一种具有自校验功能的油色谱分析系统和校准方法与流程

1.本发明属于油色谱分析技术领域，具体涉及一种具有自校验功能的油色谱分析系统和校准方法。


背景技术：

2.油色谱分析技术是电力系统中广泛使用的充油电力设备监测方法，其可通过检测油中溶解故障气体的组分、浓度、比值等信息来监测电力设备的运行状态。传统的油色谱分析系统主要由取油样、油气分离装置（脱气装置）、气体组分分离装置（色谱柱）和气体浓度检测装置构成，其中油气分离是将溶解气体从绝缘油中脱出便于后续检测的环节，其脱气率直接决定了检测的准确度，是影响整个系统监测真实有效性的最关键因素。然而，随着使用时间的增加，油气分离环节的效果会不可避免的变差，以真空脱气法为例，真空泵的抽真空能力会随使用年限的增加而降低，导致油气分离环节不能将油中溶解气体全部脱出，进而使得后续气体浓度检测装置获得的浓度信息不能有效的代表绝缘油中的真实值，使得系统可靠性降低。
3.目前有关油色谱系统的校验多关注于色谱柱模块，少有考虑油气分离脱气率影响的。公开号为cn 115754110 a的中国发明专利申请公开了一种自动校准热导检测器的变压器油色谱装置与校准方法，通过甲苯注射液、无水乙醇注射液和蒸馏水注射液对热导检测器进行清洗，再通过载气瓶向热导检测器通入载气进行吹气，以吹出热导检测器中的杂质和残液，待清洗完毕后，通过标准样气瓶向热导检测器通入氮中甲烷气体，从而对热导检测器进行校准。然而，油色谱系统较为复杂，系统内设备繁多，上述专利仅对系统的色谱分析一个环节进行校准，没有考虑到油气分离不完全所导致的系统误差。
4.公开号为cn114200072a的中国发明专利申请公开了一种变压器油中溶解气体在线监测系统校准方法及装置，包括高纯空气瓶、减压阀、进样电磁阀、加热棒、脱气气缸、第一活塞、位移传感器、电磁阀、电动推杆、出油管、回收油缸、标准油缸、进油管、数据采集及分析模块、高温保温棉、保温芯层、出气管、检测器、色谱柱箱、色谱柱、第一温度传感器、铝锭、半导体色谱检测器、气动六通阀、稳流阀、载气电磁阀、第二活塞、第二温度传感器、油压检测传感器、在线检测系统、校准算法模块、恒温定量油杯和第三温度传感器。可对变压器油中溶解气体进行检测和校准；将油中溶解的气体析出，保证真空脱气，检测和校准效果好；将现场的数据进行采集和分析，利用算法校准模块对数据进行校准。但是，该专利需要另外搭建一套高精度校准系统，并与在线油色谱监测系统相连，通过高精度校准系统测出标准值，再与在线油色谱系统所得的测量值进行对比修正，结构复杂，工作量大。


技术实现要素：

5.针对现有方法的不足，本发明提供一种具有自校验功能的油色谱分析系统和校准方法，是一种自带校准功能的油色谱系统，结构简单，对包括油气分离在内的所有环节进行自校验，避免因油气分离装置老化以及脱气率下降导致的检测误差，减少了运维工作量，提
高了油色谱分析系统的准确性与可靠度。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种具有自校验功能的油色谱分析系统，包括充油设备、标准油样罐、电磁四通阀、第一电磁三通阀、油气分离室、第二电磁三通阀、色谱仪和主机；
8.所述充油设备的第一取油口与电磁四通阀的第一端口连通，所述充油设备的第二取油口与第二电磁三通阀的第一端口连通，所述第二电磁三通阀的第二端口与油气分离室连通；
9.所述电磁四通阀的第二端口与标准油样罐连通，所述电磁四通阀的第三端口与油气分离室连通，所述电磁四通阀的第四端口与氮气瓶连通；
10.所述第一电磁三通阀的第一端口连接真空泵，所述第一电磁三通阀的第二端口连接油气分离室，所述第一电磁三通阀的第三端口与色谱仪连通；
11.所述色谱仪与主机电连接，所述主机下达电磁阀开关指令、储存检测信息、计算与更新校准系数。
12.优选地，所述充油设备为变压器。
13.优选地，所述第二电磁三通阀的第三端口与大气连通。
14.一种具有自校验功能的油色谱分析校准方法，包括如下步骤：
15.采用标准油样罐中的标准油样对系统进行自我校验，得到修正系数；
16.对充油设备中的油样进行油色谱分析，并采用所述修正系数修正分析结果。
17.优选地，所述的采用标准油样罐中的标准油样对系统进行自我校验，得到修正系数，包括如下步骤：
18.（1）抽真空：第一电磁三通阀的第一、第二端口打开，真空泵将油气分离室抽成真空状态，接着关闭所有电磁阀；
19.（2）进标准油样，油气分离：电磁四通阀的第二、第三端口打开，标准油样进入油气分离室进行油气分离，接着关闭所有电磁阀；
20.（3）检测气体组分浓度：打开第一电磁三通阀的第二和第三端口，油气分离室中分离出的气体将进入色谱仪中进行气体组分检测，并将结果传输至主机中：
21.（4）自校验，更新修正系数k：主机将检测到的气体浓度比值结果c0与标准油样的气体浓度比值c*做商，得到系统修正系数k=c*/c0；
22.（5）吹气，排残油、残气：关闭所有电磁阀，打开电磁四通阀的第三、第四端口和第二电磁三通阀的第三端口，氮气瓶中的氮气将通入油气分离室中吹出油样残液、残气，出口为第二电磁三通阀的第三端口。
23.优选地，所述的对充油设备中的油样进行油色谱分析，并采用所述修正系数修正分析结果，包括如下步骤：
24.（1）抽真空：第一电磁三通阀的第一、第二端口打开，真空泵将油气分离室抽成真空状态，接着关闭所有电磁阀；
25.（2）进油样，油气分离：电磁四通阀的第一、第三端口打开，绝缘油进入油气分离室进行油气分离，接着关闭所有电磁阀；
26.（3）检测气体组分浓度：打开第一电磁三通阀的第二和第三端口，油气分离室中分离出的气体将进入色谱仪中进行气体组分检测，并将检测所得的气体浓度比值c传输至主
机中，在主机中被修正为c
·
k；
27.（4）回油：关闭所有电磁阀，打开第二电磁三通阀的第一、二端口，将油气分离室中已完成油气分离的油样经过第二电磁三通阀注回至充油设备中：
28.（5）吹气，排残油、残气：关闭所有电磁阀，打开电磁四通阀的第三、第四端口和第二电磁三通阀的第三端口，氮气瓶中的氮气将通入油气分离室中吹出油样残液、残气，出口为第二电磁三通阀的第三端口；完成后关闭所有电磁阀，系统回到初始状态等待下一次分析。
29.本发明的积极有益效果：
30.1. 本发明公开了一种具有自校验功能的油色谱分析系统，包括充油设备、标准油样罐、电磁四通阀、第一电磁三通阀、油气分离室、第二电磁三通阀、色谱仪和主机，在采用标准油样对系统进行自我校验时，对标准油样进行油气分离和组分检测，通过系统检测的气体浓度比值和标准油样的气体浓度比值做商，获得修正系数，然后在系统对充油设备进行油色谱分析时，检测所得的气体浓度比值将自动在主机中被修正，实现油色谱系统的自校验，是一种自带校准功能的油色谱系统，无需额外搭建另一套高精度色谱系统，结构简单，而且不局限于对某一特定环节进行校准，而是一种系统性的校准方法，对油气分离环节、色谱柱环节产生的误差均能提供校准，避免因油气分离装置老化以及脱气率下降导致的检测误差，减少了运维工作量，提高了油色谱分析系统的准确性与可靠度。
附图说明
31.图1为本发明具有自校验功能的油色谱分析系统结构示意图；
32.图中：1-充油设备、2-标准油样、3-电磁四通阀、4-氮气瓶、5-真空泵、6-第一电磁三通阀、7-油气分离室、8-第二电磁三通阀、9-色谱仪、10-主机。
具体实施方式
33.下面结合一些具体实施例对本发明进一步说明。
34.实施例1
35.参见图1，一种具有自校验功能的油色谱分析系统，包括充油设备1、标准油样罐2、电磁四通阀3、第一电磁三通阀6、油气分离室7、第二电磁三通阀8、色谱仪9和主机10；
36.充油设备1的第一取油口与电磁四通阀3的第一端口连通，充油设备1的第二取油口与第二电磁三通阀8的第一端口连通，第二电磁三通阀8的第二端口与油气分离室7连通；
37.电磁四通阀3的第二端口与标准油样罐2连通，第三端口与油气分离室7连通，电磁四通阀3的第四端口与氮气瓶4连通；标准油样是用于系统自校验时使用，其可由油样制作设备配置出已知溶解气体浓度的标准油样；氮气瓶中充满氮气，用于吹气，排净剩余油样、残气残留，避免干扰下次检测；
38.第一电磁三通阀6的第一端口连接真空泵5，第一电磁三通阀6的第二端口连接油气分离室，第一电磁三通阀6的第三端口与色谱仪9连通；真空泵用于将油气分离室抽真空；
39.色谱仪9与主机10电连接，色谱仪9将检测的气体浓度信息传输到主机10上，主机10下达电磁阀开关指令、储存检测信息、计算与更新校准系数。
40.进一步地，充油设备1为变压器。
41.进一步地，第二电磁三通阀8的第三端口与大气连通。
42.实施例2
43.一种具有自校验功能的油色谱分析校准方法，包括如下步骤；
44.采用标准油样罐中的标准油样对系统进行自我校验，得到修正系数，自我校验的主要目的是获得系统检测到的气体组分浓度比例和标准油样气体浓度比例的偏差，进而修正系统在油色谱分析下检测到的充气设备中的气体组分信息；
45.详述如下：
46.（1）抽真空：第一电磁三通阀的第一、第二端口打开，真空泵和油气分离室通过第一电磁三通阀导通，真空泵将油气分离室抽成真空状态，接着关闭所有电磁阀；
47.（2）进标准油样，油气分离：电磁四通阀的第二、第三端口打开，连通标准油样罐和油气分离室，标准油样进入油气分离室，接着关闭所有电磁阀，标准油样中的溶解气体在真空的油气分离室中析出，集聚在油气分离室的上方；
48.（3）检测气体组分浓度：打开第一电磁三通阀的第二和第三端口，油气分离室中分离出的气体将进入色谱仪中进行气体组分检测，并将结果传输至主机中：
49.（4）自校验，更新修正系数k：主机将检测到的气体浓度比值结果c0与标准油样的气体浓度比值c*做商，得到系统修正系数k=c*/c0，修正系数隔一段时间进行检测更新一次，此后系统对充油设备进行油色谱分析时，检测所得的气体浓度比值c将自动的在主机中被修正为c
·
k；
50.（5）吹气，排残油、残气：关闭所有电磁阀，打开电磁四通阀的第三、第四端口和第二电磁三通阀的第三端口，氮气瓶中的氮气将通入油气分离室中吹出油样残液、残气，出口为第二电磁三通阀的第三端口；
51.（6）抽真空：第一电磁三通阀的第一、第二端口打开，真空泵和油气分离室通过第一电磁三通阀导通，真空泵将油气分离室抽成真空状态，接着关闭所有电磁阀；
52.（7）进油样，油气分离：电磁四通阀的第一、第三端口打开，连通充油设备和油气分离室，绝缘油进入油气分离室，接着关闭所有电磁阀，油样中的溶解气体在真空的油气分离室中析出，集聚在油气分离室的上方；
53.（8）检测气体组分浓度：打开第一电磁三通阀的第二和第三端口，油气分离室中分离出的气体将进入色谱仪中进行气体组分检测，并将检测所得的气体浓度比值c传输至主机中，根据自我校验过程中得到的修正系数k，在主机中被修正为c
·
k，并分析判断充油设备运行状态；
54.（9）回油：关闭所有电磁阀，打开第二电磁三通阀的第一、二端口，将油气分离室中已完成油气分离的油样经过第二电磁三通阀注回至充油设备中：
55.（10）吹气，排残油、残气：关闭所有电磁阀，打开电磁四通阀的第三、第四端口和第二电磁三通阀的第三端口，氮气瓶中的氮气将通入油气分离室中吹出油样残液、残气，出口为第二电磁三通阀的第三端口；完成后关闭所有电磁阀，系统回到初始状态等待下一次分析。
56.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种具有自校验功能的油色谱分析系统，其特征在于，包括充油设备、标准油样罐、电磁四通阀、第一电磁三通阀、油气分离室、第二电磁三通阀、色谱仪和主机；所述充油设备的第一取油口与电磁四通阀的第一端口连通，所述充油设备的第二取油口与第二电磁三通阀的第一端口连通，所述第二电磁三通阀的第二端口与油气分离室连通；所述电磁四通阀的第二端口与标准油样罐连通，所述电磁四通阀的第三端口与油气分离室连通，所述电磁四通阀的第四端口与氮气瓶连通；所述第一电磁三通阀的第一端口连接真空泵，所述第一电磁三通阀的第二端口连接油气分离室，所述第一电磁三通阀的第三端口与色谱仪连通；所述色谱仪与主机电连接，所述主机下达电磁阀开关指令、储存检测信息、计算与更新校准系数。2.根据权利要求1所述的具有自校验功能的油色谱分析系统，其特征在于，所述充油设备为变压器。3.根据权利要求1所述的具有自校验功能的油色谱分析系统，其特征在于，所述第二电磁三通阀的第三端口与大气连通。4.一种利用权利要求1-3任一项所述具有自校验功能的油色谱分析系统进行的油色谱分析校准方法，其特征在于，包括如下步骤：采用标准油样罐中的标准油样对系统进行自我校验，得到修正系数；对充油设备中的油样进行油色谱分析，并采用所述修正系数修正分析结果。5.根据权利要求4所述的油色谱分析校准方法，其特征在于，所述的采用标准油样罐中的标准油样对系统进行自我校验，得到修正系数，包括如下步骤：（1）抽真空：第一电磁三通阀的第一、第二端口打开，真空泵将油气分离室抽成真空状态，接着关闭所有电磁阀；（2）进标准油样，油气分离：电磁四通阀的第二、第三端口打开，标准油样进入油气分离室进行油气分离，接着关闭所有电磁阀；（3）检测气体组分浓度：打开第一电磁三通阀的第二和第三端口，油气分离室中分离出的气体将进入色谱仪中进行气体组分检测，并将结果传输至主机中：（4）自校验，更新修正系数k：主机将检测到的气体浓度比值结果c0与标准油样的气体浓度比值c*做商，得到系统修正系数k=c*/c0；（5）吹气，排残油、残气：关闭所有电磁阀，打开电磁四通阀的第三、第四端口和第二电磁三通阀的第三端口，氮气瓶中的氮气将通入油气分离室中吹出油样残液、残气，出口为第二电磁三通阀的第三端口。6.根据权利要求4所述的油色谱分析校准方法，其特征在于，所述的对充油设备中的油样进行油色谱分析，并采用所述修正系数修正分析结果，包括如下步骤：（1）抽真空：第一电磁三通阀的第一、第二端口打开，真空泵将油气分离室抽成真空状态，接着关闭所有电磁阀；（2）进油样，油气分离：电磁四通阀的第一、第三端口打开，绝缘油进入油气分离室进行油气分离，接着关闭所有电磁阀；（3）检测气体组分浓度：打开第一电磁三通阀的第二和第三端口，油气分离室中分离出
的气体将进入色谱仪中进行气体组分检测，并将检测所得的气体浓度比值c传输至主机中，在主机中被修正为c
·
k；（4）回油：关闭所有电磁阀，打开第二电磁三通阀的第一、二端口，将油气分离室中已完成油气分离的油样经过第二电磁三通阀注回至充油设备中：（5）吹气，排残油、残气：关闭所有电磁阀，打开电磁四通阀的第三、第四端口和第二电磁三通阀的第三端口，氮气瓶中的氮气将通入油气分离室中吹出油样残液、残气，出口为第二电磁三通阀的第三端口；完成后关闭所有电磁阀，系统回到初始状态等待下一次分析。

技术总结
本发明属于油色谱分析技术领域，具体涉及一种具有自校验功能的油色谱分析系统和校准方法，所述油色谱分析系统包括充油设备、标准油样罐、电磁四通阀、第一电磁三通阀、油气分离室、第二电磁三通阀、色谱仪和主机；采用标准油样罐中的标准油样对系统进行自我校验，得到修正系数，对充油设备中的油样进行油色谱分析，并采用所述修正系数修正分析结果。本发明油色谱分析系统是一种自带校准功能的油色谱系统，结构简单，对包括油气分离在内的所有环节进行自校验，避免因油气分离装置老化以及脱气率下降导致的检测误差，减少了运维工作量，提高了油色谱分析系统的准确性与可靠度。油色谱分析系统的准确性与可靠度。油色谱分析系统的准确性与可靠度。


技术研发人员：李朋 苏涛 吴建辉 宋狄 任欢
受保护的技术使用者：国网河南省电力公司电力科学研究院
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/8/16