处理模块根据所述光电探测模块输出的标定光电信号和每一所述标定气体的标定浓度确定浓度系数，包括：
17.所述处理模块对所述标定光电信号对应的标定信号矩阵与所有所述标定浓度对应的标定浓度矩阵的逆矩阵进行点乘运算，得到所述浓度系数。
18.可选地，所述处理模块根据所述光电探测模块输出的当前光电信号和所述浓度系数确定所述待测气体中每一气体的浓度，包括：
19.所述处理模块对所述当前光电信号对应的当前信号矩阵与所述浓度系数的逆矩阵进行点乘运算，得到待测气体的浓度矩阵，以得到所述待测气体中每一气体的浓度。
20.可选地，所述变压器故障检测装置还包括油气分离模块；
21.在所述气室内依次通入多种标定气体之前，还包括：
22.所述油气分离模块将标定油样进行油气分离，得到多种所述标定气体；
23.在所述气室内通入待测气体之前，还包括：
24.所述油气分离模块将变压器待测油样进行油气分离，得到所述待测气体。
25.可选地，所述处理模块根据所述每一气体的浓度确定所述变压器是否故障，并在所述变压器故障时确定所述变压器的故障类型，包括：
26.所述处理模块根据所述每一气体的浓度对应的当前浓度矩阵与预设对应关系确定所述变压器是否故障，并在所述变压器故障时确定所述变压器的故障类型；其中，所述预设对应关系为浓度矩阵与故障类型的对应关系。
27.可选地，所述处理模块根据所述每一气体的浓度对应的当前浓度矩阵与预设对应关系确定所述变压器是否故障，并在所述变压器故障时确定所述变压器的故障类型，包括：
28.所述处理模块计算所述当前浓度矩阵与预设对应关系中浓度矩阵差异值；
29.所述处理模块在所述差异值小于误差阈值时，确定所述变压器故障，并将所述差异值的绝对值小于误差阈值的浓度矩阵对应的故障类型作为所述变压器的故障类型。
30.根据本发明的另一方面，提供了一种变压器故障检测装置，变压器故障检测装置包括：激励模块、激光发射模块、滤光模块、气室、光电探测模块和处理模块；
31.所述滤光模块包括多个滤光片；多个所述滤光片的中心波长不同；
32.所述激励模块与所述激光发射模块连接；所述激励模块用于在所述气室内依次通入多种标定气体或在所述气室内通入待测气体后，输出激励信号至所述激光发射模块，以使所述激光发射模块发射的激光光线依次经过每一所述滤光片达到所述光电探测模块；
33.所述处理模块与所述光电探测模块连接；所述处理模块用于根据所述光电探测模块输出的标定光电信号和每一所述标定气体的标定浓度确定浓度系数；并根据所述光电探测模块输出的当前光电信号和所述浓度系数确定所述待测气体中每一气体的浓度；并根据所述每一气体的浓度确定所述变压器是否故障，并在所述变压器故障时确定所述变压器的
故障类型。
34.可选地，变压器故障检测装置还包括油气分离模块；
35.所述油气分离模块用于在所述气室内通入多种标定气体之前，将标定油样进行油气分离，得到多种所述标定气体；所述油气分离模块还用于在所述气室内通入待测气体之前，将变压器待测油样进行油气分离，得到所述待测气体。
36.可选地，所述激光发射模块包括二极管激光器。
37.本发明实施例的技术方案，通过设置多个滤光片，使得每次进入气室的光线不同，从而可以对单个气体进行扫描，获取单个吸收谱线，即获取单个光电数据，从而不受背景气体干扰，且可以避免气体间存在交叉干扰，有利于提升变压器故障检测的准确度。并且，通过依次通入多种标定气体，根据光电探测模块输出的标定光电信号和每一标定气体的标定浓度确定浓度系数，再向气室内通入待测气体，根据光电探测模块输出的当前光电信号和浓度系数确定待测气体中每一种气体的浓度，根据每一种气体的浓度即可确定变压器是否故障，并在变压器故障时根据每一种气体的浓度确定变压器的故障类型，因此计算简便，可以减小计算时间，提升变压器故障检测的效率。因此，本实施例的技术方案提升了变压器故障检测的效率和准确度。
38.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1是本发明实施例提供的一种变压器故障检测方法的流程图；
41.图2是本发明实施例提供的又一种变压器故障检测方法的流程图；
42.图3是本发明实施例提供的又一种变压器故障检测方法的流程图；
43.图4是本发明实施例提供的一种变压器故障检测装置的结构示意图；
44.图5是本发明实施例提供的又一种变压器故障检测装置的结构示意图。
具体实施方式
45.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
46.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆
盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
47.本发明提供了一种变压器故障检测方法，该方法可以由变压器故障检测装置来执行，变压器故障检测装置包括激励模块、激光发射模块、滤光模块、气室、光电探测模块和处理模块；激励模块与激光发射模块连接；滤光模块包括多个滤光片；多个滤光片的中心波长不同；处理模块与光电探测模块连接。激励模块可以产生激励信号，激励信号例如为电流信号或电压信号，激光发射模块接收到激励信号后发射激光光线，激光光线经过不同的滤光片产生不同波长的激光光线，进入气室后，被不同的气体吸收。光电探测模块可以获取包含待测气体信息的吸收谱线，即获取不同光线的吸收强度，并以电信号的形式输出，处理模块根据光电探测模块输出的电信号可以确定气体对不同光线的吸收强度，从而确定各个气体的浓度。
48.图1是本发明实施例提供的一种变压器故障检测方法的流程图，如图1所示，该变压器故障检测方法包括：
49.s110、在气室内依次通入多种标定气体后，激励模块输出激励信号至激光发射模块，以使激光发射模块发射的激光光线依次经过每一滤光片达到光电探测模块。
50.其中，变压器故障时，故障点周围的油温升高，化学键断裂，形成多种特征气体。标定气体为变压器故障时，变压器油产生的气体，例如为ch4、c2h4、h2、co、co2和c2h2等。
51.具体地，通过依次通入多种标定气体，光电探测模块可以获取多个对应的光电信号(光声信号对应的电信号)，形成标定光电信号。也就是说，每通入一种标定气体，激励模块输出激励信号至激光发射模块，激光发射模块经过每一滤光片达到光电探测模块，光电探测模块获取一个光电信号。光电信号例如为矩阵或数据组的形式，一个光电信号包括多个光电数据，一个滤光片对应一个光电数据。不同气体吸收不同波长的光线，通过设置多个滤光片，输出多个不同波长的激光光线，对不同的气体进行检测。
52.其中，多个滤光片例如设置在滤光盘上，通过转动滤光盘，可以更换激光发射模块对准的滤光片，从而依次发射不同波长的光线，依次获取每一光电数据。
53.s120、处理模块根据光电探测模块输出的标定光电信号和每一标定气体的标定浓度确定浓度系数。
54.具体地，标定气体的标定浓度已知，根据光电探测模块输出的标定光电信号和每一标定气体的标定浓度计算得到浓度系数。通过确定浓度系数，可以确定每一种气体的浓度与光电数据的对应关系，从而便于根据浓度系数确定待测气体中每一种气体的浓度。
55.s130、在气室内通入待测气体后，激励模块输出激励信号至激光发射模块，以使激光发射模块发射的激光光线依次经过每一滤光片达到光电探测模块；其中，待测气体为变压器油中溶解气体。
56.具体地，待测气体为变压器油中溶解气体，则待测气体包含多种类型的气体。在气室内通入待测气体后，激光发射模块通过每一个滤光片依次发射不同波长的光线至气室，待测气体吸收不同波长的光线，光电探测模块获取光声信号，即获取待测气体中每一种气体的吸收强度，并输出相应的光电信号。
57.s140、处理模块根据光电探测模块输出的当前光电信号和浓度系数确定待测气体
中每一气体的浓度。
58.其中，处理模块例如包括单片机或上位机，也可以包括其他数据处理器，本实施例并不进行限定。
59.具体地，当前光电信号包含了每一种气体对应的光电数据，处理模块根据当前光电信号和浓度系数即可计算每一种气体的浓度。通过计算每一种气体的浓度，便于确定变压器油中溶解的哪一种气体较多或哪些气体较多，从而确定变压器是否故障，并确定变压器的故障类型。
60.s150、处理模块根据每一气体的浓度确定变压器是否故障，并在变压器故障时确定变压器的故障类型。
61.具体地，变压器根据每一气体的浓度确定浓度较大的气体是否为故障时产生的气体，从而确定变压器是否故障，并且可以根据每一气体的浓度确定变压器的故障类型。在一种实施方式中，处理模块例如根据每一气体的浓度确定变压器油中溶解的哪一种气体较多，从而确定变压器的故障类型。例如当ch4和c2h4的浓度较大时，表明变压器油中主要溶解的气体为ch4和c2h4，在当变压器油过热时会生成ch4和c2h4，所以可以确定变压器的故障类型为油过热。例如当h2和c2h2的浓度较大时，表明变压器油中主要溶解的气体为h2、c2h2，在当变压器油中火花放电时主要生成h2和c2h2，因此可以确定变压器的故障类型为油中火花放电。例如当ch4、c2h4、co和co2的浓度较大时，表明变压器油中主要溶解的气体为ch4、c2h4、co和co2，变压器油纸过热的主要生成气体为ch4、c2h4、co和co2，因此可以确定变压器的故障类型为油纸过热。例如当ch4、h2和co的浓度较大时，表明变压器油中主要溶解的气体为ch4、h2和co，在油纸绝缘中局部放电时会生成ch4和c2h4，所以可以确定变压器的故障类型为油纸绝缘中局部放电。
62.在另一种实施方式中，处理模块中例如存储有故障类型与每一气体浓度的对应关系，则将每一气体的浓度代入对应关系中进行查找，即可确定变压器的故障类型。
63.本实施例的技术方案通过激光发射模块发射激光光线，激光光线经过不同的滤光片产生不同波长的激光光线，进入气室后，被不同的气体吸收光电探测模块可以获取包含待测气体信息的吸收谱线，即获取不同光线的吸收强度，因此，本实施例确定气体浓度的方案运用了可调谐二极管激光吸收光谱技术，可调谐二极管激光吸收光谱技术(tunable diode laser absorption spectroscopy，tdlas)的原理是基于激光发射模块发射的波长随温度和电流变化的特征，使激光波长在特定频率范围内周期性连续变化，完成对气体单个吸收谱线的扫描，激光经过气体吸收后到达光电探测模块，获得包含待测气体信息的吸收谱线，根据吸收强度计算被测气体的浓度。如此，本实施例的技术方案可以对单个气体进行扫描，获取单个吸收谱线，即获取单个光电数据，从而不受背景气体干扰，有利于提升变压器故障检测的准确度。
64.综上，本实施例的技术方案，通过设置多个滤光片，使得每次进入气室的光线不同，从而可以对单个气体进行扫描，获取单个吸收谱线，即获取单个光电数据，从而不受背景气体干扰，且可以避免气体间存在交叉干扰，有利于提升变压器故障检测的准确度。并且，通过依次通入多种标定气体，根据光电探测模块输出的标定光电信号和每一标定气体的标定浓度确定浓度系数，再向气室内通入待测气体，根据光电探测模块输出的当前光电信号和浓度系数确定待测气体中每一种气体的浓度，根据每一种气体的浓度即可确定变压
器是否故障，并在变压器故障时根据每一种气体的浓度确定变压器的故障类型，因此计算简便，可以减小计算时间，提升变压器故障检测的效率。因此，本实施例的技术方案提升了变压器故障检测的效率和准确度。
65.在上述技术方案的基础上，可选地，在气室内依次通入多种标定气体之前，还包括：在气室内通入预设浓度的氮气，其中，预设浓度为变压器实际工作时所在环境的氮气浓度。如此，保证了标定和检测时的环境与变压器实际工作环境相同，使得检测结果更准确。
66.可选地，激励信号包括谐波信号，谐波信号包括两列频率相同、振动方向相同的电流信号。如此，谐波信号为两个电流信号相干叠加形成的信号。
67.在上述技术方案的基础上，图2是本发明实施例提供的又一种变压器故障检测方法的流程图，可选地，参考图2，该变压器故障检测方法包括：
68.s210、在气室内依次通入多种标定气体后，激励模块输出谐波信号至激光发射模块，以使激光发射模块发射的激光光线依次经过每一滤光片达到光电探测模块。
69.具体地，通过激励模块输出谐波信号，谐波信号为两列波的叠加，则相干叠加后的波在的幅值增加，相对噪声信号的幅值较大，从而提高信号的信噪比，有利于避免外部干扰。如此，可以更好的检测标定气体的吸收强度，使得光电探测模块输出的光电信号更加准确，从而进一步提升变压器故障检测的准确度。
70.示例性的，两列波的频率相同、振动方向相同，两列波的振动可表示为ψ
01
＝a1cos(ωt+φ
01
)和ψ
02
＝a2cos(ωt+φ
02
)，其中，a1为第一列波的振幅，a2为第二列波的振幅，ω表示两列波的角频率，t表示时间，φ
01
表示第一列波的相位，φ
02
表示第二列波的相位，ψ
01
表示第一列波，ψ
02
表示第二列波。
71.s220、处理模块根据光电探测模块输出的标定光电信号和每一标定气体的标定浓度确定浓度系数。
72.s230、在气室内通入待测气体后，激励模块输出谐波信号至激光发射模块，以使激光发射模块发射的激光光线依次经过每一滤光片达到光电探测模块；其中，待测气体为变压器油中溶解气体。
73.具体地，通过激励模块输出谐波信号，谐波信号为两列波的叠加，则相干叠加后的波在的幅值增加，谐波信号相对噪声信号的幅值较大，从而提高激励信号的信噪比，有利于避免外部噪声干扰。如此，可以更好的检测待测气体的吸收强度，使得光电探测模块输出的光电信号更加准确，从而进一步提升变压器故障检测的准确度。
74.s240、处理模块根据光电探测模块输出的当前光电信号和浓度系数确定待测气体中每一气体的浓度。
75.s250、处理模块根据每一气体的浓度确定变压器是否故障，并在变压器故障时确定变压器的故障类型。
76.在上述各技术方案的基础上，下面对浓度系数和每一气体的浓度的具体计算方式进行说明，但不作为对本技术的限定。
77.图3是本发明实施例提供的又一种变压器故障检测方法的流程图，可选地，参考图3，该变压器故障检测方法包括：
78.s310、在气室内依次通入多种标定气体后，激励模块输出谐波信号至激光发射模块，以使激光发射模块发射的激光光线依次经过每一滤光片达到光电探测模块。
79.s320、处理模块对标定光电信号对应的标定信号矩阵与所有标定浓度对应的标定浓度矩阵的逆矩阵进行点乘运算，得到浓度系数。
80.具体地，通入一种标定气体后，标定气体经过一个滤光片进入气室后，光电探测模块可以检测到一个吸收光谱，从而对应一个光电数据，转动滤光盘后，标定气体经过下一个滤光片进入气室，光电探测模块再检测到一个吸收光谱，如此循环，在该标定气体经过所有的滤光片后，可以得到多个光电数据，形成一个初始矩阵，滤光盘上例如设置有8个滤光片，则初始矩阵为1
×
8的矩阵或8
×
1的矩阵。通过依次通入各个标定气体，每一标定气体对应一个初始矩阵，就可以得到多个初始矩阵，例如通入8种标定气体，则可以得到8个初始矩阵，即得到一个8
×
8的标定信号矩阵。
81.示例性的，标定信号矩阵例如为v，每一标定气体对应的标定浓度形成的标定浓度矩阵为b，浓度系数为a，则有a
·
b＝v，则浓度系数a＝v
·
b-1
，从而将标定信号矩阵与标定浓度矩阵的逆矩阵进行点乘运算，得到浓度系数。8种标定气体的标定浓度例如为c
01
、c
02
、c
03
、c
04
、c
05
、c
06
、c
07
和c
08
，标定浓度矩阵为标定信号矩阵为则可以计算出浓度矩阵a，浓度矩阵例如为
82.s330、在气室内通入待测气体后，激励模块输出谐波信号至激光发射模块，以使激光发射模块发射的激光光线依次经过每一滤光片达到光电探测模块；其中，待测气体为变压器油中溶解气体。
83.s340、处理模块对当前光电信号对应的当前信号矩阵与浓度系数的逆矩阵进行点乘运算，得到待测气体的浓度矩阵，以得到待测气体中每一气体的浓度。
84.具体地，因为a
·
b＝v，则b＝a-1
·
v，即对当前光电信号对应的当前信号矩阵与浓度系数的逆矩阵进行点乘运算，即可得到待测气体的浓度矩阵，浓度矩阵为单位矩阵，则根据浓度矩阵即可确定每一种气体的浓度，从而可确定变压器油中主要溶解的气体，进而确定变压器的故障类型。
85.s350、处理模块根据每一气体的浓度确定变压器是否故障，并在变压器故障时确定变压器的故障类型。
86.在上述各技术方案的基础上，可选地，变压器故障检测装置还包括油气分离模块，油气分离模块可以将油中溶解的气体分离出来。
87.可选地，在气室内依次通入多种标定气体之前，还包括：
88.油气分离模块将标定油样进行油气分离，得到多种标定气体。
89.具体地，标定油样例如为溶解有标定气体的变压器油，油气分离模块例如为油气分离器。油气分离模块将标定油样中溶解的气体分离出来，从而得到多种标定气体，便于采用标定气体进行标定，从而确定浓度系数。
90.可选地，在气室内通入待测气体之前，还包括：
91.油气分离模块将变压器待测油样进行油气分离，得到待测气体。
92.具体地，在变压器运行过程中可以实时或每隔一段时间获取变压器待测油样，油气分离模块将变压器待测油样中溶解的气体分离出来，从而得到待测气体，便于对待测气体进行检测，从而确定变压器故障类型。因此，本实施例的技术方案在变压器运行的过程中也可进行变压器故障类型的确定，从而无需进行停机检测，实现在线监测。
93.在上述各技术方案的基础上，可选地，处理模块根据每一气体的浓度确定变压器是否故障，并在变压器故障时确定变压器的故障类型，包括：
94.处理模块根据每一气体的浓度对应的当前浓度矩阵与预设对应关系确定变压器是否故障，并在变压器故障时确定变压器的故障类型；其中，预设对应关系为浓度矩阵与故障类型的对应关系。
95.具体地，处理模块中例如存储预设对应关系，预设对应关系例如以表格的形式存储，处理模块将当前浓度矩阵与预设对应关系中的浓度矩阵进行对比，若当前浓度矩阵与预设对应关系中的某一浓度矩阵相等或接近，则确定变压器故障，并且该浓度矩阵对应的故障类型即为变压器的故障类型。
96.需要说明的是，浓度矩阵与故障类型的对应关系例如根据变压器油中溶解气体判断导则确定，也可以根据实验确定，本实施例并不进行限定。
97.可选地，处理模块根据每一气体的浓度对应的当前浓度矩阵与预设对应关系确定变压器是否故障，并在变压器故障时确定变压器的故障类型，包括：
98.步骤a1、处理模块计算当前浓度矩阵与预设对应关系中浓度矩阵差异值。
99.具体地，差异值例如为当前浓度矩阵与预设对应关系中浓度矩阵的差值，也可以为当前浓度矩阵中各个数值与对应的浓度矩阵中的数值的比值。通过计算差异值，可以确定当前浓度矩阵与预设对应关系中的哪一个浓度矩阵接近，便于确定变压器的故障类型。
100.步骤a2、处理模块在差异值小于误差阈值时，确定变压器故障，并将差异值的绝对值小于误差阈值的浓度矩阵对应的故障类型作为变压器的故障类型。
101.具体地，若当前浓度矩阵与预设对应关系中浓度矩阵差异值的绝对值小于误差阈
值，则表明当前浓度矩阵与预设对应关系中该浓度矩阵接近，则确定变压器故障，并可以将预设对应关系中该浓度矩阵对应的故障类型作为当前变压器的故障类型，从而实现对变压器进行故障检测，便于对变压器进行监测，在变压器故障时及时采取相应的措施。
102.本实施例的技术方案还提供了一种变压器故障检测装置，图4是本发明实施例提供的一种变压器故障检测装置的结构示意图，如图4所示，该装置包括：激励模块410、激光发射模块420、滤光模块430、气室440、光电探测模块450和处理模块460；滤光模块430包括多个滤光片；多个滤光片的中心波长不同；激励模块410与激光发射模块420连接；激励模块410用于在气室440内依次通入多种标定气体或在气室440内通入待测气体后，输出激励信号至激光发射模块420，以使激光发射模块420发射的激光光线依次经过每一滤光片达到光电探测模块450；处理模块460与光电探测模块450连接；处理模块460用于根据光电探测模块450输出的标定光电信号和每一标定气体的标定浓度确定浓度系数；并根据光电探测模块450输出的当前光电信号和浓度系数确定待测气体中每一气体的浓度；并根据每一气体的浓度确定变压器是否故障，并在变压器故障时确定变压器的故障类型。
103.其中，激励模块410例如包括电源或激光源，滤光模块430包括多个滤光片，还可以包括滤光盘，多个滤光片设置在滤光盘上，通过转动滤光盘可以切换激光发射模块420输出的激光光线对准的滤光片，从而使得激光发射模块420输出的激光光线通过不同的滤光片输出，从而输出不同波长的光线。光电探测模块450例如包括光电探测器。
104.具体地，激励模块410输出激励信号至激光发射模块420，激光发射模块420接收到激励信号后发射激光光线，激光光线经过不同的滤光片产生不同波长的激光光线，进入气室后，被不同的气体吸收。光电探测模块450可以获取包含待测气体信息的吸收谱线，即获取不同光线的吸收强度，并以电信号的形式输出，处理模块460根据光电探测模块输出的电信号可以确定气体对不同光线的吸收强度，从而确定各个气体的浓度。通过设置多个滤光片，使得每次进入气室440的光线不同，从而可以对单个气体进行扫描，获取单个吸收谱线，即获取单个光电数据，从而不受背景气体干扰，且可以避免气体间存在交叉干扰，有利于提升变压器故障检测的准确度。并且，通过依次向气室440通入多种标定气体，根据光电探测模块450输出的标定光电信号和每一标定气体的标定浓度确定浓度系数，再向气室440内通入待测气体，根据光电探测模块450输出的当前光电信号和浓度系数确定待测气体中每一气体的浓度，根据每一种气体的浓度即可确定变压器是否故障，并在变压器故障时根据每一种气体的浓度确定变压器的故障类型，因此计算简便，可以减小计算时间，提升变压器故障检测的效率。
105.需要说明的是，图4中的虚线并不表示模块间存在连接关系，而是表示光线的传输。
106.图5是本发明实施例提供的又一种变压器故障检测装置的结构示意图，可选地，参考图5，变压器故障检测装置还包括油气分离模块470；油气分离模块470用于在气室440内通入多种标定气体之前，将标定油样进行油气分离，得到多种标定气体；油气分离模块470还用于在气室440内通入待测气体之前，将变压器待测油样进行油气分离，得到待测气体。
107.具体地，油气分离模块470例如为油气分离器。油气分离模块470可以将标定油样中溶解的气体分离出来，从而得到多种标定气体，便于采用标定气体进行标定，从而确定浓度系数。油气分离模块470可以将变压器待测油样中溶解的气体分离出来，从而得到待测气
体，便于对待测气体进行检测，从而确定变压器故障类型。
108.需要说明的是，图5中油气分离模块470与气室440之间的虚线表示气体的传输关系，并不表示连接关系。
109.可选地，激光发射模块420包括二极管激光器。
110.具体地，二极管激光器可以产生激光光线，并且二极管激光器的波长随电流变化而变化，使得激光器波长在特定频率范围内周期性连续变化，便于输出多种不同波长的激光光线，不同气体吸收不同波长的光线，从而实现对不同气体的检测。
111.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
112.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种变压器故障检测方法，其特征在于，所述方法由变压器故障检测装置执行，所述变压器故障检测装置包括激励模块、激光发射模块、滤光模块、气室、光电探测模块和处理模块；所述激励模块与所述激光发射模块连接；所述滤光模块包括多个滤光片；多个所述滤光片的中心波长不同；所述处理模块与所述光电探测模块连接；所述方法包括：在所述气室内依次通入多种标定气体后，所述激励模块输出激励信号至所述激光发射模块，以使所述激光发射模块发射的激光光线依次经过每一所述滤光片达到所述光电探测模块；所述处理模块根据所述光电探测模块输出的标定光电信号和每一所述标定气体的标定浓度确定浓度系数；在所述气室内通入待测气体后，所述激励模块输出所述激励信号至所述激光发射模块，以使所述激光发射模块发射的激光光线依次经过每一所述滤光片达到所述光电探测模块；其中，所述待测气体为变压器油中溶解气体；所述处理模块根据所述光电探测模块输出的当前光电信号和所述浓度系数确定所述待测气体中每一气体的浓度；所述处理模块根据所述每一气体的浓度确定所述变压器是否故障，并在所述变压器故障时确定所述变压器的故障类型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激励信号包括谐波信号，所述谐波信号包括两列频率相同、振动方向相同的电流信号；所述激励模块输出激励信号至所述激光发射模块，包括：所述激励模块输出谐波信号至所述激光发射模块。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理模块根据所述光电探测模块输出的标定光电信号和每一所述标定气体的标定浓度确定浓度系数，包括：所述处理模块对所述标定光电信号对应的标定信号矩阵与所有所述标定浓度对应的标定浓度矩阵的逆矩阵进行点乘运算，得到所述浓度系数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理模块根据所述光电探测模块输出的当前光电信号和所述浓度系数确定所述待测气体中每一气体的浓度，包括：所述处理模块对所述当前光电信号对应的当前信号矩阵与所述浓度系数的逆矩阵进行点乘运算，得到待测气体的浓度矩阵，以得到所述待测气体中每一气体的浓度。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述变压器故障检测装置还包括油气分离模块；在所述气室内依次通入多种标定气体之前，还包括：所述油气分离模块将标定油样进行油气分离，得到多种所述标定气体；在所述气室内通入待测气体之前，还包括：所述油气分离模块将变压器待测油样进行油气分离，得到所述待测气体。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理模块根据所述每一气体的浓度确定所述变压器是否故障，并在所述变压器故障时确定所述变压器的故障类型，包括：所述处理模块根据所述每一气体的浓度对应的当前浓度矩阵与预设对应关系确定所述变压器是否故障，并在所述变压器故障时确定所述变压器的故障类型；其中，所述预设对
应关系为浓度矩阵与故障类型的对应关系。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述处理模块根据所述每一气体的浓度对应的当前浓度矩阵与预设对应关系确定所述变压器是否故障，并在所述变压器故障时确定所述变压器的故障类型，包括：所述处理模块计算所述当前浓度矩阵与预设对应关系中浓度矩阵差异值；所述处理模块在所述差异值小于误差阈值时，确定所述变压器故障，并将所述差异值的绝对值小于误差阈值的浓度矩阵对应的故障类型作为所述变压器的故障类型。8.一种变压器故障检测装置，其特征在于，包括：激励模块、激光发射模块、滤光模块、气室、光电探测模块和处理模块；所述滤光模块包括多个滤光片；多个所述滤光片的中心波长不同；所述激励模块与所述激光发射模块连接；所述激励模块用于在所述气室内依次通入多种标定气体或在所述气室内通入待测气体后，输出激励信号至所述激光发射模块，以使所述激光发射模块发射的激光光线依次经过每一所述滤光片达到所述光电探测模块；所述处理模块与所述光电探测模块连接；所述处理模块用于根据所述光电探测模块输出的标定光电信号和每一所述标定气体的标定浓度确定浓度系数；并根据所述光电探测模块输出的当前光电信号和所述浓度系数确定所述待测气体中每一气体的浓度；并根据所述每一气体的浓度确定所述变压器是否故障，并在所述变压器故障时确定所述变压器的故障类型。9.根据权利要求8所述的变压器故障检测装置，其特征在于，还包括油气分离模块；所述油气分离模块用于在所述气室内通入多种标定气体之前，将标定油样进行油气分离，得到多种所述标定气体；所述油气分离模块还用于在所述气室内通入待测气体之前，将变压器待测油样进行油气分离，得到所述待测气体。10.根据权利要求8所述的变压器故障检测装置，其特征在于，所述激光发射模块包括二极管激光器。

技术总结
本发明公开了一种变压器故障检测方法及装置。该方法包括在气室内依次通入多种标定气体后，激励模块输出激励信号至激光发射模块，以使激光发射模块发射的激光光线依次经过每一滤光片达到光电探测模块；处理模块根据光电探测模块输出的标定光电信号和每一标定气体的标定浓度确定浓度系数；在气室内通入待测气体后，激励模块输出激励信号至激光发射模块，以使激光发射模块发射的激光光线依次经过每一滤光片达到光电探测模块；处理模块根据光电探测模块输出的当前光电信号和浓度系数确定待测气体中每一气体的浓度；处理模块根据每一气体的浓度确定变压器是否故障，并在故障时确定故障类型。本发明的技术方案提升了变压器故障检测的效率和准确度。障检测的效率和准确度。障检测的效率和准确度。


技术研发人员：赵国杰 魏恩伟 刘仲夏 孙俊
受保护的技术使用者：南方电网数字平台科技（广东）有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/9/22