2017 电力科技管理论坛 110 基于光声光谱原理变压器油中 气体在线监测系统研究 安徽华电六安电厂有限公司，曾毅 中国华电集团，严新荣 国电南京自动化股份有限公司，李志军、宗起振、曹玲燕 摘 要：当前嵌入式软件应用越来越广泛，根据变压器油中气体在线监测系统特点，利用 VxWorks 操作系统、嵌入 式 Sqlite 数据库、Webs GoAhead 等相关技术，采用 B/S 架构、IEC61850 通信规范，以 C 语言、Javascript 语言和矢量 图形库插件为工具，结合随机森林算法和三比值相结合的诊断方法、提出了基于光声光谱原理的变压器油中溶解气体在 线监测系统软件设计，并实现单台监测装置对多台变压器的数据采集、Web 服务、故障诊断功能；经现场应用验证，系统 运行稳定、性价比高，具有广阔的应用前景。 关键词：VxWorks；GoAhead；随机森林算法；光声光谱；IEC61850 0 引言 基于气相色谱原理的变压器油中溶解气体在线 监测是近年来应用较为广泛的输变电设备状态监测 技术，由于变压器油中产生的各种故障气体的组成 和含量与变压器故障类型及其严重程度有密切关系。 因此通过对变压器油中溶解气体进行实时而连续的 在线监测，可及时发现变压器内部存在的潜伏性故 障和实现状态检修，并结合诊断技术可预测及跟踪 其故障发展趋势 [1-3]，因此基于气相色谱原理变压器 油中溶解气体在线监测产品在电网系统得到了广泛 应用和推广。但也存在不足之处：如需定期更新载 气和色谱柱，维护成本高；测量精度也有待提高等 缺点。 本文提出的基于光声光谱原理的变压器油中溶 解气体在线监测系统可以很好的解决上述问题，同 时依托硬件和软件的支持，实现了单台监测智能单 元（简称 IED）同时监测两台变压器油中溶解气体功 能，大大降低了监测设备的生产、采购以及运维成 本。 1 光声光谱检测原理 光 声 光 谱 检 测 原 理 PAS （ Photo Acoustic Spectroscopy） ，是利用一束强度可调制的单色光源 照射到密闭光声池的待测气体（以气体为例）气体 吸收光能，并立即以释放热能的方式退激。释放的 热能使气体按光的调制频率产生周期性加热，从而 导致介质产生周期性压力波动，这种压力波动可用 微音拾音器和压电陶瓷传声器检测，并通过放大得 到光声信号。由于每种气体都有其特有的红外光谱 （通常指吸收光谱） ，根据这种气体的特性，采用特 定的单色光波长进行照射，则可检测到随波长变化 的光声信号图谱，从而得到待测气体分子浓度 [4-6] 2 系统技术特点 Vxworks（RTOS）依靠其良好的实时性和高可靠 性在通信、国防、医药等技术尖端和新兴领域中被 广泛应用 [7]，与其它嵌入式操作系统如 linux 相比， Vxworks 系统具有高可靠、 可裁剪和高实时性等特点； 它采用多任务机制，对任务的控制采取优先级抢占 和时间片轮转调度机制，从而保证了重要任务优先 响应。