[发明专利]用于确定介质中夹带的物质的存在的器件和方法

说明书

技术领域

本发明的领域通常涉及电力产生系统，并且更特别地，涉及用于使用微波发射器来确定介质中物质的存在的传感器组件(sensor assembly)和方法。

背景技术

至少一些已知的电力产生系统包括可能随时间变得损坏或磨损的一个或多个部件。例如，至少一些已知的电力产生系统包括电气变压器(electric transformer)。此外，至少一些已知的电气变压器包括容纳在变压器内的油以冷却变压器并提供电气绝缘。油的质量可能随着时间而改变，并且油可能具有污染物。例如，油可以分解成溶解于油中的各种气体成分。用老化的油的继续操作可能引起变压器(例如变压器中的布线)的损坏和/或可能带来变压器和/或系统的过早失效。因此，对变压器内的油进行定期测试是必要的。

一种测量油质量的方式是测量介电常数。例如，与新的油样本比较，老的油样本的介电常数的改变可以指示油中夹带的污染物(例如溶解的气体、水或颗粒)的存在或者油的化学性质的改变(例如添加剂耗尽或氧化)。当检测到油样本的介电常数改变时，还可检测该油样本中的污染物的类型。例如，为了检测变压器中溶解的气体的存在，至少可以使用一些已知的传感器系统。这些传感器系统中的一些使用在线(in-line)探测器(probe)测量来确定变压器中溶解的气体的存在。例如，在从变压器中获得油样本后，使用光谱仪来分析油。更具体地，光谱仪相对于包括新的、无污染的油样本的标准来分析该样本。这样的传感器系统为识别油中的各种气体成分提供了充足的信息。然而，由于分析通常在远离变压器的位置进行，所以这样的系统可能是冗长的和昂贵的。此外，由于必须将油样本带到另一位置，因此传感器系统不能提供实时数据。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种用于确定介质中夹带的至少一个物质的存在的方法。该方法包括发送至少一个微波信号到微波发射器。由微波发射器从微波信号产生至少一个电磁场。检测介质的介电常数在从微波发射器接收的频率处的改变。此外，将从微波发射器接收的频率的期望功率电平与该频率的实际功率电平比较以确定介质中夹带的物质的存在。

在另一实施例中，提供了一种用于与电力产生系统一起使用的传感器组件。该传感器组件包括至少一个包含微波发射器的探测器，其中微波发射器配置为从至少一个微波信号产生至少一个电磁场。此外，传感器组件包括至少一个耦合到探测器的信号处理装置。信号处理装置配置为检测介质的介电常数在从微波发射器接收的频率处的改变并将从微波发射器接收的频率的期望功率电平与该频率的实际功率电平比较以确定介质中夹带的至少一个物质的存在。

在又一实施例中，提供了一种电力产生系统。该电力产生系统包括包含至少一个变压器的机器，其中变压器包括容纳于其中的介质。传感器组件邻近变压器放置。传感器组件包括至少一个包含微波发射器的探测器，其中微波发射器配置为从至少一个微波信号产生至少一个电磁场。此外，传感器组件包括至少一个耦合到探测器的信号处理装置。信号处理装置配置为检测介质的介电常数在从微波发射器接收的频率处的改变并将从微波发射器接收的频率的期望功率电平与该频率的实际功率电平比较以确定介质中夹带的至少一个物质的存在。

附图说明

图1是示范性电力产生系统的框图；

图2是可用于与图1所示的电力产生系统一起使用的示范性传感器组件的框图；

图3是可由图2所示的传感器组件产生的示范性功率差响应(power difference response)的图形示图；以及

图4是可用于使用图2所示的传感器组件来确定介质中物质的存在的示范性方法的流程图。

具体实施例

本文所述的示范性方法、器件和系统克服了与已知的用于变压器的传感器系统关联的至少一些缺点。特别地，本文所述的实施例提供了一种传感器组件，其检测介质的介电常数的改变并实时确定引起介电常数的改变的介质中的至少一个物质的存在。更具体地，传感器组件包括包含微波发射器的探测器、以及至少一个耦合到探测器的信号处理装置。信号处理装置配置为检测介质的介电常数在从微波发射器接收的频率处的改变并将从微波发射器接收的频率的期望功率电平与该频率的实际功率电平比较以确定介质中夹带的至少一个物质的存在。该比较使传感器组件能确定在变压器的油中任何气体成分的存在。