電子傳感器在電氣設備監測中的應用

王曉娟

（河南省商丘市質量技術監督檢驗測試中心，河南商丘，476000）

0 前言

隨著社會和經濟的快速發展，電能已經成為不可缺少的能源，因此電力系統也是社會、企業、國家和人們無法離開的。電氣設備是電力系統的重要組成部分，在電力系統運行中發揮重要作用，為了確保電力系統能夠安全可靠的運行，就要對電氣設備進行監測，在這一過程中電子傳感器具有很高的地位。電子傳感器具備強大的數據處理、傳輸和圖像顯示等功能，保障電力資源的優化配置，確保電力系統安全運行。

1 電子傳感器概述

圖1.1 人體與傳感器功能對應關系圖

1.1 電子傳感器發展歷程

最早開發的傳感器是溫度傳感器，也是應用最廣泛的一種。據美國儀器學會調查稱1990年溫度傳感器市場份額遠超過其他傳感器。1821年德國物理學家賽貝發明了將溫度變成電信號的傳感器，后稱作熱電偶傳感器，50年后德國人又發明了鉑電阻溫度計，隨后陸續出現半導體熱電偶傳感器、聲學溫度傳感器、紅外傳感器等。傳感器是將特定的被測量信息按一定規律轉換成某種可用信號并將其輸出的裝置或器件，通俗的來說傳感器就是代替人的視覺、嗅覺、聽覺、味覺和觸覺來感受被監測并將其轉換為相應信號的器件（人體與傳感器關系如圖1.1所示），但要滿足兩個要求，其一是對被測變量具有一定敏感性，其二是輸出量要容易傳送。

1.2 電子傳感器的組成

電子傳感器最主要的作用就是將外界信號轉為電信號，如圖1.2所示：

圖1.2 電子傳感器主要作用

由于電子傳感器要對各種信號進行監測和控制，因此獲取的信號要容易傳輸和處理，由于電信號具有容易放大、反饋、濾波、微分和儲存等優勢，因此只有電信號最符合這個易于傳輸和處理的要求。

電子傳感器主要由敏感元件、轉換原件和基本轉換電路構成，如圖1.3是電子傳感器的組成圖。

敏感元件：感受被測量并輸出與其成確定關系的物理量的元件；

轉換元件：轉換元件的輸入就是敏感元件的輸出，將其轉換為電路參數；

基本轉換電路：將上述電路參數接入到基本轉換電路，就可以轉換成電量來進行輸出。

傳感器有簡單的也有復雜的，最簡單的傳感器只有一個敏感元件，在感受被測量時直接輸出電量；還有一部分傳感器是由敏感元件和轉換元件構成，沒有轉換電路，例如壓電式加速度傳感器；還有的傳感器有多個轉換元件，因此要多次轉換。由于空間有限或其他因素的影響，通常轉換電路都是裝入電箱中，但是很多傳感器在完成轉換電路后才會輸出電信號，因此轉換電路成為傳感器的重要組成。

1.3 電子傳感器的分類及優缺點

電子傳感器的分類方法通常有兩種，第一種是按外界輸入信號轉變為電信號中利用的效應來分類，例如利用化學反應的化學傳感器、物理效應進行的無力傳感器和生物效應進行變換的生物傳感器等；第二種是按輸入量來分類，如利用輸入信號表征壓力大小的成為壓力傳感器，這種分類方法將電子傳感器分為壓力、溫度、電壓、光、熱和電流等傳感器。

電子傳感器的應用十分廣泛，可以用于工業檢測、自動控制系統、汽車、家用電氣、醫療、機器人、環境保護、食品安全、遙感技術和航空航天中。本文側重分析電子傳感器在電氣設備監測中的應用。雖然電子傳感器得到了十分廣泛的應用，但也不是非常完善，與任何事物相同都是具體優點和缺點的。電子傳感器的優點主要有使用期限長、運行穩定、無活動出點、高分辨率、高靈敏度且重復性和線性度較好。主要缺點包括頻率響應低，不適用于快速動態場合，而且一定要利用轉換電路才能輸出電量。

2 電氣設備監測的重要意義

電力系統是由多種電氣設備構成的，主要的電氣設備包括變壓器、發電機、電力線路和斷路器等，我們將這些設備統稱為電氣設備。最近幾年我國電力行業發展速度很快，與電力行業相關的電網工程配套設施的建設速度在加快，同時建設規模也在擴大，電氣設備應用范圍越來越廣泛，因此對于電氣設備的應用也會提出更高的要求，主要是用電效率及用電安全方面。但是，在傳統電力系統中，由于對電氣設備的監控不到位，且監控功能不夠完善，無法對電氣設備進行全面的安全監測和防御，因此經常出現電路斷線、短路、漏電或接地等故障，這些故障的發生很容易引發電氣設備事故、爆炸事故或電氣火災，不僅給電力行業帶來巨大損失，影響群眾用電，同時還可能危及人民的生命安全。電氣設備的監控非常重要，是關系到電力系統安全和穩定運行的重要影響因素。

3 電子傳感器應用的特點

傳感器是檢測裝置的一種，可以感受被檢測信息，同時將檢測后感受到的信息按照一定形式輸出，通常是按一定規律將電信號或其他類型的信息進行輸出。電子傳感器是一種新型檢測裝置，是利用電子技術改造而成的，利用電子技術對電子信號進行處理，主要是對信號發生、放大、濾波和轉換等進行處理，電子傳感器在應用過程中具有數字性和安全性兩個特點。

圖1.3 電子傳感器的組成圖

3.1 數字性

在電氣設備的監測中使用電子傳感器可以滿足信息傳輸、儲存、顯示、記錄、控制和處理等要求，在自動控制和自動檢測過程中發揮重要作用。最近幾年傳感器的應用范圍越來越廣，也在向以數據技術為基礎的新型傳感器的方向發展。在電氣設備中所使用的電子傳感器就是在傳統傳感器上進行功能的完善與創新，推出以電子傳感網絡為平臺的傳遞方式，在電子傳感技術方面可以說是一次重要的改革。

3.2 安全性

在傳統電力系統中由于工作載荷較大，且基本不專門設置獨立的監控調度體系，因此電氣設備發生故障的幾率很大，由于電氣設備故障而引發的電力系統事故也較為頻繁。為了提高電力系統運行的安全性，通常會利用電子傳感器建立監測體系，監測體系可以實現自動化監控，可以更好的做好防御工作，從而提高電力系統運行的安全性。

4 電氣設備監測中電子傳感器的作用

在電氣設備的監測過程中，電子傳感器的作用是以網絡技術和電子技術為基礎而實現并發揮的，首先利用有關的電子技術獎電子傳感器安裝在電氣設備上，然后利用網絡技術實現電氣設備監測體系的建立，同時還要建立傳感網絡和對應的信息數據庫，信息數據庫是電子傳感器專用的，其中的信息包括數字、聲音和圖像等多種類型。這樣，用戶就能夠利用計算機傳感網絡技術進入到數據庫系統，然后利用關鍵詞和信息范圍在數據庫系統中查詢信息，用戶查詢后，傳感網絡就會將用戶需要的信息顯示出來，這樣用戶就能夠及時、高效的對電氣系統中的信息進行監測和控制。

4.1 電子傳感器的攝像作用

攝像部分是電視監控系統中比較重要的組成部分，主要是在電視監控系統的前沿部分發揮作用。是在被監測的場所面積很大時，通過在攝像機上安裝變焦距鏡頭，讓攝像機能夠更清楚的觀察較遠距離的情況。在電氣設備中的電視監控系統中安裝分辨率較高的攝像機，能夠更好的對電氣設備整體的工作情況進行檢測，有利于監測人員更及時、全面、清楚的掌握電氣設備的工作狀態，如果電氣設備出現故障，監測人員就能及時的通過攝像看到，有利于在出現故障或異常時快速的采取措施。新時期的信息科技、計算機技術和攝像技術發展速度很快，相關技術也逐漸成熟并取得一定成果，通信技術、計算機技術和網絡技術已經成為電力系統不可或缺的技術，對攝像機監控的有效性、實時性等方面都有很大促進作用。

4.2 電氣設備監測的傳輸系統

電氣設備監測中電子傳感器的傳輸作用也很重要，傳輸體系是以電子傳感器為前提，是系統圖像信號通路，負責向系統傳輸聲音信號、數字及圖像信號，使用傳統的傳感器也可以實現聲音、數字和圖像等信號的傳輸，但是在使用電子傳感器后，所要傳輸的數據信息能夠更加精準的傳送到制定位置，大大降低由于人為操作而產生的錯誤傳輸。另外，設計人員會將是被技術、人工智能技術和相關處理技術應用在傳輸部分中，還會做好傳感器內控裝置，以便于建立自我診斷、自我校準、自我組織和自我決策等相關的智能傳感技術體系，這對于系統信號傳遞效率的提高有很大幫助。

4.3 電子傳感器的控制作用

電子傳感器所發揮的控制作用，主要是對攝像機、鏡頭、云臺等輔助部件進行控制，在控制過程中同時對聲音及圖像信號進行記錄。通過對電子傳感器的不斷推廣使用，電氣設備內部裝置已經基本實現更新和調整，也應用了更多控制技術，很大程度的降低電氣設備的電能消耗量。例如運用了驅動電機和變頻控制技術，并且將二者相互融合聯合運用，設置智能化調控方案來實現對電動機的控制。由于變頻技術可以實現以用電要求為依據的電能供應調節，所以在節能降耗方面有突破性的意義。

5 結束語

我國電力行業的發展速度不斷加快，人們對電力行業的安全性和可靠性的要求也越來越高。電氣設備是電力行業中很重要的組成部分，為了提高電力系統運行的安全穩定性，就要提高電氣設備監測系統傳感網絡的數據傳輸可靠性和準確性，從而降低電氣設備在運行中發生故障的幾率。這就要求電力行業相關部門和人員不斷研究電子傳感器相關數據，提高電子傳感器在電氣設備中的監測功能，提高電氣設備的工作效率，確保電力系統安全可靠的運行。

[1]張婷婷,電子傳感器在電氣設備監測中的應用研究,電子世界, 2014, (12)

[2]簡輝華,電子傳感器應用于電氣設備的監測,無線互聯科技, 2013, (04)

[3]楊菁,傳感器在電氣設備故障診斷中的應用,科技創業月刊, 2007, (07)