了解 DGA 監測系統的不確定性|維薩拉
http://www.debgrams.com 2023-12-20 18:02 來源：維薩拉（北京）測量技術有限公司
溶解氣體分析 (DGA) 盡管并非一門精確的科學，但因為它能夠檢測和診斷變壓器內部故障，數十年來一直用于評估變壓器狀況。在線監測技術于 20 世紀 90 年代末問世，如今能夠選擇的在線氣體監測系統品目繁多。難題在于每種檢測儀都有自己的技術規范，這使得變壓器所有者難以在多種選擇之間進行比較和評估。此外，實驗室 DGA 使得這一領域變得愈發復雜。
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測量準確度
不準確的 DGA 結果可能會導致錯誤的故障診斷，尤其是在氣體比率接近故障區域邊界的情況下。此外，如果濃度值接近設施使用的警報值，則不準確的結果可能會導致對變壓器采取錯誤的措施。因此，了解不確定性和測量性能至關重要。
測量性能由動態特性定義，例如測量范圍、響應時間、靈敏度、準確度和穩定性（指儀器對老化和惡劣環境的耐受程度）。其中，準確度通常被認為是最重要的特性，也是最難指定的特性之一，它可能包括也可能不包括可重復性，這是指在恒定條件下重復進行測量時提供相似結果的能力。然而，它可能不包括長期穩定性。單獨的可重復性通常是測量不確定性的次要來源，如果準確度不包括其他不確定性，則實際應用中的實際測量性能可能會給人留下錯誤的印象。
實驗室 DGA
實驗室 DGA 受到多種因素的影響，從油樣的質量到設備，再到用于分析的標準均包括在內，更不用說采用手動過程時始終存在的人為因素。最常見的不確定性來源包括油采樣方法和質量、氣體提取方法、使用的氣體分配系數、使用的不同標準等。還需要了解的是，測量結果不能比校準中使用的參考更為準確。
最大的不確定性來源通常是樣本質量。H2 和 CO 等大量氣體可能從油中逸出，或者空氣中的環境氣體（例如氧氣和氮氣）可能會污染樣本，所有這些因素都會導致實驗室分析錯誤。因此，在樣本采集過程中，油在任何時候都不能與空氣接觸，并且樣本容器必須完全注滿。為了實現這一目的，最好的方法是使用高質量的注射器或鋁瓶，因為它們可以承受航空貨運過程中的壓力變化等因素。
IEC 60567 標準建議每個實驗室確定自己的準確度或不確定性，并將此信息提供給其用戶，這也是官方認可的實驗室需要遵守的要求。如果沒有不確定性的官方數字，請詢問實驗室是否參加了任何國際實驗室間比較測試（稱為循環測試 (RRT)）以及它們的結果是否可用。這能較好地表明近似的不確定性水平。對于實驗室 DGA，全球普遍使用的標準有兩個：IEC 60567 和 ASTM D3612。需要注意的是，ASTM 和 IEC 標準分別在 0°C 和 20°C 下計算不同溫度時的氣體體積。僅此一項就給相同樣本的定義濃度帶來了約 8% 的差異，在比較監測系統和實驗室的 DGA 結果時必須考慮到這一點。所有測量的 ppm 值都應首先轉換為相同條件，即 20°C (IEC) 或 0°C (ASTM)。
在線 DGA 監測系統
在線 DGA 監測系統可測量 7 種關鍵故障氣體，可以在早期階段識別出多種類型的內部變壓器故障，如果不使用這種方法，則可能無法在常規油采樣間隔之間發現這些故障。在實驗室分析中，為了獲得有用的輸入以進行變壓器狀態評估，每個油樣及其分析必須具有代表性。在線監測系統可提供更大的靈活性，還可以通過求平均值確保用于診斷的數據的可靠性。未求平均值的數據可用于快速診斷不斷發展的故障。使用在線監測系統跟蹤氣體變化率與實驗室樣本相比更為可靠。
大多數監測系統在校準時都針對可追溯的參考氣體指定了其準確度，但有些監測系統可能使用油中氣體標準樣本作為參考。交付的 DGA 監測系統應始終附有校準證書，顯示監測系統與參考之間的差異。此外，校準證書應指定使用的參考方法以及校準是否可追溯到國際參考。但是，報告的準確度規格并不完全直接適用于運行中的實際變壓器，因為變壓器中的油及其分配系數很可能與監測系統校準中使用的油及其分配系數不同。真實了解監測系統性能的理想方法是使用帶電變壓器對它進行更長時間的測試，例如六個月。至少應同時采集三到五個油樣，最好是由兩個可以為自己的流程提供不確定性值的獨立實驗室進行測試。
比較在線監測系統和實驗室 DGA
通過將在線監測系統與實驗室參照數據對比對該系統進行評估時，必須考慮到樣本質量和實驗室過程的不確定性。此外還需謹記，任何一種分析方法（不論是實驗室還是在線監測系統）都有其自身的不確定性。所以，在比較結果并對監測性能作出結論時應該考慮到以上因素。同時還要注意，即使樣本非常完美，結果也會存在一些差異，如果使用的方法遵循不同的標準，則可能會出現重大偏差。
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