[实用新型]智能气敏传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及变压器技术领域，特别涉及一种用于检测变压器油中气体的智能气敏传感器。

背景技术

变压器是电力系统的重要设备，其运行的可靠性和安全性将直接影响社会生产和人民生活，因此对变压器实施在线监测是电力系统安全生产的必然需求。近年来，随着电网向大容量、高电压方向发展以及用户对供电可靠性要求的日益提高，电力设备面临着从定期预防性维护向预知性维护的转变。由于定期检修周期长，现行的预防性项目对变压器绝缘的发展性故障反映不灵敏，发展速度较快的局部缺陷往往不能及时被发现，从而导致这类事故在变压器故障中占很大比重。以变压器在线监测系统为基础的状态检修方式因其经济性、科学性逐步在电力设备运行和维护中发挥越来越重要的作用。

目前，国际上公认的变压器故障诊断方法是通过检测绝缘油中溶解气体的含量及其浓度变化趋势来监测变压器的运行状况。早在20世纪60年代，一些发达国家就开始对在线监测技术进行研究，并生产了许多在线监测设备，其中最具代表性的有日本三菱的TCG自动监测仪、美国的TrueGas和加拿大的H201R型监测仪等。在国内也相继开发了一些类似的设备，如东北电力科学研究院研制的BSZ大型变压器油色谱在线监测装置、北京电子管厂开发的TRAN型变压器早期故障在线监测仪、中国电子科学研究院研制的DDG-1000变压器油中溶解氢气在线检测仪等。这些产品在电力行业的应用为变压器状态监测提供了技术基础，实现了变压器从传统的定期维护向状态维护的转变，从而使电网的运行更加经济安全。到目前为止，发达国家在变压器在线监测技术上仍具有明显的优势，但其产品价格昂贵，对发展中国家技术保密程度高，后期维护、升级不便，限制了这些设备在全球的推广。发展中国家从解决单元技术角度出发，跟踪国外先进技术，取得了长足的进步。然而，不可否认的是，目前变压器在线监测系统在国际上尚处于研制阶段，现有大多数系统的功能仍然不够完善。从油气分离技术上说，薄膜透气法和真空脱气法是目前国内外应用最为成熟的油气分离方法，如加拿大的H201R型监测仪采用的是薄膜透气法，而日本三菱TCG自动监测仪则采用真空脱气法进行油气分离。薄膜透气法结构简单，但平衡时间较长，平衡系数受温度影响大，对膜的透气率、耐水性、耐油性和机械强度等性能要求高，国内在这方面也进行了大量的研究，如清华大学自行研制的新型油气分离膜-M40在变压器在线监测系统中得到了成功应用；真空脱气法脱气效率高，理论上脱气率可达100％，但硬件结构相对复杂，且设计不当容易对变压器油造成污染，东北电力科学研究在这方面做了很好的尝试，取得了一定的成果。从检测器角度上说，目前应用较为成功的有TCD、钯栅场效应管、半导体气敏传感器、催化燃烧型传感器等，如美国的TrueGas选用的就是TCD，加拿大的H201R型监测仪和日本三菱TCG自动监测仪采用的则是半导体气敏传感器。TCD在离线式气相色谱仪中应用广泛，它往往和FID联合使用，但用于在线设备时由于结构较为复杂，设计难度加大，影响系统稳定性；半导体气敏传感器在变压器在线监测系统中普遍使用，但受其本身离散性大、对温度变化敏感等因素的影响，以半导体气敏传感器为检测元件的在线监测设备个性化强，标定及验证工作量大，给现行的检测系统带来了很多不便。现有检测系统多采用插卡式的系统集成方式，这种接口方式相对固定，可缩短产品开发周期，但造成设备体积庞大、稳定性降低；随着半导体及信息处理技术的不断发展，以嵌入式微处理器为中央测控单元的嵌入式系统开发方案得到了越来越广泛的应用，必将成为未来在线监测系统发展的主流。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种检测精度高，工作稳定可靠的智能气敏传感器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：智能气敏传感器，包括半导体气敏传感器，其特征在于：还包括气体浓度信号调整电路，AD转换芯片，微控制器，温度信号调整电路和环境温度检测传感器，半导体气敏传感器通过气体浓度信号调整电路连接AD转换芯片，环境温度检测传感器通过温度信号调整电路连接AD转换芯片，AD转换芯片连接微控制器。半导体气敏传感器检测变压器油中分离出的气体浓度，并将测出的气体浓度信息以电压的形式输出气体浓度模拟信号，气体浓度模拟信号经过气体浓度信号调整电路调整后，传递到AD转换芯片，AD转换芯片将接收到的气体浓度模拟信号转换成气体浓度数字信号传递给微控制器；环境温度检测传感器将检测到的温度信号经温度信号调整电路传递到AD转换芯片，AD转换芯片将温度信号转换成温度数字信号传递给微控制器，微控制器将气体浓度数字信号和温度数字信号处理后通过CAN总线传递给中心测控模块。