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【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于油气分离领域,涉及一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统。
技术介绍
1、在电力系统中,变压器是核心的电力设备之一,其稳定可靠的运行对保障整个电网的安全运行至关重要。变压器在运行过程中,由于各种内部和外部因素,如电气故障、绝缘材料老化等产生相应的气体,可能导致其内部发生故障。为了及时发现并预防这些潜在的故障,对变压器油中溶解气体的监测显得尤为重要。
2、传统的变压器油中溶解气体监测方法主要依赖于油色谱技术,该技术通过分析油中气体的种类和浓度,来判断变压器内部是否存在故障。然而,这种方法存在一些局限性。
3、首先,现有的油色谱在线监测装置通常具有较大的体积和复杂的安装要求,这在一定程度上限制了其在不同类型和大小的变电站中的广泛应用。此外,这些设备通常需要专业的操作和维护,增加了运营成本。其次,尽管被称为“在线”监测装置,这些设备在实际操作中往往不能提供实时数据。数据更新的延迟可能导致对变压器内部状况的评估不够及时,从而错过最佳的维护和干预时机。第三,油色谱在线监测装置在油样分析过程中可能受到环境因素(如温度、湿度等)的影响,这可能导致数据的不准确性。此外,油样在采集和传输过程中的污染也可能导致分析结果的不稳定。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,以解决现有技术中存在的无法实时获取监测数据;数据更新的延迟可能导致对变压器内部状况的评估不够及时,从而错过最佳的维护和干预时机以及在
2、本专利技术采用以下技术方案:
3、本专利技术提供了一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,包括:油测试腔10、变压器油管路工装11、模块化表面敏感材料特征气体传感器12、传感器驱动单元13、近端数据汇集单元14、传输单元15、后台数据处理单元16;
4、油测试腔10用于存储待检测油体;
5、变压器油管路工装11用于疏通使得油测试腔中的油体,使得油体持续更新;
6、模块化表面敏感材料特征气体传感器12,用于插入油测试腔,对油体中溶解气体的类型和浓度进行检测,得到检测数据;
7、传感器驱动单元13用于驱动模块化表面敏感材料特征气体传感器12工作、并对模块化表面敏感材料特征气体传感器12进行加热使其满足不同气体的检测条件以及将检测数据实现电信号转化成预处理后模拟信号;
8、近端数据汇集单元14,用于将检测数据进行存储并通过传输单元15实现转发;
9、传输单元15,用于将近端数据汇集单元14传输的检测数据传输至后台数据处理单元16;
10、后台数据处理单元16,用于接收检测数据并对其进行油体中溶解气体类型和浓度进行分析,得到分析结果。
11、可选地,变压器油管路工装11包括两组三通油路阀门、油管路及油测试腔,两组三通油路阀门分别安装于变压器油中溶解气体在线监测装置进、出油管路口处,并在在线监测装置油路的基础上设有一路旁通油路,通过极短距离油管路将油测试腔串联在旁通油路中。
12、可选地,油测试腔预留有模块化传感器插接口,腔体端口处内置微型油泵,可加速腔内油的更新。
13、可选地,模块化表面敏感材料特征气体传感器12由金属氧化物半导体气敏材料传感单元、同轴环状油中脱气膜6及同轴管状传感器模块化封装外壳7构成。
14、可选地,同轴管状传感器模块化封装外壳7可插接在油测试腔预留模块化传感器插接口9处,确保模块化表面敏感材料特征气体传感器12与变压器油的充分接触。
15、可选地,模块化表面敏感材料特征气体传感器12由不同半导体气敏材料涂覆结构1、气敏电极2、加热电极4与加热封装元件3构成多个环状气敏传感阵列,多个环状气敏传感阵列封装于同轴圆柱型基底探头5上构成金属氧化物半导体气敏材料传感单元,气敏电极2与加热电极4通过同轴圆柱型基底探头5内部电路印刷走线实现与同轴管状传感器模块化封装外壳7,同轴管状传感器模块化封装外壳7与接线端子8连接。
16、可选地,传感器驱动单元13包含加热驱动与电信号采集与预处理,通过双屏蔽多模信号插接线与模块化表面敏感材料特征气体传感器12接线端子8直插连接,驱动并采集检测数据。
17、可选地,传感器驱动单元13集成有自检模块,可以实时监测模块化表面敏感材料特征气体传感器12与传感器驱动单元13的工作状态,并通过近端数据汇集系统、光纤/无线传输系统、后台数据处理系统可完成远端状态监控。
18、可选地,传感器驱动单元13采集到的传感器数据通过双屏蔽传输线接入布置于变压器附近的近端数据汇集单元14,同时近端数据汇集单元14通过低压供电模块向传感器驱动单元13供电;近端数据汇集系统基于多通道高速数据采集卡与低压供电模块,配合多套模块化表面敏感材料特征气体传感器12及传感器驱动单元13使用;其中,近端数据汇集系单元够同时处理来自多个传感器驱动单元13的数据,将模拟信号转换为数字信号,确保信号在传输过程中的稳定性和准确性,并基于光纤/无线传输系统,通过数据传输模块可将近端数据汇集系统的数字信号通过光纤或5g无线传输的方式传输至后台数据处理系统。
19、可选地,后台数据处理单元16,可将采集到的检测数据进行后处理分析,得到油体中溶解气体类型和浓度,且内置分析工具,可自动进行大卫三角等主流分析,生成判断结果辅助技术人员分析;并留有与变电站后台的专用数字接口,可调用油色谱在线监测装置数据进行比对分析;且后台数据处理单元16可复用,整站配置,油中溶解气体的分析结果可以通过后台数据处理系统远传至云端,供技术人员通过移动应用程序实现远程数据访问和实时分析。
20、本专利技术的有益效果是:
21、本专利技术提出一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统的设计和实现,旨在解决传统油色谱在线监测装置的局限性,提供一种更为高效、准确且实时的监测方案。本专利技术系统采用的模块化表面敏感材料特征气体传感器12,不仅体积小、安装方便,而且能够实现同时对多种特定特征气体的高选择性实时检测,从而提高了测量的准确性和可靠性。传感器的模块化设计还意味着更加容易的维护和更换,大大降低了运营成本。
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1.一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,其特征在于,包括:油测试腔(10)、变压器油管路工装(11)、模块化表面敏感材料特征气体传感器(12)、传感器驱动单元(13)、近端数据汇集单元(14)、传输单元(15)、后台数据处理单元(16);
2.根据权利要求1所述的一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,其特征在于,所述变压器油管路工装(11)包括两组三通油路阀门(18)、油管路及油测试腔(10),所述两组三通油路阀门(18)分别安装于变压器油中溶解气体在线监测装置进、出油管路口处,并在在线监测装置油路的基础上设有一路旁通油路,通过极短距离油管路将所述油测试腔串联在旁通油路中。
3.根据权利要求1所述的一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,其特征在于,所述油测试腔预留有模块化传感器插接口,腔体端口处内置微型油泵(19),可加速腔内油的更新。
4.根据权利要求1所述的一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,其特征在于,所述模块化表面敏感材料特征气体传感器(12)由金属氧化物半导体
5.根据权利要求4所述的一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,其特征在于,所述同轴管状传感器模块化封装外壳(7)可插接在所述油测试腔预留模块化传感器插接口(9)处,确保模块化表面敏感材料特征气体传感器(12)与变压器油的充分接触。
6.根据权利要求1或4任一所述的一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,其特征在于,所述模块化表面敏感材料特征气体传感器(12)由不同半导体气敏材料涂覆结构(1)、气敏电极(2)、加热电极(4)与加热封装元件(3)构成多个环状气敏传感阵列,所述多个环状气敏传感阵列封装于同轴圆柱型基底探头(5)上构成金属氧化物半导体气敏材料传感单元,所述气敏电极(2)与加热电极(4)通过同轴圆柱型基底探头(5)内部电路印刷走线实现与所述同轴管状传感器模块化封装外壳(7),所述同轴管状传感器模块化封装外壳(7)与接线端子(8)连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,其特征在于,所述传感器驱动单元(13)包含加热驱动与电信号采集与预处理,通过双屏蔽多模信号插接线与模块化表面敏感材料特征气体传感器(12)接线端子(8)直插连接,驱动并采集检测数据。
8.根据权利要求1或7任一所述的一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,其特征在于,传感器驱动单元(13)集成有自检模块,可以实时监测模块化表面敏感材料特征气体传感器(12)与所述传感器驱动单元(13)的工作状态,并通过近端数据汇集系统、光纤/无线传输系统、后台数据处理系统可完成远端状态监控。
9.根据权利要求8所述的一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,其特征在于,所述传感器驱动单元(13)采集到的传感器数据通过双屏蔽传输线接入布置于变压器附近的近端数据汇集单元(14),同时近端数据汇集单元(14)通过低压供电模块向传感器驱动单元(13)供电;所述近端数据汇集系统基于多通道高速数据采集卡与低压供电模块,配合多套模块化表面敏感材料特征气体传感器(12)及传感器驱动单元(13)使用;其中,所述近端数据汇集系单元够同时处理来自多个传感器驱动单元(13)的数据,将模拟信号转换为数字信号,确保信号在传输过程中的稳定性和准确性,并基于光纤/无线传输系统,通过数据传输模块可将近端数据汇集系统的数字信号通过光纤或5G无线传输的方式传输至后台数据处理系统。
10.根据权利要求1所述的一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,其特征在于,所述后台数据处理单元(16),可将采集到的检测数据进行后处理分析,得到油体中溶解气体类型和浓度,且内置分析工具,可自动进行大卫三角等主流分析,生成判断结果辅助技术人员分析;并留有与变电站后台的专用数字接口,可调用油色谱在线监测装置数据进行比对分析;且所述后台数据处理单元(16)可复用,整站配置,油中溶解气体的分析结果可以通过后台数据处理系统远传至云端,供技术人员通过移动应用程序实现远程数据访问和实时分析。
...【技术特征摘要】
1.一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,其特征在于,包括:油测试腔(10)、变压器油管路工装(11)、模块化表面敏感材料特征气体传感器(12)、传感器驱动单元(13)、近端数据汇集单元(14)、传输单元(15)、后台数据处理单元(16);
2.根据权利要求1所述的一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,其特征在于,所述变压器油管路工装(11)包括两组三通油路阀门(18)、油管路及油测试腔(10),所述两组三通油路阀门(18)分别安装于变压器油中溶解气体在线监测装置进、出油管路口处,并在在线监测装置油路的基础上设有一路旁通油路,通过极短距离油管路将所述油测试腔串联在旁通油路中。
3.根据权利要求1所述的一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,其特征在于,所述油测试腔预留有模块化传感器插接口,腔体端口处内置微型油泵(19),可加速腔内油的更新。
4.根据权利要求1所述的一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,其特征在于,所述模块化表面敏感材料特征气体传感器(12)由金属氧化物半导体气敏材料传感单元、同轴环状油中脱气膜(6)及同轴管状传感器模块化封装外壳(7)构成。
5.根据权利要求4所述的一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,其特征在于,所述同轴管状传感器模块化封装外壳(7)可插接在所述油测试腔预留模块化传感器插接口(9)处,确保模块化表面敏感材料特征气体传感器(12)与变压器油的充分接触。
6.根据权利要求1或4任一所述的一种基于表面敏感材料的变压器油中溶解气体介入式测量系统,其特征在于,所述模块化表面敏感材料特征气体传感器(12)由不同半导体气敏材料涂覆结构(1)、气敏电极(2)、加热电极(4)与加热封装元件(3)构成多个环状气敏传感阵列,所述多个环状气敏传感阵列封装于同轴圆柱型基底探头(5)上构成金属氧化物半导体气敏材料传感单元,所述气敏电极(2)与加热电极(4)通过同轴圆柱型基底探头(5)内部电路印刷走线实现与所述同轴管状传感器模块化封装外壳(7),所述同轴管状传感器模...
【专利技术属性】
技术研发人员:郭璨,王荆,吴昊,刘丁源,师愉航,王子为,韩彦华,牛博,杨鼎革,郭子豪,王辰曦,
申请(专利权)人:国网陕西省电力有限公司电力科学研究院,
类型:发明
国别省市:
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