变压器是电力系统中最重要的设备之一,其稳定运行能力直接影响电网运行的可靠性。我国当前应用较为广泛的变压器仍然是充油型变压器,变压器油作为绝缘散热的一种介质,其绝缘性能的好坏直接影响变压器的可靠性,而变压器油的绝缘性能又与油中溶解的特征气体浓度直接相关。因此,通过对油中溶解气体浓度进行检测可以对电力变压器的故障诊断,这可以为变压器的检修与维护提供便。光声光谱法在线监测系统检测精度高、重复性好等优点,在电力系统监测领域得到广泛应用。随着电力行业逐渐进入高电压、大电网时代,对电力设备的故障诊断技术的可靠性要求也越来越高,因此对油中溶解气体浓度检测的精度要求也越来越高。论文对光声光谱检测原理进行详细分析,阐述了光声效应与光声信号检测的基本原理,从理论上推导了光声信号强度与气体浓度成正比的关系;深入分析了锁相放大器对光声信号降噪的过程,针对单一锁相放大器难以将弱光声信号中的强噪声高效滤出,导致该降噪方法对低浓度气体的检测精度低、稳定性差这一问题进行深入研究,提出卡尔曼滤波结合锁相放大器的光声信号降噪方法;通过在锁相放大环节中加入卡尔曼滤波器,利用卡尔曼滤波的预测和修正作用,使叠加在光声信号中低通滤波器截止频率以内的噪声进一步减小,从而提高系统对油中溶解气体浓度的监测精度。论文分析了卡尔曼滤波降噪的基本原理,从理论上推导了卡尔曼滤波结合锁相放大器的二级滤波降噪过程,并对卡尔曼滤波结合数字锁相放大降噪技术进行设计,在Matlab/Simulink中搭建仿真,结果表明在输入信号信噪比相同情况下所提方法输出信号波形的波动率比传统方法减小了53.51%;为了进一步验证所提方法的可行性,搭建实验平台进行验证,结果表明在监测标准浓度为5 ppm的C₂H₂气体时,所提方法的测量精度较传统方法提高了11.6%;仿真和实验表明文中所提的光声信号降噪方法对变压器油中溶解气体浓度在线监测系统精度有明显的提升,且在工程应用中较易实现,具有一定的应用价值。