[發明專利]油中微水測量變送器及油中溫濕度實時在線監測的方法

在審

• 申請號: 201310360278.5
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN104374421A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 趙莉;李志剛;魏堅;許昭德;熊友達
• 申請（專利權）人: 深圳市深安旭傳感技術有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01N27/22;G01K7/18
• 代理公司: 深圳市瑞方達知識產權事務所(普通合伙) 44314
• 代理人: 紀媛媛

技術領域

本發明涉及電力設備，更具體地說，涉及一種用于監測電力變壓器的油中微水測量變送器及油中溫濕度實時在線監測的方法。

背景技術

變壓器油是電力變壓器內部重要的絕緣介質，它在電力變壓器中主要起絕緣、冷卻和消弧的作用，油質的優劣直接影響到變壓器的電氣性能。所以變壓器油中在運行過程中必須有一定的電氣絕緣強度。盡管變壓器油中的微水含量很小，但是對油的絕緣性能卻有很大影響。水分不僅能降低絕緣系統的擊穿電壓和增加介質損耗，而且它將直接參與油紙纖維等高分子材料的化學降解反應，促使這些材料降解老化，從而加速絕緣系統各項性能的劣化。這是一個隨變壓器運行時間而逐漸發展不可逆的歷史過程。因此，變壓器油中微水含量的檢查對設備安全、穩定運行有十分重要的意思。所以，對變壓器油中微水的含量進行實時在線監測是對變壓器進行維護和檢修的重要依據。

現有檢測油中溫濕度的技術方案中，如圖1所示，濕度檢測一般采用市場上面可以檢測濕度的專用集成模塊來檢測，感測數據在濕度測試模塊中進行處理，MCU通過IIC總線直接讀取濕度值；用于檢測溫度的芯片非常多，如DS18B20或者同類型的替代產品，同樣感測數據在溫度測試模塊中進行處理，MCU通過單總線就可以直接讀取當前溫度值。由于采用專用集成模塊檢測濕度和溫度，現有技術存在硬件成本高的缺陷。

另外，現有的濕度測試模塊在對微量水分含量的檢測方面，精度達不到要求，因此無法精確地檢測油中微量水分。同時還存在穩定性差的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有油中微水測量變送器硬件成本高的缺陷，提供一種使用分立傳感元件測量溫度和濕度的油中微水測量變送器，以及使用該油中微水測量變送器進行油中溫濕度實時在線監測的方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種油中微水測量變送器，包括：

電容式濕度敏感元件；

電容測量電路，用于測量所述電容式濕度敏感元件的電容值并產生電容測量信號；

電阻式溫度敏感元件；

電阻測量電路，用于測量所述電阻式溫度敏感元件的電阻值并產生電阻測量信號；

MCU控制單元，其根據所述電容測量電路輸出的電容測量信號計算濕度值、根據電阻測量電路輸出的電阻測量信號計算溫度值、并產生濕度信息輸出信號和溫度信息輸出信號；

輸出電路，用于輸出所述濕度信息輸出信號和溫度信息輸出信號；及

供電模塊，用于將外部的電源通過DC/DC轉換得到所述油中微水測量變送器中各電路部件需要的電源。

在本發明所述的油中微水測量變送器中，所述電容測量信號和所述電阻測量信號為模擬信號，所述油中微水測量變送器還包括：

模數轉換電路，用于將所述電容測量電路和電阻測量電路輸出的模擬信號轉換成數字信號后傳送至所述MCU控制單元。

在本發明所述的油中微水測量變送器中，所述電容式濕度敏感元件為高分子薄膜電容式濕度敏感元件，所述電容測量電路包括：

參考電容和用于為所述參考電容充電的第一恒流源；

并聯于所述參考電容的第一模擬開關，所述第一模擬開關根據所述MCU控制單元的放電控制信號為所述參考電容提供放電通道；

用于為所述電容式濕度敏感元件充電的第二恒流源，其中第二恒流源與第一恒流源性能參數相同；

并聯于所述電容式濕度敏感元件的第二模擬開關，所述第二模擬開關根據所述MCU控制單元的放電控制信號為所述電容式濕度敏感元件提供放電通道；

第一儀用放大器，用于對參考電容與電容式濕度敏感元件的電壓差進行放大；其中所述參考電容的電壓傳送至第一儀用放大器的第一輸入端；所述電容式濕度敏感元件的電壓傳送至第一儀用放大器的第二輸入端；所述第一儀用放大器的輸出端連接于所述模數轉換電路的輸入端。

在本發明所述的油中微水測量變送器中，所述MCU控制單元同時向所述第一模擬開關和第二模擬開關發送放電控制信號，且放電時間大于等于充電時間的二倍。

在本發明所述的油中微水測量變送器中，

所述電阻測量電路包括：

參考電阻、第三恒流源、放大倍數為一倍的第一電壓放大器、放大倍數為二倍的第二電壓放大器、以及第二儀用放大器；其中

參考電阻與所述電阻式溫度敏感元件串連，所述第三恒流源向參考電阻和電阻式溫度敏感元件的串連電路提供電流；