[发明专利]用于输变电设备故障气体检测的微纳传感设备

说明书

本发明提供了一种用于输变电设备故障气体检测的微纳传感设备，包括：微流控气体传感器、数据处理模块和上位机；其中，微流控气体传感器内设置有气敏传感单元阵列，所述气敏传感单元阵列中的各气敏单元用以分别与不同输变电设备输出的待测特征气体的气路连通，使得各所述气敏单元与相应的特征气体接触而产生电阻率的变化；数据处理模块用以接收各所述气敏单元的电阻率变化数据；上位机根据所述电阻率变化数据确定所述待测特征气体的种类和浓度。本发明通过微流控气体传感器的气敏传感单元阵列实现痕量特征气体种类及浓度的高精度在线监测和离线检测，对输变电设备的绝缘运行状态进行准确评估，具有高灵敏度、高选择性、高可靠性和长期稳定性。

技术领域

本发明涉及电力设备故障特征气体检测技术领域，具体而言，涉及一种用于输变电设备故障气体检测的微纳传感设备。

背景技术

当前电力系统的输变电设备中：如以SF₆为气体绝缘介质的封闭开关设备（GIS）、以绝缘油为液体绝缘介质的变压器、以交联聚乙烯（XLPE）为固体绝缘介质的高压电缆等，如果设备内部出现早期及潜伏性绝缘故障，故障产生的放电或者过热能量会使绝缘介质分解，如未能及时检测出故障特征气体，及早发现设备缺陷并及采取相应运行维护措施，缺陷会进一步恶化，最终会导致设备故障并产生绝缘击穿现象，对电力系统稳定运行造成巨大危害。

电力设备内待测气体种类繁多，有些是不常见气体，没有成熟的研究结果，并且交叉干扰明显，而现阶段传感器主要针对单一或少数种类气体，较难满足需求；现有技术的传感器集成度低，尤其当气敏传感单元较多时，无法统一集成到单一小型器件内，需要寻求集成化更高的气敏器件；现有技术无法对输变电设备的绝缘缺陷进行准确判断，需相关专家分析设备的运行状态。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种用于输变电设备故障气体检测的微纳传感设备，旨在解决现有技术中难以对输变电设备绝缘运行状态进行准确评估的问题。

本发明提出了一种用于输变电设备故障气体检测的微纳传感设备，包括：

微流控气体传感器，其内设置有气敏传感单元阵列，所述气敏传感单元阵列中的各气敏单元用以分别与不同输变电设备输出的待测特征气体的气路连通，使得各所述气敏单元与相应的特征气体接触而产生电阻率的变化；数据处理模块，其分别与各所述气敏单元连接，用以接收各所述气敏单元的电阻率变化数据；上位机，其与所述数据处理模块连接，用以接收各所述气敏单元的电阻率变化数据，并根据所述电阻率变化数据确定所述待测特征气体的种类和浓度。

进一步地，上述用于输变电设备故障气体检测的微纳传感设备中，所述微流控气体传感器包括：壳体和气敏传感单元阵列；其中，所述气敏传感单元置于所述壳体内部；所述气敏传感单元阵列包括并列设置的第一气敏单元、第二气敏单元和第三气敏单元；所述第一气敏单元、所述第二气敏单元和所述第三气敏单元中分别开设有气体流道，各所述气体流道用以分别与不同输变电设备的待测特征气体的气路连通。

进一步地，上述用于输变电设备故障气体检测的微纳传感设备中，所述第一气敏传感单元、所述第二气敏传感单元和所述第三气敏传感单元均包括：多个并列设置的气敏元件，并且每个气敏传感单元中的各气敏元件分别采用不同的气敏材料制成。

进一步地，上述用于输变电设备故障气体检测的微纳传感设备中，所述气敏传感单元阵列中的各气敏单元采用微纳米级的碳纳米管、石墨烯、氧化锡和金属氧化物中的至少一种制成。

进一步地，上述用于输变电设备故障气体检测的微纳传感设备中，所述第一气敏传感单元的气敏元件采用微纳级的SnO₂、ZnO、WO₃、In₂O₃、CuO、NiO、Fe₂O₃或钙钛矿微纳材料制成。