絕緣氣體特征傳感器的橋式補償電路制造技術

本發明專利技術涉及一種絕緣氣體特征傳感器的橋式補償電路，在四個橋臂分別設置傳感器a、補償傳感器b、傳感器a及補償傳感器b電阻值的等效電阻，由橋式補償電路輸出與傳感器a的敏感膜的電阻值對應的電壓信號，以便計算得出傳感器a測得的氣體特性參數值。其中，所述傳感器a是一種氣敏傳感器，對從GIS設備抽取的六氟化硫混合氣體進行檢測；補償傳感器b是與傳感器a同類且受到相同干擾的另一個氣敏傳感器，但該補償傳感器b的敏感膜被氣體隔絕。橋式補償電路的至少一個橋臂，通過連接控制裝置的粗調和細調的數字電位器進行調零。本發明專利技術能夠排除傳感器本身零點漂移和現場干擾信號的影響，提高GIS設備故障診斷的準確性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及GIS設備的絕緣氣體狀態檢測領域，特別涉及一種傳感器的橋式補償電路。
技術介紹
氣體絕緣金屬封閉電器(GIS)是電力系統的一種主要電氣設備，其帶電導體和絕緣件全部被封閉在金屬殼內，不受外界環境的影響，適合用于環境條件惡劣和污染嚴重的地區。GIS設備的應用，使緊湊型、高電壓、大容量新式變電站的發展得以實現，成為城網變電站改造的重要途徑，對提高電力生產的安全經濟運行起到了很好的作用。但是，GIS設備的一個最大的缺陷是造價昂貴，而且安裝和檢修時必須要有一個比較清潔的環境。由于在設計、材質、工藝和維護等方面存在些差異性，使GIS設備內部存在局部的絕緣氣體狀態，而現有普通的電氣試驗方法不能直接反映其內部的缺陷。因此，將這些隱患藏之于電網，在熱和電的作用下，故障區域的六氟化硫氣體和固體絕緣材料不斷分解，絕緣性能不斷下降，直至事故發生。例如，六氟化硫氣體中含有較多的水分或六氟化硫氣體純度不高或六氟化硫氣體在電弧作用下產生有毒分解物或GIS內夾雜有直徑大于30微米的微粒，都會對絕緣強度造成比較大的影響。此外，GIS一旦發生故障，造成的后果也遠比常規的變電站嚴重，而且檢修和恢復供電的時間也要長得多。據國內外近年的統計資料得知，電網運行事故中絕緣事故占60％以上，嚴重地影響了電力行業的安全經濟運行。現有的六氟化硫氣體檢測方法所使用的氣體特征傳感器，由于采用手動調節電位器或數字電位器方法實現傳感器的手動調零，面臨著檢測靈敏度低、誤差大、溫度漂移大、環境溫度補償困難且存在交叉敏感現象等諸多缺陷，無法實現六氟化硫氣體特性的精確檢測。
技術實現思路
本專利技術提供一種絕緣氣體特征傳感器的橋式補償電路，基于橋路補償法實現對絕緣氣體特征傳感器進行校準調零，并將之應用于六氟化硫氣體特性的檢測設備中，提高GIS設備故障診斷的準確性，確保電力系統的安全、可靠運行。為了達到上述目的，本專利技術的技術方案是提供一種絕緣氣體特征傳感器的橋式補償電路，其中：對氣體特征檢測的傳感器a接入橋式補償電路的第一橋臂，第二橋臂設置有一個補償傳感器b在電路上與傳感器a串聯，構成一個分壓分支；第三橋臂和第四橋臂的等效電阻串聯，構成另一個分壓分支；第三橋臂的等效電阻等于傳感器a的電阻值，第四橋臂的等效電阻等于補償傳感器b的電阻值；在第一橋臂與第二橋臂之間的第一節點，和第三橋臂與第四橋臂之間的第三節點之間，施加輸入電壓；在第一橋臂與第四橋臂之間的第四節點，和第二橋臂與第三橋臂之間的第二節點之間，采集輸出電壓，從而根據惠斯通電橋原理計算得到傳感器a的敏感膜的電阻值，由該橋式補償電路輸出與阻值信號對應的電壓信號；其中，所述傳感器a是一種氣敏傳感器，對從GIS設備抽取的六氟化硫混合氣體進行檢測；所述補償傳感器b是與傳感器a同一類的另一個氣敏傳感器，能夠受到與傳感器a相同的干擾，但同時該補償傳感器b的敏感膜被氣體隔絕，使該補償傳感器b受干擾影響導致其敏感膜的電阻值的變化值為零。優選地，所述傳感器a設置于樣氣室內，對從GIS設備抽取并送入到該樣氣室的六氟化硫混合氣體的微水含量、或純度、或分解產物含量進行檢測。優選地，所述橋式補償電路輸出的電壓信號，輸入到與之連接的信號分析處理模塊進行模數轉換、信號放大，并計算得出傳感器a測得的氣體特性參數值。優選地，所述第四橋臂的等效電阻的數值，為補償傳感器b的敏感膜的電阻值；所述第三橋臂的等效電阻的數值，是對傳感器a的敏感膜的電阻值Rx，傳感器a正常工作時被測氣體濃度導致敏感膜的電阻值的變化值-ΔRxg，以及傳感器a受干擾影響導致電阻值的變化值-ΔRb的綜合計算結果。優選地，所述橋式補償電路的至少一個橋臂，設置有一個粗調數字電位器和一個細調數字電位器，其各自具有多個檔位；橋式補償電路的輸入電壓為零時，通過控制裝置連接并調節所述粗調數字電位器的檔位直至橋式補償電路的輸出電壓最接近于閾值；再通過控制裝置連接并調節所述細調數字電位器的檔位直至橋式補償電路的輸出電壓小于等于閾值。優選地，所述粗調數字電位器、細調數字電位器各自具有N個檔位；初始條件下粗調數字電位器、細調數字電位器的檔位，位于其各自的中間位置，即N/2的位置處。優選地，所述細調數字電位器的滿量程輸出，大于等于粗調數字電位器的一檔輸出。綜上所述，本專利技術提供的橋式補償電路，能夠對絕緣氣體特征檢測的氣敏傳感器進行補償，排除傳感器本身零點漂移和現場干擾信號的影響，有效提高現場GIS設備故障診斷的準確性，確保電力系統的安全、可靠運行。附圖說明圖1是本專利技術中GIS設備的六氟化硫氣體特性檢測系統的示意圖；圖2是本專利技術中傳感器橋式補償電路的示意圖；圖3是現有傳感器信號采樣電路的示意圖。具體實施方式圖1示出了六氟化硫氣體特性檢測系統的具體實現過程，從GIS設備抽取六氟化硫混合氣體(即被測氣體)送入樣氣室，由樣氣室中的傳感器檢測相應的氣體特征后轉變為對應的阻值信號變化輸出；通過運用橋式補償電路，對傳感器進行補償，以排除傳感器本身零點漂移和現場干擾信號的影響，將阻值信號轉變為對應的電壓信號；通過信號分析處理模塊中的AD轉換器、信號放大模塊、高性能處理器等，對傳感器獲得的數據進行模數轉換、信號放大和計算處理，從而檢測得到六氟化硫氣體各種特性參數值，予以顯示或記錄。樣氣室中的不同傳感器，分別檢測六氟化硫氣體的微水含量、純度、分解產物含量，為判斷GIS設備潛在的絕緣故障缺陷提供依據。所述傳感器使用氣敏傳感器，外界因素(如溫度或壓力等)的變化對傳感器設置的氣體敏感膜會產生較大的干擾反應，影響其電阻值。如圖2所示是本專利技術中傳感器橋式補償電路的示意圖。所述傳感器中的任意一個，稱之為傳感器a，接入到所述橋式補償電路的第一橋臂等待補償。Rx為傳感器a的敏感膜的電阻值；-ΔRxg是傳感器a正常工作時被測氣體濃度導致敏感膜的電阻值的變化值，-ΔRb是傳感器a受干擾影響導致的電阻值的變化值。第二橋臂設置有一個補償傳感器b，在電路上與傳感器a串聯，構成一個分壓分支；補償傳感器b(例如采用另一個同類的氣敏傳感器)受干擾時的影響與傳感器a基本一致；對該補償傳感器b的敏感膜進行氣體隔絕，使其電阻值Rc不會隨被測氣體變化而變化，但同時確保補償傳感器b會受到與傳感器a相同的干擾變化。第三橋臂與第四橋臂的等效電阻串聯構成另一個分壓分支；第三橋臂的<本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種絕緣氣體特征傳感器的橋式補償電路，其特征在于，對氣體特征檢測的傳感器a接入橋式補償電路的第一橋臂，第二橋臂設置有一個補償傳感器b在電路上與傳感器a串聯，構成一個分壓分支；第三橋臂和第四橋臂的等效電阻串聯，構成另一個分壓分支；第三橋臂的等效電阻等于傳感器a的電阻值，第四橋臂的等效電阻等于補償傳感器b的電阻值；在第一橋臂與第二橋臂之間的第一節點，和第三橋臂與第四橋臂之間的第三節點之間，施加輸入電壓；在第一橋臂與第四橋臂之間的第四節點，和第二橋臂與第三橋臂之間的第二節點之間，采集輸出電壓，從而根據惠斯通電橋原理計算得到傳感器a的敏感膜的電阻值，由該橋式補償電路輸出與阻值信號對應的電壓信號；其中，所述傳感器a是一種氣敏傳感器，對從GIS設備抽取的六氟化硫混合氣體進行檢測；所述補償傳感器b是與傳感器a同一類的另一個氣敏傳感器，能夠受到與傳感器a相同的干擾，但同時該補償傳感器b的敏感膜被氣體隔絕，使該補償傳感器b受干擾影響導致其敏感膜的電阻值的變化值為零。

【技術特征摘要】
1.一種絕緣氣體特征傳感器的橋式補償電路，其特征在于，
對氣體特征檢測的傳感器a接入橋式補償電路的第一橋臂，第二橋臂設置有一個補償傳感器b在電路上與傳感器a串聯，構成一個分壓分支；第三橋臂和第四橋臂的等效電阻串聯，構成另一個分壓分支；第三橋臂的等效電阻等于傳感器a的電阻值，第四橋臂的等效電阻等于補償傳感器b的電阻值；
在第一橋臂與第二橋臂之間的第一節點，和第三橋臂與第四橋臂之間的第三節點之間，施加輸入電壓；在第一橋臂與第四橋臂之間的第四節點，和第二橋臂與第三橋臂之間的第二節點之間，采集輸出電壓，從而根據惠斯通電橋原理計算得到傳感器a的敏感膜的電阻值，由該橋式補償電路輸出與阻值信號對應的電壓信號；
其中，所述傳感器a是一種氣敏傳感器，對從GIS設備抽取的六氟化硫混合氣體進行檢測；所述補償傳感器b是與傳感器a同一類的另一個氣敏傳感器，能夠受到與傳感器a相同的干擾，但同時該補償傳感器b的敏感膜被氣體隔絕，使該補償傳感器b受干擾影響導致其敏感膜的電阻值的變化值為零。
2.如權利要求1所述的橋式補償電路，其特征在于，
所述傳感器a設置于樣氣室內，對從GIS設備抽取并送入到該樣氣室的六氟化硫混合氣體的微水含量、或純度、或分解產物含量進行檢測。
3.如權利要求1所述的橋式補償電路，其特征在于，
所述橋式補償電路輸出的電壓信號，輸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周彥，朱旻捷，王勤，張勇，王一鳴，郭旭峰，邱輝，姚明強，
申請(專利權)人：國網上海市電力公司，廈門紅相電力設備股份有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31