油中微水测量变送器及油中温湿度实时在线监测的方法技术

本发明专利技术涉及油中微水测量变送器及油中温湿度实时在线监测的方法。所述油中微水测量变送器包括电容式湿度敏感元件；电容测量电路，用于根据所述电容式湿度敏感元件的电容值产生电容测量信号；电阻式温度敏感元件；电阻测量电路，用于根据所述电阻式温度敏感元件的电阻值产生电阻测量信号；MCU控制单元，其根据所述电容测量电路输出的电容测量信号计算湿度值、根据电阻测量电路输出的电阻测量信号计算温度值、并产生湿度信息输出信号和温度信息输出信号以通过输出电路输出；及供电模块，用于为所述油中微水测量变送器提供电源。本发明专利技术油中微水测量变送器具有硬件成本低的优点、且测量精度高、稳定性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力设备，更具体地说，涉及一种用于监测电力变压器的。
技术介绍
变压器油是电力变压器内部重要的绝缘介质，它在电力变压器中主要起绝缘、冷却和消弧的作用，油质的优劣直接影响到变压器的电气性能。所以变压器油中在运行过程中必须有一定的电气绝缘强度。尽管变压器油中的微水含量很小，但是对油的绝缘性能却有很大影响。水分不仅能降低绝缘系统的击穿电压和增加介质损耗，而且它将直接参与油纸纤维等高分子材料的化学降解反应，促使这些材料降解老化，从而加速绝缘系统各项性能的劣化。这是一个随变压器运行时间而逐渐发展不可逆的历史过程。因此，变压器油中微水含量的检查对设备安全、稳定运行有十分重要的意思。所以，对变压器油中微水的含量进行实时在线监测是对变压器进行维护和检修的重要依据。 现有检测油中温湿度的技术方案中，如图1所示，湿度检测一般采用市场上面可以检测湿度的专用集成模块来检测，感测数据在湿度测试模块中进行处理，MCU通过IIC总线直接读取湿度值；用于检测温度的芯片非常多，如DS18B20或者同类型的替代产品，同样感测数据在温度测试模块中进行处理，MCU通过单总线就可以直接读取当前温度值。由于采用专用集成模块检测湿度和温度，现有技术存在硬件成本高的缺陷。 另外，现有的湿度测试模块在对微量水分含量的检测方面，精度达不到要求，因此无法精确地检测油中微量水分。同时还存在稳定性差的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有油中微水测量变送器硬件成本高的缺陷，提供一种使用分立传感元件测量温度和湿度的油中微水测量变送器，以及使用该油中微水测量变送器进行油中温湿度实时在线监测的方法。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种油中微水测量变送器，包括: 电容式湿度敏感元件； 电容测量电路，用于测量所述电容式湿度敏感元件的电容值并产生电容测量信号; 电阻式温度敏感元件； 电阻测量电路，用于测量所述电阻式温度敏感元件的电阻值并产生电阻测量信号; MCU控制单元，其根据所述电容测量电路输出的电容测量信号计算湿度值、根据电阻测量电路输出的电阻测量信号计算温度值、并产生湿度信息输出信号和温度信息输出信号; 输出电路,用于输出所述湿度信息输出信号和温度信息输出信号；及 供电模块，用于将外部的电源通过DC/DC转换得到所述油中微水测量变送器中各电路部件需要的电源。 在本专利技术所述的油中微水测量变送器中，所述电容测量信号和所述电阻测量信号为模拟信号，所述油中微水测量变送器还包括: 模数转换电路，用于将所述电容测量电路和电阻测量电路输出的模拟信号转换成数字信号后传送至所述MCU控制单元。 在本专利技术所述的油中微水测量变送器中，所述电容式湿度敏感元件为高分子薄膜电容式湿度敏感元件，所述电容测量电路包括: 参考电容和用于为所述参考电容充电的第一恒流源； 并联于所述参考电容的第一模拟开关，所述第一模拟开关根据所述MCU控制单元的放电控制信号为所述参考电容提供放电通道； 用于为所述电容式湿度敏感元件充电的第二恒流源，其中第二恒流源与第一恒流源性能参数相同； 并联于所述电容式湿度敏感元件的第二模拟开关，所述第二模拟开关根据所述MCU控制单元的放电控制信号为所述电容式湿度敏感元件提供放电通道； 第一仪用放大器，用于对参考电容与电容式湿度敏感元件的电压差进行放大；其中所述参考电容的电压传送至第一仪用放大器的第一输入端；所述电容式湿度敏感元件的电压传送至第一仪用放大器的第二输入端；所述第一仪用放大器的输出端连接于所述模数转换电路的输入端。 在本专利技术所述的油中微水测量变送器中，所述MCU控制单元同时向所述第一模拟开关和第二模拟开关发送放电控制信号，且放电时间大于等于充电时间的二倍。 在本专利技术所述的油中微水测量变送器中， 所述电阻测量电路包括: 参考电阻、第三恒流源、放大倍数为一倍的第一电压放大器、放大倍数为二倍的第二电压放大器、以及第二仪用放大器；其中 参考电阻与所述电阻式温度敏感元件串连，所述第三恒流源向参考电阻和电阻式温度敏感元件的串连电路提供电流； 所述参考电阻和电阻式温度敏感元件的串连电路上的电压通过所述第一电压放大器放大后输出到所述第二仪用放大器的第一输入端，所述电阻式温度敏感元件上的电压通过所述第二电压放大器放大后输出到所述第二仪用放大器的第二输入端，所述第二仪用放大器的输出端连接于所述模数转换电路的输入端。 在本专利技术所述的油中微水测量变送器中，所述输出电路包括RS485通信接口电路和/或4?20mA模拟接口电路；其中，所述MCU控制单元采用ModBUS通信协议通过所述RS485通信接口电路通信。 在本专利技术所述的油中微水测量变送器中，所述MCU控制单元包括: 滤波处理模块，用于对采集到的电容测量信号和电阻测量信号进行滑动平均滤波处理； 湿度计算模块，用于根据滤波处理后的电容测量信号计算湿度值； 温度计算模块，用于根据滤波处理后的电阻测量信号计算温度值；及 水质量浓度计算模块，用于根据所述湿度值和所述温度值计算水质量浓度。 在本专利技术所述的油中微水测量变送器中，所述滑动平均滤波处理包括: 每获得一个采样值，根据先进先出原则，将连续采样得到的N个采样值放在一个队列中并排序； 去掉最大采样值和最小采样值； 对剩余的N-2个采样值进行算术平均，以获得滤波处理后的数据； 其中，N为固定数，取50?100之间的整数，所述采样值包括所述电容测量信号和电阻测量信号。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种使用上述油中微水测量变送器进行油中温湿度实时在线监测的方法，包括: 发送控制信号至电容测量电路； 采集代表油中湿度的电容测量信号和代表油中温度的电阻测量信号； 分别对所述电容测量信号和电阻测量信号进行滑动平均滤波处理； 根据滤波处理后的电容测量信号计算湿度值； 根据滤波处理后的电阻测量信号计算温度值； 根据所述湿度值和所述温度值计算水质量浓度；及 根据所述湿度值和所述温度值分别产生湿度信息输出信号和温度信息输出信号并通过输出电路输出。 在本专利技术所述的油中温湿度实时在线监测的方法中，所述滑动平均滤波处理包括: 每获得一个采样值，根据先进先出原则，将连续采样得到的N个采样值放在一个队列中并排序； 去掉最大采样值和最小采样值； 对剩余的N-2个采样值进行算术平均，以获得滤波处理后的数据； 其中，N为固定数，取50?100之间的整数，所述采样值包括所述电容测量信号和电阻测量信号。 实施本专利技术，具有以下有益效果:由于采用了分立的电容式湿度敏感元件和电阻式温度敏感元件，结合结构简单的电容测量电路和电阻测量电路，由MCU控制单元对测量数据进行集中处理，使得本专利技术油中微水测量变送器具有硬件成本低的优点。 另外，由于采用高分子薄膜电容式湿度敏感元件测试油中微量水分含量，并且采用差动式测量法，能够有效地减小非线性误差、提高传感器灵敏度，减少干扰、减少寄生电容的影响，因此测量精度高、稳定性好。 【附图说明】 下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中: 图1是现有技术的油中微水测量变送器的系统框图； 图2是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油中微水测量变送器，其特征在于，包括：电容式湿度敏感元件；电容测量电路，用于测量所述电容式湿度敏感元件的电容值并产生电容测量信号；电阻式温度敏感元件；电阻测量电路，用于测量所述电阻式温度敏感元件的电阻值并产生电阻测量信号；MCU控制单元，其根据所述电容测量电路输出的电容测量信号计算湿度值、根据电阻测量电路输出的电阻测量信号计算温度值、并产生湿度信息输出信号和温度信息输出信号；输出电路，用于输出所述湿度信息输出信号和温度信息输出信号；及供电模块，用于将外部的电源通过DC/DC转换得到所述油中微水测量变送器中各电路部件需要的电源。

【技术特征摘要】
1.一种油中微水测量变送器，其特征在于，包括: 电容式湿度敏感元件； 电容测量电路，用于测量所述电容式湿度敏感元件的电容值并产生电容测量信号； 电阻式温度敏感元件； 电阻测量电路，用于测量所述电阻式温度敏感元件的电阻值并产生电阻测量信号； MCU控制单元，其根据所述电容测量电路输出的电容测量信号计算湿度值、根据电阻测量电路输出的电阻测量信号计算温度值、并产生湿度信息输出信号和温度信息输出信号；输出电路，用于输出所述湿度信息输出信号和温度信息输出信号；及供电模块，用于将外部的电源通过DC/DC转换得到所述油中微水测量变送器中各电路部件需要的电源。2.根据权利要求1所述的油中微水测量变送器，其特征在于，所述电容测量信号和所述电阻测量信号为模拟信号，所述油中微水测量变送器还包括: 模数转换电路，用于将所述电容测量电路和电阻测量电路输出的模拟信号转换成数字信号后传送至所述MCU控制单元。3.根据权利要求2所述的油中微水测量变送器，其特征在于，所述电容式湿度敏感元件为高分子薄膜电容式湿度敏感元件，所述电容测量电路包括: 参考电容和用于为所述参考电容充电的第一;〖亘流源； 并联于所述参考电容的第一模拟开关，所述第一模拟开关根据所述MCU控制单元的放电控制信号为所述参考电容提供放电通道； 用于为所述电容式湿度敏感元件充电的第二恒流源，其中第二恒流源与第一恒流源性能参数相同； 并联于所述电容式湿度敏感元件的第二模拟开关，所述第二模拟开关根据所述MCU控制单元的放电控制信号为所述电容式湿度敏感元件提供放电通道； 第一仪用放大器，用于对参考电容与电容式湿度敏感元件的电压差进行放大；其中所述参考电容的电压传送至第一仪用放大器的第一输入端；所述电容式湿度敏感元件的电压传送至第一仪用放大器的第二输入端；所述第一仪用放大器的输出端连接于所述模数转换电路的输入端。4.根据权利要求3所述的油中微水测量变送器，其特征在于，所述MCU控制单元同时向所述第一模拟开关和第二模拟开关发送放电控制信号，且放电时间大于等于充电时间的二倍。5.根据权利要求2所述的油中微水测量变送器，其特征在于， 所述电阻测量电路包括: 参考电阻、第三恒流源、放大倍数为一倍的第一电压放大器、放大倍数为二倍的第二电压放大器、以及第二仪用放大器；其中 参考电阻与所述电阻式温度敏感元件串连，所述第三恒流源向参考电阻和电阻式温度敏感元件的串连电路提供电流； 所述参考电阻和...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵莉，李志刚，魏坚，许昭德，熊友达，
申请(专利权)人：深圳市深安旭传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44