一种基于油液老化自动监测的油浸式变压器及监测传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于油液老化自动监测的油浸式变压器及监测传感器。该油浸式变压器包括变压器主体和健康监测传感器。健康监测传感器安装在变压器主体内。健康监测传感器用于检测绝缘介质的老化程度，其包括电极、分子印迹聚合物层和电容介电层。分子印迹聚合物层能够特异性吸附2

【技术实现步骤摘要】
一种基于油液老化自动监测的油浸式变压器及监测传感器


[0001]本专利技术属于油浸式变压器
；具体涉及一种基于油液老化自动监测的油浸式变压器及监测传感器。

技术介绍

[0002]电力系统的长期中断通常是由于电压转换故障引起的。这些故障通常会导致重大的经济损失。因此，油浸式电力变压器需要有一个定期的监测计划，以确保其持续运行。此类变压器的寿命通常通过检查其绝缘材料来预测。绝缘材料的老化可以通过其水分含量、溶解气体分析、呋喃含量、酸度和油的耗散系数来确定。这些参数储存在变压器油中，需要进行预测量并判断变压器的早期故障或剩余寿命或健康状况。因此，对油样进行不同的测试，以发现变压器中的绝缘劣化。呋喃中的2
‑
糠醛（又称2
‑
FAL）分子含量是确定固体绝缘材料的最佳参数。现阶段应用于变压器寿命监测技术是通过光学方法对其2
‑
FAL浓度进行检测，但该种方法虽灵敏度高但是检测范围较小，检测浓度范围低于1ppm，只能作为变压器的早期预警。而本专利技术通过在电容传感器电极上制备2
‑
FAL分子印迹聚合物，可检测更高浓度范围的2
‑
FAL分子，检测浓度范围为0
‑
20ppm，可作为变压器的长期监测。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于油液老化自动监测的油浸式变压器及监测传感器，利用电容表面的分子印迹聚合物反映油浸式变压器中的2
‑
糠醛浓度，并再利用分子印迹聚合物吸附不同量的2
‑
糠醛带来的电容变化，实现2
‑
糠醛浓度变化情况的数值提取，以此来反映油浸式变压器内的绝缘介质的老化程度，监测油浸式变压器的寿命。
[0004]第一方面，本专利技术提供一种基于油液老化自动监测的油浸式变压器，其包括变压器主体和健康监测传感器。所述的健康监测传感器安装在变压器主体内，并浸泡在变压器主体内的绝缘介质中。所述的健康监测传感器用于检测绝缘介质的老化程度，其包括电极、分子印迹聚合物层和电容介电层。分子印迹聚合物层能够特异性吸附的分子为2
‑
糠醛分子。两片电极分别设置在电容介电层的相反侧。两个分子印迹聚合物层分别设置在两片电极的相反侧。健康监测传感器的电容值越小，变压器主体内的绝缘介质老化越严重。
[0005]作为优选，所述的分子印迹聚合物层、电极和电容介电层均呈梳状结构。
[0006]作为优选，所述的电极采用铜片。电容介电层的材料为环氧树脂。
[0007]作为优选，所述的分子印迹聚合物层上设有与2
‑
糠醛分子空间互补的分子空穴。分子空穴通过将2
‑
糠醛分子与功能单体共同聚合后去除2
‑
糠醛分子的方式得到。
[0008]作为优选，所述分子印迹聚合物层的材料为聚二甲基硅氧烷。
[0009]作为优选，该基于油液老化自动监测的油浸式变压器还包括电容读取电路；所述的电容读取电路与两片电极连接，用于读取两片电极之间的电容值；所述的电容读取电路包括电容
‑
电压转换电路、仪表放大电路和峰值检测电路。电容
‑
电压转换电路用于读取两个电极之间的电容相比于初始电容值的变化程度，并将该变化程度转化为交流信号；仪表
放大电路用于放大电容
‑
电压转换电路输出的交流信号。峰值检测电路用于提取仪表放大电路输出的交流信号的幅值。
[0010]作为优选，所述电容
‑
电压转换电路包括第一运算放大器和第二运算放大器。第一运算放大器及第二运算放大器的同相输入端均接交流输入信号Vi。第一运算放大器的反相输入端接电阻R1、电阻R3的一端及其中一个电极。电阻R1的另一端接地。另一个电极接电阻R4的一端。电阻R3及电阻R4的另一端均接第一运算放大器的输出端。第二运算放大器的反相输入端接电阻R2、电阻R6及电容C1的一端。电阻R1的另一端接地。电容C1接电阻R5的一端。电阻R5及电阻R6的另一端均接第二运算放大器的输出端。电容C1的容值与两块电极之间的初始容值相等。第一运算放大器和第二运算放大器的输出端组成电容
‑
电压转换电路的输出接口。
[0011]作为优选，所述仪表放大电路采用三运放构成的精密差分放大器，其包括第三运算放大器、第四运算放大器和第五运算放大器。第三运算放大器、第四运算放大器的同相输入端与电容
‑
电压转换电路的输出接口连接。第三运算放大器的反相输入端接电阻R7、电阻R8的一端。第四运算放大器的反相输入端接电阻R9的一端及电阻R8的另一端。第三运算放大器的输出端接电阻R10的一端及电阻R7的另一端；第四运算放大器的输出端接电阻R11的一端及电阻R9的另一端。电阻R11的另一端接第五运算放大器的同相输入端及电阻R13的一端。电阻R13的另一端接地。电阻R10的另一端接第五运算放大器的反相输入端及电阻R12的一端。电阻R12的另一端接第五运算放大器的输出端。第五运算放大器的输出端作为仪表放大电路的输出端。
[0012]作为优选，所述峰值检测电路包括第六运算放大器和第七运算放大器。第六运算放大器的同相输入端接仪表放大电路的输出端。第六运算放大器的反相输入端接二极管D1的正极及电阻R14的一端。第六运算放大器的输出端接二极管D2的正极及二极管D1的负极。二极管D2的负极接电容C2、清零开关K的一端及第七运算放大器的同相输入端。电容C2、清零开关K的另一端均接地。电阻R14的另一端接第七运算放大器的反相输入端及输出端。
[0013]第二方面，本专利技术提供一种健康监测传感器，其用于根据自身电容变化监测油浸式变压器中的绝缘介质的老化程度。该健康监测传感器包括电极、分子印迹聚合物层和电容介电层。分子印迹聚合物层能够特异性吸附的分子为2
‑
糠醛分子。两片电极分别设置在电容介电层的相反侧。两个分子印迹聚合物层分别设置在两片电极的相反侧。
[0014]第三方面，本专利技术提供所述的健康监测传感器的制备方法，其包括以下步骤。
[0015]步骤一、在环氧树脂的两侧设置铜片，形成平板电容器。将平板电容器切割成梳状结构，形成梳状电容。
[0016]步骤二、打磨梳状电容的表面。
[0017]步骤三、将梳状电容在丙酮中进行超声清洗。
[0018]步骤四、将梳状电容放入去离子水中进行清洗后烘干。
[0019]步骤五、将二甲基硅氧烷与固化剂混合后，加入2
‑
糠醛溶液。
[0020]步骤六、对步骤五所得产物进行消泡处理后，涂覆在梳状电容的两个侧面上。
[0021]步骤七、对带有涂覆层的梳状电容进行加热，使得涂覆层固化，形成分子印迹聚合物层。
[0022]步骤八、使用乙醇溶液清洗分子印迹聚合物层中的2
‑
糠醛分子，使分子印迹聚合
物层中形成分子空穴，得到健康监测传感器。
[0023]作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于油液老化自动监测的油浸式变压器，包括变压器主体和健康监测传感器；其特征在于：所述的健康监测传感器安装在变压器主体内，并浸泡在变压器主体内的绝缘介质（5）中；所述的健康监测传感器用于检测绝缘介质（5）的老化程度，其包括电极（1）、分子印迹聚合物层（2）和电容介电层（6）；分子印迹聚合物层（2）能够特异性吸附的分子为2
‑
糠醛分子；两片电极（1）分别设置在电容介电层（6）的相反侧；两个分子印迹聚合物层（2）分别设置在两片电极（1）的相反侧；健康监测传感器的电容值越小，变压器主体内的绝缘介质（5）老化越严重。2.根据权利要求1所述的一种基于油液老化自动监测的油浸式变压器，其特征在于：所述的分子印迹聚合物层（2）、电极（1）和电容介电层（6）均呈梳状结构。3.根据权利要求1所述的一种基于油液老化自动监测的油浸式变压器，其特征在于：所述的分子印迹聚合物层（2）上设有与2
‑
糠醛分子空间互补的分子空穴（4）；分子空穴（4）通过将2
‑
糠醛分子与功能单体共同聚合后去除2
‑
糠醛分子的方式得到。4.根据权利要求1所述的一种基于油液老化自动监测的油浸式变压器，其特征在于：所述分子印迹聚合物层（2）的材料为聚二甲基硅氧烷。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的一种基于油液老化自动监测的油浸式变压器，其特征在于：还包括电容读取电路；所述的电容读取电路与两片电极（1）连接，用于读取两片电极（1）之间的电容值；所述的电容读取电路包括电容
‑
电压转换电路（1
‑
1）、仪表放大电路（1
‑
2）和峰值检测电路（1
‑
3）；电容
‑
电压转换电路（1
‑
1）用于读取两个电极之间的电容相比于初始电容值的变化程度，并将该变化程度转化为交流信号；仪表放大电路（1
‑
2）用于放大电容
‑
电压转换电路（1
‑
1）输出的交流信号；峰值检测电路（1
‑
3）用于提取仪表放大电路（1
‑
2）输出的交流信号的幅值。6.根据权利要求5所述的一种基于油液老化自动监测的油浸式变压器，其特征在于：所述电容
‑
电压转换电路（1
‑
1）包括第一运算放大器和第二运算放大器；第一运算放大器及第二运算放大器的同相输入端均接交流输入信号Vi；第一运算放大器的反相输入端接电阻R1、电阻R3的一端及其中一个电极（1）；电阻R1的另一端接地；另一个电极（1）接电阻R4的一端；电阻R3及电阻R4的另一端均接第一运算放大器的输出端；第二运算放大器的反相输入端接电阻R2、电阻R6及电容C1的一端；电阻R1的另一端接地；电容C1接电阻R5的一端；电阻R5及电阻R6的另一端均接第二运算放大器的输出端；电容C1的...

【专利技术属性】
技术研发人员：许明，聂明军，孙启民，谢炜，郑宏，崔福星，许炳灿，
申请(专利权)人：杭州柯林电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：