CN102866243B - 一种监测变压器绝缘油质量的传感器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种监测变压器绝缘油质量的传感器系统，包括用于对变压器绝缘油的液体状态进行监测并输出检测信号的第一传感器和用于接收传感器模块输出的检测信号、并将检测信号转换为描述状态信息的计量数据的数据处理模块。本发明的传感器系统体积小、有效使用时间长、更适合野外环境使用，并具有使用简单、灵敏、可靠性强等特点；不仅可以通过对变压器绝缘油进行直接监测，以得到绝缘油的液体状态信息，包括绝缘油的各种物理、化学以及材料的信息；还可以结合监测绝缘油存储空间外部环境的各种物理参数，以综合评估绝缘油的质量和设备的运行状态，从而实现对变压器绝缘油质量的监测以及对设备的维修状态的预测。

Description

一种监测变压器绝缘油质量的传感器系统

技术领域

本发明涉及一种传感器系统，所述系统具有多个传感器，分别检测不同的物理、化学参数，尤其涉及一种监测变压器绝缘油质量的传感器系统。

背景技术

所述绝缘油通常由深度精制的润滑油作为基础油，然后再加入抗氧剂调制而成，其主要用作电器设备的电介质，电器绝缘油的主要性能是低温性能、氧化安定性和介质损失。低温性能是指在低温条件下，油在电器设备中能自动对流，导出热量和瞬间切断电弧电流所必需的流动性，一般均要求电器绝缘油倾点低和低温时粘度较小；但是在电器设备中，当油长时间地受到电场作用下的热和氧的作用而容易被氧化；介质损失是反映油品在交流电场下其介质损耗的程度，一般以介质损耗角（δ）的正切值（tanδ）表示，通常变压器油在90℃时测得的介质损失应低于 0.5％。输变电变压器由于高压导致的电弧和火花会使变压器绝缘油的分子产生裂解，生成气体、有机酸和水等极性分子，而水和酸又是绝缘油继续被氧化的催化剂，因此水和酸的形成导致变压器绝缘油的电导率上升，从而不能起到绝缘的作用。

目前，有很多种变压器绝缘油质量的监测方法，但是，这些监测方法所使用的监测技术并不可靠，因为现有的这些监测方法所使用的监测技术多数是对绝缘油中溶解气体的检测，而要实现对绝缘油中溶解气体的检测，就必须周期性地将现场油样采集到实验室进行分析和检测，而且，每次检测都必须经过油样现场采集—油样运输—油气分离—色谱分析这样一个过程。而在油样现场采集过程中和长距离运输到实验室的过程中，无法避免使溶解在油样中的微量气体溢出到油样外界的空气中，或者无法避免使油样现场采集过程中油样外界空气中的气体或杂质进入到被采集的油样中。这样一来，就会降低实验室检测数据或结果的可靠性，使最终检测结果存在较大误差，增加了故障漏报或误报的可能性。

图1为现在普遍使用的DGA（dissolved gas analyzer溶解气体分析）在线监测系统应用图，如图1所示，在变压器绝缘油油箱102的底部连接有导油管103，导油管103将油箱102内的油导入DGA监测系统101进行检测，因其是对绝缘油中溶解气体进行检测，当所需监测的微量气体生成时，由于气体的密度远远小远绝缘油的密度，因此生成的微量气体倾向于向油箱的上部运动，而使微量气体远离处于油箱底部的导油管103（所述导油管安装在变压器油箱的下部是避免导油管可能引起的尖端放电等事故），导致DGA在线监测结果出现误差，对判断充油设备内部的故障类型及其严重程度造成很大影响，给维护工作造成了极大的盲目性，加大了不必要的维护成本，从而也使贵重，高价值的变压器和输变电系统处于不确定的危险之中；另外，虽然DGA本身是实验室设备的小型化，但是体积却依然庞大，而且需要定期更换气体以及需要恒温箱，但是其可靠性却并不高；目前还存在一些电网在安装了DGA在线监测系统以后，依然需要定期的人工取样，拿回实验室检测，因此对于取样过程中的一系列问题还是无法避免。上述这些问题和难题一直困扰着我国输变电行业，成为当今我国输变电行业变压器绝缘油质量监测的难点，尤其成为我国输变电网运行和智能电网建设的难点和技术瓶颈，而且，至今为止，该领域仍然未能提出很好的解决方案。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种监测变压器绝缘油质量的传感器系统，不仅能直接对绝缘油的各种液体参数进行监测，而且能够结合监测绝缘油存储空间外部环境的各种物理参数，以综合评估绝缘油的质量和设备的运行状态，从而实现对变压器绝缘油质量的监测以及对设备的维修状态的预测。

本发明为了解决上述技术问题，公开了一种监测变压器绝缘油质量的传感器系统，所述系统包括：

第一传感器模块，用于对变压器绝缘油的液体状态进行检测，并输出检测信号；

数据处理模块，用于接收传感器模块输出的检测信号，并将检测信号转换为描述状态信息的计量数据，通过数据传输模块与控制中心进行通信。

进一步，所述系统还包括用于减少误差的隔离箱，所述隔离箱内外分别设置一个相同的第一传感器模块。

进一步，所述系统还包括第二传感器模块，所述第二传感器模块用于对变压器绝缘油液体存储空间外部的周围环境状态进行检测，并输出检测信号。

进一步，所述第一传感器模块包括粘滞度传感器、介电常数传感器、腐蚀度传感器、透明度传感器、颗粒传感器、酸传感器、湿度传感器、温度传感器和化学成分吸附传感器中的一种或几种。

进一步，所述第二传感器模块包括电场强度传感器、磁场强度传感器、温度传感器、湿度传感器和光传感器中的一种或几种。

进一步，所述酸传感器是一种电阻式传感器或电容式传感器，所述电阻式传感器的电阻和所述电容式传感器的电极为一种易被酸和水侵蚀的敏感材料制成。

进一步，所述酸传感器由多个电阻式传感器和/或多个电容式传感器串联和/或并联组成，所述电阻式传感器和/或电容式传感器与电路之间采用机械式、物理、化学或电子粘合技术进行连接。

进一步，所述易被酸和水侵蚀的敏感材料为金属、合金、非金属、导体、半导体或有机材料。

进一步，所述每个电阻式传感器和/或电容式传感器上形成电极的材料相同或不同。

进一步，所述每个电阻式传感器和/或电容式传感器上形成电极的材料的厚度相同或不同。

进一步，所述每个电阻式传感器和/或电容式传感器上形成电极的形状为长方体形或圆柱形。

进一步，所述电阻式传感器和/或电容式传感器为双电极式传感器。

进一步，所述双电极式传感器的两个电极为并列或以交叉手指的形状排列，或是以共轴的圆柱和圆筒的方式排列。

进一步，所述化学成分吸附传感器为压电晶体震荡式传感器或光学频谱分析传感器。

进一步，所述压电晶体震荡式传感器的表面由一种易与液体极性分子结合吸附的敏感材料形成敏感镀膜。

进一步，所述一种易与液体极性分子结合吸附的敏感材料为聚酰亚胺（POLYIMIDE）、无机物质或是与带有羟基（COOH和OH）的有机液体物质发生反应的物质。

进一步，所述压电晶体震荡式传感器包括体波器件（BAW BULK ACOUSTIC WAVE）、音叉器件（TUNNING FORK）、一端固定的杠杆器件（CANTILEVER）、表面声波器件（SURFACE ACOUSTIC WAVE ）、横切声表面波器件 （SHEAR HORIZONTAL SURFACE ACOUSTIC WAVE）、板块声波器件 (ACOUSTIC PLATE MODE)、柔性板块震动器件（FLEXUAL PLATE MODE)、横切板块声波器件（SHEAR HORIZONTAL ACOUSTIC PLATE MODE）、厚度方向横切震动器件（THICKNESS SHEAR MODE )、扭曲体震动器件（TORSIONAL MODE）、爱波器件（LOVE WAVE）、泄漏声表面波器件（LEAKY SURFACE ACOUSTIC WAVE MODE)、虚拟声表面波器件（PSEUDO SURFACE ACOUSTIC WAVE MODE)、横切震动波器件（TRANSVERSE MODE）、表面掠波器件（SURFACE-SKIMMING MODE）、表面扭曲震动波器件（SURFACE TRANSVERSE MODE）、和各种谐振波器件（HARMONICS AND OVERTONES）。

进一步，所述光学频谱分析传感器包括对颜色敏感的传感器和能够显示敏感物质的光学吸收频谱曲线的传感器。

进一步，所述电场强度传感器为光电晶体型传感器、金属氧化物半导体场效应管或光电子效应传感器。

采用上述本发明技术方案的有益效果是：本发明的传感器系统体积小、有效使用时间长（无需更换气体）、更适合野外环境使用（无需恒温室），并具有使用简单、灵敏、可靠性强等特点；不仅可以通过对变压器绝缘油进行直接监测，以得到绝缘油的液体状态信息，包括绝缘油的各种物理、化学以及材料的信息；还可以结合对变压器绝缘油存储空间外部的周围环境状态进行监测，以综合评估绝缘油的质量和设备的运行状态，从而实现对变压器绝缘油质量的监测以及对设备的维修状态的预测。

附图说明

图1为目前普遍使用的DGA在线监测系统应用图；

图2为本发明实施例的监测系统应用图；

图3为本发明所述实施例1的监测系统逻辑结构图；

图4为本发明所述实施例中交叉手指的双电极形状图；

图5为本发明所述实施例2的监测系统逻辑结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

需要说明的是，在本发明专利中，所述传感器系统所针对的不是对绝缘油中气体的检测，而是对绝缘油的液体状态进行检测，如对绝缘油中的酸、水和其他极性分子进行检测。

图2为本发明实施例中的监测系统应用图，如图2所示，本发明的监测系统200通过导油管103与绝缘油油箱102的底端相连接，监测系统200对导油管103导入的绝缘油的液体状态进行监测。在本发明实施例中，因为是对绝缘油液体本身进行检测，而在绝缘油中所生成的有害成份如水或酸等有害成份的密度要大于油的密度，因此绝缘中生成的有害成分倾向于向油箱102的底部运动，而使绝缘油中的有害成分能够顺畅的通过油箱102底端的导油管103而到达监测系统200，使得监测系统200能在第一时间监测到绝缘油质量状态的变化。

图3为本发明所述实施例1的监测系统逻辑结构图，如图3所示：所述监测系统200包括第一传感器模块201以及数据处理模块202，其中，所述第一传感器模块201用于对变压器绝缘油的液体状态进行检测，并输出检测信号；所述数据处理模块202用于接收传感器模块输出的检测信号，并将检测信号转换为描述绝缘油液体状态信息的计量数据，通过数据传输模块203与控制中心204进行通信。

在本发明实施例中，所述变压器绝缘油的液体状态包括反应变压器绝缘油液体粘滞度、介电常数、腐蚀度、透明度、颗粒度、水分含量、酸含量以及温度的参数。因为变压器绝缘油除了起到绝缘作用外，还起着散热的作用，因此，要求绝缘油的粘度适当，当粘度过小时则设备的工作安全性降低，而粘度过大又影响传热，尤其在寒冷地区或较低温度下绝缘油的粘度不能过大，只有这样才能使其具有循环对流和传热能力，使设备正常运行，或停止运行后再启用时能顺利安全启动；而绝缘油中所含酸性产物会使油的导电性增高，降低油的绝缘性能，在运行温度较高时（如80度以上）还会使固体纤维质绝缘材料老化和造成腐蚀，缩短设备使用寿命，由于油中酸值可直接反映出油质的老化情况，所以加强酸值的监督，对于采取正确的维护措施是很重要的；变压器绝缘油在氧化初级阶段一般易生成低分子有机酸，如甲酸、乙酸等，因为这些酸的水溶性较好，当油中水溶性酸含量增加（即PH值降低），油中又含有水时，也会使固体绝缘材料和金属产生腐蚀，并降低电气设备的绝缘性能，缩短设备的使用寿命；另外，绝缘油中的水分也是影响变压器设备绝缘老化的重要原因之一，变压器绝缘油和绝缘材料中含水量的增加，会直接导致其绝缘性能下降并会促使绝缘油老化，影响设备运行的可靠性和使用寿命，对绝缘油中的水分进行严格的监督，是保证设备安全运行必不可少的一个试验项目，一般来说温度在20度时变压器油溶解水的能力为40μL/L左右，通过工业脱水装置可使变压器油的含水量降到10μL/L以下，通常电压越高的电力设备要求油的含水量越低，此外，水分还能促进有机酸对铜、铁等金属的腐蚀作用，产生的皂化物会恶化油的介质损耗因数、增加油的吸潮性、并对油的氧化起催化作用，一般认为受潮的比干燥的油老化速度要增加2至4倍，所以长期以来人们对绝缘油中的水的存在给予极大的关注；同时密度与油品的组成以及水的存在量也存在一定的关系，对于绝缘油来说控制其密度在某种意义上也控制了油品中水的存在量，特别是对于防止在寒冷地区工作的变压器在冬季暂停使用期不出现浮冰的现象更有实际意义，如果绝缘油中水分过多在气温低时会在电极上形成冰结晶，但当气温升高时，粘附在电极上的冰结晶会融化增加导电性，从而会出现放电的危险，为此应控制绝缘油的密度，一般要求温度在20度时密度不大于895kg/m3，与水的密度保持较大差距。

综合来说，如果已知绝缘油的以上各种参数就可以直接地得到绝缘油的质量状态以及设备的运行状态，因此为了提高对绝缘油中酸或水等液态极性分子的检测灵敏度，本发明采用在传感器上添加一些物质对绝缘油进行检测以获取上述，这些被添加的物质可以是遇到酸或水等极性分子后产生各种物理、化学、生化标志/标记性的有机或者无机物质，包括金属、非金属、氧化物、光敏物质、易氧化物质、亲水物质等等。这些物质遇到水或酸等极性分子后会产生物理和化学的变化，比如物理形状和体积的膨胀、表面的侵蚀、颜色的变化、介电常数的变化等等。而这些参数的变化，会导致传感器本身电压值、电流值、电感值、电阻值、电容值、频率值、颜色、光谱峰值等等的变化。因此，将这些被添加的物质加载到传感器表面或者是在传感器监测的范围内，就可以得到能够检测出绝缘油液体状态参数的传感器，如粘滞度传感器、介电常数传感器、腐蚀度传感器、透明度传感器、颗粒传感器、酸传感器、湿度传感器、温度传感器和化学成分吸附传感器等。该实施方式中，所述传感器的敏感位置可以处在绝缘油流通的管道内侧，这样的结构可以使油中的极性分子和杂质尽可能地暴露给传感器；同时这样的结构也使得传感器对导致绝缘油中质量下降的液体物质起到收集的效果，而传感器本身的参数会由于被检测的绝缘油不断循环经过传感器的敏感表面而累积。例如一个传感器的敏感表面只对它周围0.5 毫升液体内的杂质有所反应，那么当传感器敏感表面设置在循环油路的管道内壁时，不断循环的被检测的绝缘油使得5000毫升、甚至50000毫升的绝缘油中的杂质被传感器的敏感表面所吸收，因此，事实上传感器的检测效果是把局部地区样品的杂质浓度提高了10000-100000倍。所以由于传感器的敏感表面布置在监测系统循环油路管道的内壁，油的流动导致传感器测量数值的偏移，因此这些传感器的取值可以设定在阀门关闭或是管道内绝缘油不流动的时候获取。

该实施方式中，采用第一传感器模块对绝缘油中的上述参数进行检测，在本发明的一个具体实施方式中，所述第一传感器模块包括粘滞度传感器、介电常数传感器、腐蚀度传感器、透明度传感器、颗粒传感器、酸传感器、湿度传感器、温度传感器和化学成分吸附传感器；当然，在具体应用过程中，也可以根据实际需要摄取的参数种类及要求的不同而选取上述传感器中的一种或几种作为第一传感器模块。

在本发明实施例中，所述化学成分吸附传感器可以是压电晶体震荡式传感器，此压电晶体震荡式传感器的表面敏感镀膜由一种容易与液体极性分子结合吸附的敏感材料制成，当表面敏感镀膜材料吸附液体极性分子以后，此压电晶体震荡的频率值将会发生变化，可以通过压电晶体震荡的频率值对绝缘油质量进监测，因此在变压器绝缘油监测系统中可以采用具有不同敏感镀膜的此类传感器。其中，所述容易与液体极性分子结合吸附的敏感材料为聚酰亚胺（POLYIMIDE）、无机物质或是与带有羟基（COOH和OH）的有机液体物质发生反应的物质。当绝缘油中微量的含有COOH和OH的有机物质不断生成时，传感器表面敏感镀膜的材料将被酸不断地侵蚀，从而使频率值不断地上升，当水等极性分子出现时，由于传感器表面敏感物质的吸附，将导致压电晶体震荡式传感器的频率值降低。

通常，具有表面敏感镀膜的压电晶体震荡式传感器包括体波器件（BAW BULK ACOUSTIC WAVE）、音叉器件（TUNNING FORK）、一端固定的杠杆器件（CANTILEVER）、表面声波器件（SURFACE ACOUSTIC WAVE ）、横切声表面波器件 （SHEAR HORIZONTAL SURFACE ACOUSTIC WAVE）、板块声波器件 (ACOUSTIC PLATE MODE)、柔性板块震动器件（FLEXUAL PLATE MODE)、横切板块声波器件（SHEAR HORIZONTAL ACOUSTIC PLATE MODE）、厚度方向横切震动器件（THICKNESS SHEAR MODE )、扭曲体震动器件（TORSIONAL MODE）、爱波器件（LOVE WAVE）、泄漏声表面波器件（LEAKY SURFACE ACOUSTIC WAVE MODE)、虚拟声表面波器件（PSEUDO SURFACE ACOUSTIC WAVE MODE)、横切震动波器件（TRANSVERSE MODE）、表面掠波器件（SURFACE-SKIMMING MODE）、表面扭曲震动波器件（SURFACE TRANSVERSE MODE）、和各种谐振波器件（HARMONICS AND OVERTONES）。

在本发明另一实施例中，所述化学成分吸附传感器还可以是光学频谱分析传感器，所述光学频谱分析传感器包括对颜色敏感的传感器和能够显示敏感物质的光学吸收频谱曲线的传感器。

本发明实施例中，所述颗粒传感器可以是光学颗粒物质传感器，其采用一种降低光学散射传感器噪音的光学黑盒子，其结构类似现在大量使用的光学散射式烟雾警报器，通过反射截面的设计使得当无杂质颗粒和气泡存在时，相互有一定角度的发光管（LED）和光电管（PHOTO-DETECTOR）无法产生输出信号，当检测到有颗粒物存在时，则会产生输出信号，以达到对杂质和颗粒物的检测目的。

在本发明实施例中，上述酸传感器可以是一种电容式传感器。由于变压器绝缘油的监测灵敏度要求很高，如果仅监测绝缘油的介电常数变化是无法达到监测效果的，因此采用对于酸和水敏感的材料制成的电极形成的电容式传感器对绝缘油进行监测，当绝缘油质量变化的时候，电容式传感器不仅能够监测绝缘油的节点常数变化，而且由于变压器绝缘油的电导率很低，微量的酸、水的产生会极大提高电导率的数值，电容器电极的氧化还会造成电容器电容数值更大的变化，因此电容式传感器从整体上提高了检测的灵敏度。

与上述电容式传感器一样，所述对于酸和水敏感的材料也可以制作成电阻，形成电阻式传感器。所述电阻式传感器可以是一系列（比如100个）微小电阻的串联，电阻串联的优势是：即使绝缘油中产生很少的酸和水、亦或是绝缘油中的酸和水只和其中一个电阻发生反应或产生侵蚀，也会对整个串联电阻等效电阻值产生巨大的变化，也就是说其中任何一个电阻值的变化，都会使得这一系列串联电阻产生反应，因此在一定程度上提高了电阻式传感器监测的灵活性。

该实施方式中，所述制成电阻和电极的易被酸和水侵蚀的敏感材料一般为金属、合金、非金属、导体、半导体或有机材料。其中每个电阻式传感器或电容式传感器上形成电阻或电极的材料可以相同，也可以不同；每个电阻式传感器或电容式传感器上形成电阻或电极的材料的厚度也可以相同或不同；每个电阻式传感器或电容式传感器上形成电阻或电极的形状可以是长方体形或圆柱形。

上述实施方式中，所述酸传感器还可以是由多个电阻式传感器和/或多个电容式传感器串联和/或并联组成，比如先10个一组串联，然后所有的串联组再进行并联，反之亦然。其中，每一组传感器上电阻或电极可以是不同材料、不同厚度、不同直径，从而达到对不同产物具有不同的灵敏度，并且可以延长传感器的使用寿命。

上述电阻式传感器和/或电容式传感器与电路之间可以采用机械式、物理、化学或电子粘合技术进行连接。

在本发明实施例中，所述电阻式传感器和/或电容式传感器可以是双电极式传感器，当两个电极很近的时候，它们构成电容器。当电容器的两个电极完全浸入绝缘油中的时候，这两个电极可以测量油的电容数值，同时，同样的两个电极也可以测量绝缘油的电阻数值。在具体实施时所采用的双电极方式可以有很多种，比如可以是两个并列的电极，也可以是共轴的圆柱和圆筒式电极，还可以是如图4所示的交叉手指的形状等。

上述电容式传感器的电极和电阻式传感器的电阻都是消耗性的所以也是不可逆的，酸和水对电极或电阻产生的变化也是累计性的，因此消耗性的部件可以是能够替换的插件。又由于消耗式电阻/电容传感器不断有同样的新的材料暴露给被监测的绝缘油，因此每次更换消耗性的插件时，传感器系统可以自动进入初始化状态。

以上所述的传感器的敏感电极也可以采用电感器件的形式，从而和电阻、电容形成RLC电路，或者振荡器电路。电路的频率就是传感器监测的参数，电阻、电容信号可以是交流或者直流测量方式，电容式测量可以使用不同的频率。

图5为本发明所述实施例2的监测系统逻辑结构图，如图5所示，本发明实施例2的监测系统在实施例1监测系统的基础上增加了第二传感器模块205，所述第二传感器模块205用于对变压器绝缘油液体存储空间外部的周围环境状态进行检测，并输出检测信号。

在本发明实施例中，由于当变压器外部一些特定物理现象（比如放电）发生时，会对一部分绝缘油产生即时的损坏，而这些被损坏的油的分子断裂或者氧化的产物是在变压器的油箱内生成，这些氧化产物可能要经过一段时间才能被导油管导入到传感器监测的地方，因此这一段时间差将是变压器设备的高危时间段，所以为了避免变压器的故障，监测变压器外部的物理参数可以提供有效的预警时间。该实施方式中，所述变压器绝缘油液体存储空间外部的周围环境状态包括反应变压器绝缘油液体存储空间外部周围环境电场强度、电场梯度、磁场强度、磁场梯度、温度、湿度以及光强度等的参数。

在本发明的一个具体实施方式中，所述第二传感器模块包括电场强度传感器、磁场强度传感器、温度传感器、湿度传感器和光传感器；当然，在具体应用过程中，也可以根据实际需要摄取的参数种类及要求的不同仅选取上述传感器中的一种或几种作为第二传感器模块。

上述实施方式中，所述电场强度传感器可以是光电晶体型传感器、金属氧化物半导体场效应管或光电子效应传感器等。如可以是光学颜色传感器，当绝缘油质量下降时会导致绝缘油颜色的变化，这种变化可以被光学颜色传感器监测，光学颜色传感器的工作颜色范围包括可见光、紫外、近红外、中红外和远红外；也可以是使用添加物质的光学颜色传感器，一些生化实验中大量使用的添加剂在遇到微量的酸或水的时候会产生极大的标志性颜色变化，都可以被光学传感器所监测；还可以是光谱监测传感器，上述的光学颜色传感器和使用添加物质的光学颜色传感器都可以是光谱检测器，光谱的反应或者吸收峰值可以是紫外、可见光或者红外范围。

在本发明的第3种实施例中，所述监测系统还可以包括用于减少误差的隔离箱。由于各种绝缘油料的配置比例不同，各种传感器起始的系数不同，传感器的隔离箱能够用来减少这些条件所造成的误差，同是隔离箱也可以用来减少传感器因自身飘移而产生的误差，而且还有些传感器对流动的油会产生另外的误差，隔离箱的使用还可以减少传感器对流动油进行监测所造成的误差。

本发明实施例中，所述隔离箱可以是利用金属构造屏蔽其内部，并使用初始新油样充满其内部，防止内部油样分子被高压击穿的标准油样箱。在使用隔离箱时，直接对绝缘油进行监测的传感器（如粘滞度传感器、介电常数传感器、腐蚀度传感器、透明度传感器、颗粒传感器、酸传感器、湿度传感器、温度传感器和化学成分吸附传感器）都可以成对使用，其中一个传感器暴露在被监测的绝缘油中，另一个传感器暴露在隔离箱里面相对稳定的、被静电屏蔽的隔离箱中，通过比较每2个一组的同类传感器数值，就能得到所监测油样质量的蜕变。该实施方式中，所述隔离箱内可以包括一个或一个以上的上述种类的传感器。

在处理传感器数据时，隔离箱外的数据可以被单独使用作为判断绝缘油质量的依据，但是，更有效的方法是将隔离箱内外同类传感器的数据作为判断依据，当相同的位于隔离箱内外的传感器的数据被用来进行数学运算时，会减少传感器由于自身的老化所引起的传感器输出参数的漂移；通过比较同类的位于隔离箱内外的传感器数据，也可以减少由于杂质附着传感器表面、温度变化、湿度变化、油的流动，以及所监测的参数在油箱内分布不均匀所造成的传感器输出参数的误差。

因此可以通过补偿各种条件变化，以及传感器本身飘移所造成的不确定性，本实施方式中所述的补偿各种条件变化包括温度补偿或湿度补偿等。比如在进行温度补偿时，需要利用温度传感器，因为即使当传感器暴露给没有变化的标准油样，由于温度的变化，电容式/电阻式传感器的数值在不同温度也会发生变化。由于一个传感器的电容值/电阻值的变化有一部份是因为温度的变化造成，有些电容值/电阻值的变化是因为酸和水的的生成引起，因此通过对温度引起的电容值/电阻值变化进行补偿，去掉因温度变化而引起的电容值/电阻值的变化，从而得到一个单纯由于酸和水的产生而造成的电容/电阻变化值，以更可靠的反应了绝缘油质量状态的变化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种监测变压器绝缘油质量的传感器系统，其特征在于，所述系统包括：

第一传感器模块，用于对变压器绝缘油的液体状态进行检测，并输出检测信号；

数据处理模块，用于接收传感器模块输出的检测信号，并将检测信号转换为描述状态信息的计量数据，通过数据传输模块与控制中心进行通信；

还包括用于减少误差的隔离箱，所述隔离箱内外分别设置一个相同的第一传感器模块。

2.根据权利要求1所述的传感器系统，其特征在于，所述系统还包括第二传感器模块，所述第二传感器模块用于对变压器绝缘油液体存储空间外部的周围环境状态进行检测，并输出检测信号。

3.根据权利要求1或2所述的传感器系统，其特征在于，所述第一传感器模块包括粘滞度传感器、介电常数传感器、腐蚀度传感器、透明度传感器、颗粒传感器、酸传感器、湿度传感器、温度传感器和化学成分吸附传感器中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的传感器系统，其特征在于，所述第二传感器模块包括电场强度传感器、磁场强度传感器、温度传感器、湿度传感器和光传感器中的一种或几种。

5.根据权利要求3所述的传感器系统，其特征在于，所述酸传感器是一种电阻式传感器或电容式传感器，所述电阻式传感器的电阻和所述电容式传感器的电极为一种易被酸和水侵蚀的敏感材料制成。

6.根据权利要求5所述的传感器系统，其特征在于，所述酸传感器由多个电阻式传感器和/或多个电容式传感器串联和/或并联组成，所述电阻式传感器和/或电容式传感器与电路之间采用机械式、物理、化学或电子粘合技术进行连接。

7.根据权利要求5所述的传感器系统，其特征在于，所述易被酸和水侵蚀的敏感材料为金属、合金、非金属、导体、半导体或有机材料。

8.根据权利要求5所述的传感器系统，其特征在于，所述每个电阻式传感器和/或电容式传感器上形成电极的材料相同或不同。

9.根据权利要求5所述的传感器系统，其特征在于，所述每个电阻式传感器和/或电容式传感器上形成电极的材料的厚度相同或不同。

10.根据权利要求5所述的传感器系统，其特征在于，所述每个电阻式传感器和/或电容式传感器上形成电极的形状为长方体形或圆柱形。

11.根据权利要求5～10任一项所述的传感器系统，其特征在于，所述电阻式传感器和/或电容式传感器为双电极式传感器。

12.根据权利要求11所述的传感器系统，其特征在于，所述双电极式传感器的两个电极为并列或以交叉手指的形状排列，或是以共轴的圆柱和圆筒的方式排列。

13.根据权利要求3所述的传感器系统，其特征在于，所述化学成分吸附传感器为压电晶体震荡式传感器或光学频谱分析传感器。

14.根据权利要求13所述的传感器系统，其特征在于，所述压电晶体震荡式传感器的表面由一种易与液体极性分子结合吸附的敏感材料形成敏感镀膜。

15.根据权利要求14所述的传感器系统，其特征在于，所述一种易与液体极性分子结合吸附的敏感材料为聚酰亚胺(POLYIMIDE)、无机物质或是与带有羟基的有机液体物质发生反应的物质。

16.根据权利要求14或15所述的传感器系统，其特征在于，所述压电晶体震荡式传感器包括体波器件(BAW BULK ACOUSTIC WAVE)、音叉器件(TUNNING FORK)、一端固定的杠杆器件(CANTILEVER)、表面声波器件(SURFACE ACOUSTIC WAVE)、横切声表面波器件(SHEAR HORIZONTAL SURFACEACOUSTIC WAVE)、板块声波器件(ACOUSTIC PLATE MODE)、柔性板块震动器件(FLEXUAL PLATE MODE)、横切板块声波器件(SHEAR HORIZONTAL ACOUSTICPLATE MODE)、厚度方向横切震动器件(THICKNESS SHEAR MODE)、扭曲体震动器件(TORSIONAL MODE)、爱波器件(LOVE WAVE)、泄漏声表面波器件(LEAKY SURFACE ACOUSTIC WAVE MODE)、虚拟声表面波器件(PSEUDO SURFACEACOUSTIC WAVE MODE)、横切震动波器件(TRANSVERSE MODE)、表面掠波器件(SURFACE-SKIMMING MODE)、表面扭曲震动波器件(SURFACE TRANSVERSEMODE)、和各种谐振波器件(HARMONICS AND OVERTONES)。

17.根据权利要求13所述的传感器系统，其特征在于，所述光学频谱分析传感器包括对颜色敏感的传感器和能够显示敏感物质的光学吸收频谱曲线的传感器。

18.根据权利要求4所述的传感器系统，其特征在于，所述电场强度传感器为光电晶体型传感器、金属氧化物半导体场效应管或光电子效应传感器。