[實(shí)用新型]智能氣敏傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120573254.4
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN202372467U
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾福英
• 申請（專利權(quán)）人: 曾福英
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及變壓器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于檢測變壓器油中氣體的智能氣敏傳感器。

背景技術(shù)

變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，其運(yùn)行的可靠性和安全性將直接影響社會生產(chǎn)和人民生活，因此對變壓器實(shí)施在線監(jiān)測是電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)的必然需求。近年來，隨著電網(wǎng)向大容量、高電壓方向發(fā)展以及用戶對供電可靠性要求的日益提高，電力設(shè)備面臨著從定期預(yù)防性維護(hù)向預(yù)知性維護(hù)的轉(zhuǎn)變。由于定期檢修周期長，現(xiàn)行的預(yù)防性項(xiàng)目對變壓器絕緣的發(fā)展性故障反映不靈敏，發(fā)展速度較快的局部缺陷往往不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致這類事故在變壓器故障中占很大比重。以變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修方式因其經(jīng)濟(jì)性、科學(xué)性逐步在電力設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)中發(fā)揮越來越重要的作用。

目前，國際上公認(rèn)的變壓器故障診斷方法是通過檢測絕緣油中溶解氣體的含量及其濃度變化趨勢來監(jiān)測變壓器的運(yùn)行狀況。早在20世紀(jì)60年代，一些發(fā)達(dá)國家就開始對在線監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行研究，并生產(chǎn)了許多在線監(jiān)測設(shè)備，其中最具代表性的有日本三菱的TCG自動監(jiān)測儀、美國的TrueGas和加拿大的H201R型監(jiān)測儀等。在國內(nèi)也相繼開發(fā)了一些類似的設(shè)備，如東北電力科學(xué)研究院研制的BSZ大型變壓器油色譜在線監(jiān)測裝置、北京電子管廠開發(fā)的TRAN型變壓器早期故障在線監(jiān)測儀、中國電子科學(xué)研究院研制的DDG-1000變壓器油中溶解氫氣在線檢測儀等。這些產(chǎn)品在電力行業(yè)的應(yīng)用為變壓器狀態(tài)監(jiān)測提供了技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了變壓器從傳統(tǒng)的定期維護(hù)向狀態(tài)維護(hù)的轉(zhuǎn)變，從而使電網(wǎng)的運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)安全。到目前為止，發(fā)達(dá)國家在變壓器在線監(jiān)測技術(shù)上仍具有明顯的優(yōu)勢，但其產(chǎn)品價(jià)格昂貴，對發(fā)展中國家技術(shù)保密程度高，后期維護(hù)、升級不便，限制了這些設(shè)備在全球的推廣。發(fā)展中國家從解決單元技術(shù)角度出發(fā)，跟蹤國外先進(jìn)技術(shù)，取得了長足的進(jìn)步。然而，不可否認(rèn)的是，目前變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)在國際上尚處于研制階段，現(xiàn)有大多數(shù)系統(tǒng)的功能仍然不夠完善。從油氣分離技術(shù)上說，薄膜透氣法和真空脫氣法是目前國內(nèi)外應(yīng)用最為成熟的油氣分離方法，如加拿大的H201R型監(jiān)測儀采用的是薄膜透氣法，而日本三菱TCG自動監(jiān)測儀則采用真空脫氣法進(jìn)行油氣分離。薄膜透氣法結(jié)構(gòu)簡單，但平衡時(shí)間較長，平衡系數(shù)受溫度影響大，對膜的透氣率、耐水性、耐油性和機(jī)械強(qiáng)度等性能要求高，國內(nèi)在這方面也進(jìn)行了大量的研究，如清華大學(xué)自行研制的新型油氣分離膜-M40在變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)中得到了成功應(yīng)用；真空脫氣法脫氣效率高，理論上脫氣率可達(dá)100％，但硬件結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，且設(shè)計(jì)不當(dāng)容易對變壓器油造成污染，東北電力科學(xué)研究在這方面做了很好的嘗試，取得了一定的成果。從檢測器角度上說，目前應(yīng)用較為成功的有TCD、鈀柵場效應(yīng)管、半導(dǎo)體氣敏傳感器、催化燃燒型傳感器等，如美國的TrueGas選用的就是TCD，加拿大的H201R型監(jiān)測儀和日本三菱TCG自動監(jiān)測儀采用的則是半導(dǎo)體氣敏傳感器。TCD在離線式氣相色譜儀中應(yīng)用廣泛，它往往和FID聯(lián)合使用，但用于在線設(shè)備時(shí)由于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度加大，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性；半導(dǎo)體氣敏傳感器在變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)中普遍使用，但受其本身離散性大、對溫度變化敏感等因素的影響，以半導(dǎo)體氣敏傳感器為檢測元件的在線監(jiān)測設(shè)備個(gè)性化強(qiáng)，標(biāo)定及驗(yàn)證工作量大，給現(xiàn)行的檢測系統(tǒng)帶來了很多不便。現(xiàn)有檢測系統(tǒng)多采用插卡式的系統(tǒng)集成方式，這種接口方式相對固定，可縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，但造成設(shè)備體積龐大、穩(wěn)定性降低；隨著半導(dǎo)體及信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展，以嵌入式微處理器為中央測控單元的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方案得到了越來越廣泛的應(yīng)用，必將成為未來在線監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展的主流。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，提供一種檢測精度高，工作穩(wěn)定可靠的智能氣敏傳感器。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：智能氣敏傳感器，包括半導(dǎo)體氣敏傳感器，其特征在于：還包括氣體濃度信號調(diào)整電路，AD轉(zhuǎn)換芯片，微控制器，溫度信號調(diào)整電路和環(huán)境溫度檢測傳感器，半導(dǎo)體氣敏傳感器通過氣體濃度信號調(diào)整電路連接AD轉(zhuǎn)換芯片，環(huán)境溫度檢測傳感器通過溫度信號調(diào)整電路連接AD轉(zhuǎn)換芯片，AD轉(zhuǎn)換芯片連接微控制器。半導(dǎo)體氣敏傳感器檢測變壓器油中分離出的氣體濃度，并將測出的氣體濃度信息以電壓的形式輸出氣體濃度模擬信號，氣體濃度模擬信號經(jīng)過氣體濃度信號調(diào)整電路調(diào)整后，傳遞到AD轉(zhuǎn)換芯片，AD轉(zhuǎn)換芯片將接收到的氣體濃度模擬信號轉(zhuǎn)換成氣體濃度數(shù)字信號傳遞給微控制器；環(huán)境溫度檢測傳感器將檢測到的溫度信號經(jīng)溫度信號調(diào)整電路傳遞到AD轉(zhuǎn)換芯片，AD轉(zhuǎn)換芯片將溫度信號轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)字信號傳遞給微控制器，微控制器將氣體濃度數(shù)字信號和溫度數(shù)字信號處理后通過CAN總線傳遞給中心測控模塊。