[发明专利]一种基于薄膜技术的电力变压器油中氢气在线监测系统

说明书

技术领域

本发明主要涉及到电力系统在线监测设备领域，特指一种基于薄膜技术的电力变压器油中氢气在线监测系统，主要适用于电网中油浸式电力变压器健康状态的在线监测。

背景技术

随着电网电压等级的提高和输送容量的增加，对电力系统可靠性要求越来越高。变压器是电力系统中的主要设备，当其发生故障时，对电网的安全运行会造成极大的影响，因此，对变压器状态的在线监测显得尤为重要。

当油浸式变压器中产生局部过热、局部放电或者电弧放电时，其中的变压器油、绝缘材料会被分解产生各中气体并溶于变压器油中。由于碳氢键键能低，当故障发生时一般先产生氢气，因此变压器油中溶解氢气的浓度可以可靠地反映变压器的健康状态。

目前，变压器油中氢气浓度的监测是变压器内部故障诊断的重要手段。但是，除了氢气之外，油中溶解的气体一般还包括CH₄、C₂H₂、C₂H₆、CO以及CO₂等气体，由于交叉干扰等原因，当前普遍做法是采用油色谱将各种气体分离开来单独测试。先对采集的油样脱气，然后用色谱仪对脱出的气样进行分析，之所以需要进行油气分离是因为当前没有合适的氢气传感器能在变压器油环境中直接对氢气进行测量。在这其中必须要使用到油气分离装置，油气分离装置均有体积大、成本高等不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低、灵敏度高、稳定性好的基于薄膜技术的电力变压器油中氢气在线监测系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于薄膜技术的电力变压器油中氢气在线监测系统，包括：

氢敏芯片，包括氢敏元件，该氢敏元件为基于Pd-Cr薄膜的氢敏传感器；

控制组件，用来将氢敏芯片在量程内的物理性质变化转化为信号输出。

作为本发明的进一步改进：所述控制组件采用无线数据传输方式，通过无线数据传输组件与上位机、服务器以及客户端进行数据传输和交互。

作为本发明的进一步改进：所述无线数据传输组件包括Zigbee无线网络、GPRS无线网络以及Internet网络，所述氢敏芯片通过Zigbee无线网络与上位机通信，所述上位机通过GPRS无线网络中的GPRS发送模块、及Zigbee转GPRS网关、将Zigbee无线网络中Zigbee模块接收到的氢气浓度信号以GPRS无线方式发送给服务器，所述服务器最终通过Internet网络与客户端连接。

作为本发明的进一步改进：所述Zigbee转GPRS网关放置在变电站控制室内覆盖有GPRS无线网络的位置处。

作为本发明的进一步改进：所述控制组件包括滤波放大单元、AD采样单元和CPU处理单元，通过所述滤波放大单元先将氢敏芯片的输出电压进行滤波放大，然后通过AD采样单元进行AD采样；经AD采样后的数据传输到CPU处理单元进行运算处理。

作为本发明的进一步改进：所述CPU处理单元还包括一报警单元，通过预设值进行报警算法处理，其结果控制报警继电器的通断。

作为本发明的进一步改进：所述氢敏芯片还包含用于控温的加热电阻和对温度敏感的测温电阻，用于将氢敏芯片的温度控制在一定温度值下。

作为本发明的进一步改进：所述氢敏芯片封装在探头上，所述探头上具有氢敏芯片的一端伸入变压器油中，另一端通过螺纹方式和控制组件的外壳相连。

作为本发明的进一步改进：所述探头内部装有密封接头。

作为本发明的进一步改进：所述控制组件在调试完成之后通过螺钉固定在金属外壳内，供电和输出采用密封电连接器。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的基于薄膜技术的电力变压器油中氢气在线监测系统，采用薄膜氢气传感器，直接将探头插入变压器油中，克服了传统油色谱体积大、成本高的缺点，在精度等性能指标方面满足电力系统在线监测和故障诊断的要求。

2、本发明的基于薄膜技术的电力变压器油中氢气在线监测系统，基于全新的薄膜氢气检测技术，和传统电化学、热导、催化燃烧等原理氢气传感器相比，薄膜氢气检测技术具有灵敏度高、稳定性好、精度高、抗其它气体干扰性好、工作时不需要O2以及不消耗H2等优点。

附图说明

图1是本发明的拓扑结构原理示意图。

图2是本发明在一具体应用实例中的原理示意图。

图例说明：