[发明专利]用于检测变压器油中气体的系统、方法及变压器故障检测系统

权利要求书

1.一种用于检测变压器油中气体的系统，其特征在于，包括油气分离单元、气体流路单元、气体分离单元和气体检测单元；

所述油气分离单元包括油气分离器(11)和气室(3)，所述油气分离器(11)的油液入口(10)和油液出口(9)均与电力机车变压器相连；

所述气体流路单元包括气泵(1)、气路管道(2)和气室(3)；所述气室(3)安装于所述油气分离器(11)上，用于收集油气分离器(11)分离的气体；所述气路管道(2)用于将气泵(1)、气室(3)、气体分离单元和气体检测单元依次相连；所述气泵(1)用于提供载气，以将气室(3)内的混合特征气体推入至气体分离单元；

所述气体分离单元包括气相色谱芯片(4)，所述气相色谱芯片(4)的气流管道表面涂覆有固定相涂层，用于与混合特征气体发生反复的吸附和解吸附过程以分离混合特征气体；

所述气体检测单元包括声表面波气体传感器(5)，用于对分离后的特征气体的种类及含量进行检测。

2.根据权利要求1所述的用于检测变压器油中气体的系统，其特征在于，所述气体分离单元还包括加热模块，用于对所述气相色谱芯片(4)进行加热，以使其维持在额定温度范围内。

3.根据权利要求1所述的用于检测变压器油中气体的系统，其特征在于，还包括制冷片，用于维持所述声表面波气体传感器(5)在额定温度范围内。

4.一种变压器故障检测系统，其特征在于，包括采集单元、故障判定单元和如权利要求1或2或3所述的用于检测变压器油中气体的系统，所述采集单元分别与所述采集单元和气体检测系统相连，用于采集气体检测系统检测的特征气体的种类及含量，所述故障判定单元用于依据特征气体的种类及含量，对变压器的故障进行判定。

5.一种基于权利要求1～3中任意一项所述的用于检测变压器油中气体的系统的气体检测方法，其特征在于，包括步骤：

1)抽取变压器内部的变压器油经油液入口(10)进入至油气分离器(11)中，通过油气分离器(11)将变压器油中的特征气体分离出来，再将变压器油经油液出口(9)排入至变压器内部；

2)将所述气室(3)与油气分离器(11)进行连通，变压器油中分离的特征气体进入至气室(3)；气泵(1)抽取空气形成载气，与气室(3)内部与特征气体混合一体，并推动特征气体输送至气体分离单元内；

3)所述气体分离单元的气流管道表面涂覆的固定相涂层与混合特征气体发生反复的吸附和解吸附过程，分离混合特征气体；

4)所述声表面波气体传感器(5)对分离后的特征气体的种类及含量进行检测。

6.根据权利要求5所述的气体检测方法，其特征在于，在步骤3)中，所述气相色谱芯片(4)内部具有一条狭长的、充满微型立柱的气流管道，气流管道表面涂覆的固定相涂层，与混合特征气体发生反复的吸附和解吸附过程；

由于不同特征气体与固定相涂层之前的分配系数不同，受到固定相涂层的保留能力就有差异，使得气流管道出口处的各特征气体依次出来，从而实现各特征气体的分离。

7.根据权利要求6所述的气体检测方法，其特征在于，在步骤4)中，声表面波气体传感器(5)表面保持预设温度并低于特征气体的温度以形成温度梯度，该温度梯度使得特征气体进入到声表面波气体传感器(5)腔室内部，迅速冷凝吸附在声表面波气体传感器(5)表面，由此发生声表面波的传播特性变化，并通过震荡频率改变的方式表现出来；不同特征气体所造成的声波在基片表面的频率变化，通过压电效应经过IDT及阻抗匹配电路，传递至天线(6)形成回波电磁波。

8.根据权利要求7所述的气体检测方法，其特征在于，在步骤1)之前，还包括预启动过程：

对气相色谱芯片(4)和声表面波气体传感器(5)进行相应的温度反馈与控制，以使其维持在对应额定温度范围内，并保持预设时间；

向声表面波气体传感器(5)发射电磁波信号，声表面波气体传感器(5)的天线(6)在接收到射频信号后，由声表面波气体传感器(5)将射频信号通过逆压电效应转换为声表面波；声表面波沿着压电基片的表面传播，遇到反射栅阵后产生反射，反射信号相叠加，再次激发出射频电信号，并由IDT通过压电效应转换为回波电磁波信号；天线(6)将回波电磁波信号发送回来，得到初始条件下的一条稳定信号基线。