油中溶解气体在线分析技术（On-line Dissolved Gas Analysis）是对变压器等充油电力设备运行状态进行在线监测的重要手段,也是实现变压器等电力设备状态检修的必然要求。通过对变压器绝缘油中溶解的故障气体（CH₄,C₂H₂,C₂H₄,C₂H₆,CO,CO₂,H₂）进行油气分离和定量分析,可以得到其运行状态进而对其进行故障诊断。油气分离膜可以实现对故障气体的连续在线分离,光声光谱（Photoacoustic Spectroscopy）气体定量分析方法可以实现对故障气体组分高灵敏度的定量分析。本文结合变压器在线监测与状态检修的要求,对基于油气分离膜和非共振光声光谱的变压器绝缘油中溶解气体在线分析技术中存在的一些问题进行了研究。通过分析膜对故障气体的油气分离过程,对影响油气分离过程及结果的因素进行研究。针对原有油中溶解气体体积分数计算方法的缺陷,提出了一种计算油中溶解气体体积分数的新算法——动态算法。该算法利用等时间间隔点上气室中气体体积分数,在油气分离过程未达到平衡时,计算绝缘油中溶解气体体积分数;同时在该算法中引入了温度修正系数,理论上消除了温度变化对动态算法计算油中溶解气体体积分数结果的影响。在实验室进行油气分离膜性能的比较实验后,建立了油气分离膜作为脱气单元的油中溶解H₂及CO气体在线分析系统。以实验室离线气相色谱的测量结果为基准值,采用动态算法并进行温度修正后得到绝缘油中溶解H₂与CO气体体积分数,与未采用动态算法相比气体体积分数结果的准确性和实时性得到提高,验证了基于膜分离的动态算法和温度修正系数的有效性。结合IEC与CIGRE的调查结果,对油中溶解气体在线分析结果提出了准确性、重复性及再现性的要求。给出油中溶解气体在线分析结果的典型值、注意值与预警值的设定方法后,基于绝缘油中溶解气体体积分数与变压器发生故障概率的关系,提出了一种根据油中溶解气体体积分数在线分析结果计算下一次采样时间间隔的方法,并给出了计算实例。在研究气体分子振转能级及跃迁条件的基础上,对故障特征气体中CO、CO₂、CH₄、C₂H₂、C₂H₄及C₂H₆气体分子的吸收谱线的特点进行分析。分析了光声光谱气体定量分析理论及光声信号的激发过程,深入研究了非共振与共振光声信号的差异,分析光声池壁对光声信号的反射与透射,推导传声器输出与光声池中声压的对应关系,为非共振光声池的设计提供了理论基础。建立故障气体非共振光声光谱定量分析系统的模型,推导吸收谱线存在交叉干扰的情况下,光声信号幅值与故障气体中各组分体积分数之间的对应关系,为非共振光声光谱法应用于变压器绝缘油中溶解气体在线分析提供理论基础。建立基于非共振光声光谱理论的绝缘油中溶解气体定量分析实验系统。通过分析光源调制频率对光声信号的影响,提出将光源调制频率降至次声频段的方法,提高了光声信号输出的幅值。分析实验系统的噪声来源,设计了高信噪比的非共振式光声池。采用建立的非共振次声光声光谱实验系统对CO、CO₂、C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆及CH₄气体进行了定量分析,计算得到系统对于单一气体测量的极限灵敏度,同时对测量结果的准确性与精度进行了评估,并与气相色谱得到的结果进行对比,结果表明该实验系统能有效地用于变压器绝缘油中溶解气体在线定量分析。