固體氧化物燃料電池傳感器檢測(cè)變壓器油中溶解氣體定量特性范競(jìng)敏;汪沨;蔣勤稷;裴文杰;周武【摘要】在線油色譜法是目前公認(rèn)的發(fā)現(xiàn)變壓器潛伏性故障的重要檢測(cè)方法,對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估具有重要意義.氣體傳感器是在線色譜的關(guān)鍵技術(shù).目前,國(guó)內(nèi)外研制了許多油色譜在線監(jiān)測(cè)傳感器,但都存在靈敏度不高、線性范圍難以滿足要求等缺點(diǎn),上述缺陷限制了在線色譜技術(shù)取代傳統(tǒng)的離線檢測(cè)技術(shù).針對(duì)上述問題,提出一種固體氧化物燃料電池傳感器檢測(cè)變壓器油中溶解氣體的方法,介紹了傳感器的制備方法、實(shí)驗(yàn)方法及步驟,并對(duì)油中氣體的氣敏響應(yīng)機(jī)制進(jìn)行探討.在此基礎(chǔ)上,基于Nernst方程構(gòu)建傳感器的定量數(shù)學(xué)模型?實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,固體氧化物燃料電池(SOFC)檢測(cè)器技術(shù)及該文構(gòu)建的模型能實(shí)現(xiàn)H2、CH4、C2H4、C2H6和C2H2的準(zhǔn)確定量及高精度測(cè)量，對(duì)C2H2的靈敏度達(dá)到1x10-7,能較好地解決常規(guī)傳感器及其定量方法穩(wěn)定性差、準(zhǔn)確性和靈敏度低等問題,具有重要的推廣及應(yīng)用價(jià)值.％0nlinechromatographyusedtodetectthedissolvedgasinoilisanimportantmethodfordetectionofthelatentfaultsofthetransformer,whichisofgreatsignificancetostatusassessmentofthetransformer.Sensortechniqueusedtodetectgasisthekeytechnologyofon-linechromatography.Atpresent,manyon-linechromatographicmonitoringsensorshavebeendevelopedathomeandabroad,buttherearemanyshortcomingssuchaspoorstability,lowsensitivityandconfinedlinearrange.Tosolvetheaboveproblems,amethodfordetectingdissolvedgasesintransformeroilusingsolidoxidefuelcellsensorispresented.Meanwhile,thefabricationofthesensors,thetestmethodandprocessareintroduced,andthegassensingmechanismisdiscussed.Basedonthat,thequantitativemathematicalmodelofthesensorisconstructedbasedonNernstequation.TheexperimentalresultsshowthataccurateandhighprecisionmeasurementoftheH2,C2H4,CH4,C2H6andC2H2canbeachievedbyusingthesolidoxidefuelcell(SOFC)detectortechnologyandtheproposedmodel.Especially,thesensitivityofthesensorstoC2H2isabletoreach1x10-7,andcanbeusedtosolvetheproblemsofpoorstability,accuracyandlowsensitivityonconventionalsensors,whichdemonstratesthattheproposedmethodhasaveryimportantpromotionvalue.期刊名稱】《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》年(卷),期】2017(032)021【總頁(yè)數(shù)】8頁(yè)(P186-193)【關(guān)鍵詞】電力變壓器;氣相色譜;油中溶解氣體分析;固體氧化物燃料電池檢測(cè)器【作者】范競(jìng)敏;汪沨;蔣勤稷;裴文杰;周武【作者單位】湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院長(zhǎng)沙410012;湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院長(zhǎng)沙410012;湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院長(zhǎng)沙410012;湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院長(zhǎng)沙410012;湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院長(zhǎng)沙410012【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TM411隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的加速，變電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的定期檢修是必然的發(fā)展趨勢(shì)［1-3］。在線監(jiān)測(cè)技術(shù)作為狀態(tài)檢修實(shí)施的前提和保證，其重要性日益凸顯，是發(fā)現(xiàn)變壓器潛伏性故障的重要檢測(cè)方法［4-6］，具體采用的技術(shù)有氣相色譜技術(shù)、傅里葉紅外光譜技術(shù)、光聲光譜技術(shù)等。作為在線監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)，近年來，應(yīng)用氣體傳感器開發(fā)的變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置已大量應(yīng)用于變壓器現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)［7-17］。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者研制了許多用于在線監(jiān)測(cè)裝置的氣體傳感器，但都存在不同程度的局限性，如電化學(xué)傳感器［18］的長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性差;熱導(dǎo)式傳感器［19］靈敏度較低，且用氦氣做載氣，比較昂貴。半導(dǎo)體型氣敏傳感器［20］，如二氧化錫氣敏傳感器，可以檢測(cè)H2、CO、CH4、C2H6、C2H4、C2H2等六種還原性特征氣體，但體積一般十分龐大，容易造成氣體擴(kuò)散，生成電磁渦流，誤差大。光聲光譜傳感器［21-23］無需載氣和混合氣分離，但其精度受環(huán)境溫度的影響較大，準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性較難保證。為提高氣體傳感器的靈敏度和穩(wěn)定性，從而提高整個(gè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性與準(zhǔn)確性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者基于納米材料技術(shù)［10］、燃料電池氣體檢測(cè)技術(shù)［11］等研制了相關(guān)的氣體傳感器，取得了一定的效果。但是上述研究在測(cè)量氣體濃度時(shí)，一般采用標(biāo)定法，需要先測(cè)量已知的標(biāo)準(zhǔn)氣體，用已知濃度去測(cè)量未知濃度，系統(tǒng)硬件及標(biāo)定測(cè)量過程復(fù)雜，穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性均存在問題，不利于在線監(jiān)測(cè)裝置的大規(guī)模推廣。為了解決上述問題，本文提出一種固體氧化物燃料電池傳感器檢測(cè)變壓器油中溶解氣體的方法，介紹了傳感器的制備過程、實(shí)驗(yàn)方法及步驟，并對(duì)變壓器油中氣體的氣敏響應(yīng)機(jī)制進(jìn)行探討。在此基礎(chǔ)上，基于氧濃差的原電池模型及Nernst方程構(gòu)建傳感器的定量數(shù)學(xué)模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，固體氧化物燃料電池(SolidOxideFuelCell，SOFC)檢測(cè)器技術(shù)及本文構(gòu)建的模型能實(shí)現(xiàn)H2、CH4、C2H4、C2H4、C2H6和C2H2的準(zhǔn)確定量及高精度測(cè)量，對(duì)C2H2的靈敏度能達(dá)到1x10-7,較好地解決了常規(guī)傳感器及其定量方法穩(wěn)定性差、準(zhǔn)確性和靈敏度低的問題。同時(shí)由于整機(jī)系統(tǒng)無需標(biāo)定過程，降低了系統(tǒng)硬件及測(cè)試流程的復(fù)雜度，具有十分重要的推廣價(jià)值。本文采用的傳感器制作材料為Sc摻雜8YSZ粉末，即摩爾分?jǐn)?shù)為3%Sc2O3和8%Y2O3穩(wěn)定的ZrO2粉末，Sc摻雜8YSZ粉末的粒徑d（0.5）為0.7pm。傳感器的具體制作步驟如下。1） 制備石膏模:將貝塔石膏粉按照石膏與水一定的混合比調(diào)和;進(jìn)行漿料脫泡程序后快速倒入石膏母模具凝固;分離模具后烘干備用。2） 制備基體:①將8YSZ粉融入阿拉伯樹膠等分散黏合劑，利用蒸餾水溶解，用磨球機(jī)研磨0.5h，過篩后進(jìn)行抽真空脫泡處理得漿料;②將制好的漿料注入空腔石膏體內(nèi)，靜置后倒出存留漿，進(jìn)一步干燥石膏使得模體分開;取出后在1200-1300工下進(jìn)行第一次燒結(jié)，修坯，再在1500-1700工溫度下第二次燒結(jié)制成基體。3） 制備電極:將濃度為5%-10%HF溶液浸泡基體1-3h,洗滌后將基體加熱以將其干燥。將適宜黏度的鉑電極漿料利用毛筆在檢測(cè)器基體的電極部位均勻涂抹，靜置烘干。反復(fù)2-3次，在900-1250工溫度燒結(jié)為成品。上述步驟中，阿拉伯樹膠添加量占干料重的3.0%-5.0%，過篩采用400目篩，抽真空脫泡是指加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%-0.1%的正丁醇消泡劑后，在真空度為－0.10MPa（大氣壓為氣壓零點(diǎn)）條件下進(jìn)行脫泡處理。圖1為制備的石膏模具示意圖。SOFC電解質(zhì)由氧化釔穩(wěn)定氧化鋯（YSZ）陶瓷制成，由于電解質(zhì)內(nèi)部存在晶格空穴，具有電荷轉(zhuǎn)移性質(zhì),YSZ在600-1000°C的溫度時(shí)可看作是一個(gè)氧離子導(dǎo)體，通過貴金屬電極的催化作用，使氧原子發(fā)生還原作用，獲得電子形成氧離子。如果此時(shí)電解質(zhì)兩側(cè)電極存在氧濃度差，則氧離子從陰極轉(zhuǎn)移到陽(yáng)極，并向外釋放電子，從而使得電池維持一定的電動(dòng)勢(shì)輸出，這就是電池的氧濃度差電動(dòng)勢(shì)。如果陽(yáng)極側(cè)存在燃料氣體，氧氣與燃料氣反應(yīng)使得陽(yáng)極側(cè)的氧濃度降低，電池電解質(zhì)內(nèi)部氧離子運(yùn)動(dòng)速率增大導(dǎo)致電動(dòng)勢(shì)增大。與此同時(shí)，燃料氣體可以在陽(yáng)極表面上與氧離子反應(yīng)，通過直接參加電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，所以此時(shí)SOFC既充當(dāng)燃料電池，又充當(dāng)氧氣濃度差電池［12］。當(dāng)燃料源源不斷地輸送時(shí)，電能也將不斷地產(chǎn)生，且燃料電池在產(chǎn)生電能時(shí)本身并不被損耗。圖2以H2為例，描述SOFC檢測(cè)器檢測(cè)H2的原理。如圖2所示，O2在陰極獲得電子，在一定溫度下，由于氧濃度差的存在，氧離子通過電解質(zhì)到達(dá)陽(yáng)極，與H2發(fā)生反應(yīng)生成H2O,并向外電路釋放電子。在本文的具體應(yīng)用中，H2、CO、CH4、C2H4、C2H6和C2H2是需要分析的變壓器油中的可燃?xì)饨M分，具體的燃料電池反應(yīng)方程式如下。陽(yáng)極反應(yīng)為陰極反應(yīng)為總反應(yīng)為SOFC進(jìn)行可燃?xì)鈾z測(cè)時(shí)，檢測(cè)的目標(biāo)氣體不同，反應(yīng)產(chǎn)物也不同，檢測(cè)H2的反應(yīng)產(chǎn)物為H2O,檢測(cè)烴類氣體和CO的反應(yīng)產(chǎn)物為H20和CO2。在變壓器的故障特征氣體中，SOFC檢測(cè)器無法檢測(cè)油中溶解的CO2氣體。在工程實(shí)際應(yīng)用中，測(cè)量六組分的特征氣體已經(jīng)可以達(dá)到實(shí)用要求。本文氣相色譜檢測(cè)裝置使用的是管式結(jié)構(gòu)，如圖3所示。陰極和陽(yáng)極采用鉑電極，輸出電壓信號(hào)接入高精度數(shù)據(jù)采集模塊，加熱爐的最高加熱溫度為1000°C,檢測(cè)器的工作溫度為700工，熱電偶輸出的差分信號(hào)接入溫控電路模塊。將如圖3所示的檢測(cè)器裝配在本文研制的便攜式氣相色譜儀內(nèi)部，連接在色譜柱的尾端（具體儀器組成見實(shí)驗(yàn)部分）。上述六組分氣體通過載氣（99.999%的高純氮?dú)猓肷V柱，色譜柱溫度設(shè)定為60C，由于各組分氣體與色譜柱填料分配系數(shù)的差異，將依次進(jìn)行分離。分離后的六種氣體經(jīng)如圖3所示中心導(dǎo)氣管通入，在檢測(cè)器內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)后流出。氧氣對(duì)應(yīng)色譜圖的負(fù)峰，當(dāng)六種還原性氣體作為燃料氣體進(jìn)入時(shí)，將消耗氧氣，氧氣濃度差增加，色譜峰為正峰，如圖4所示。SOFC檢測(cè)器具有很高的靈敏性和特異性。它僅對(duì)氧化或還原性物質(zhì)有反應(yīng)，而對(duì)其他如氮?dú)狻⒍栊詺怏w、二氧化碳?xì)怏w等都不會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)。由于SOFC的特異性，也使得該檢測(cè)器具有抗污染、經(jīng)久耐用的特點(diǎn)。氣相色譜定量方法一般為峰高法和面積法，但SOFC檢測(cè)器利用此種方法進(jìn)行定量時(shí)存在較大的誤差，精度不能滿足Q/GDW540-2標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性的要求。本文基于氧濃度差電池模型及Nernst方程構(gòu)建傳感器的定量數(shù)學(xué)模型(N-S模型)，具體過程如下。設(shè)可燃物的濃度為C(pL/L),定量管體積為V0(m3)，檢測(cè)器輸出電壓為E(V)，檢測(cè)系統(tǒng)的流量為L(zhǎng)0(m3/s)，單位摩爾燃料氣體消耗的氧氣為N(mol)。由上述論述可知，SOFC檢測(cè)器測(cè)量可燃?xì)鈺r(shí)，有氧濃度差電池的因素，也有燃料電池的因素。當(dāng)SOFC檢測(cè)變壓器油中溶解氣體時(shí)，氣體濃度一般在10－6甚至更低級(jí)別，可認(rèn)為電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生主要是濃差電池。因此依據(jù)Nernst方程，傳感器的輸出電壓信號(hào)E(t)可表述為式中，R、T0、n及F分別為標(biāo)準(zhǔn)氣體常數(shù)、檢測(cè)器的工作溫度、電極上的得失電子數(shù)及法拉第常數(shù);P0為參考側(cè)氧分壓，P0=209600pL/L;Px(t)是被測(cè)氣體中氧分壓。令a二，有假設(shè)dt很小，則可得dt時(shí)間內(nèi)流走的載氣中的氧氣量(mol)為設(shè)t1為峰開始時(shí)間，t2為峰結(jié)束時(shí)間，采用積分變換，可得假設(shè)At=t2-tl,則式(4)中Q為At時(shí)間內(nèi)氧氣流走量，設(shè)AQ為At時(shí)間內(nèi)可燃物氣體具體消耗的氧氣量，可得考慮到采樣值為離散值，式(5)中積分值可采用數(shù)值積分中的梯形法或龍格庫(kù)塔法進(jìn)行計(jì)算。假定可燃物與氧氣反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量比為N，定量管體積為V0,進(jìn)樣氣壓為大氣壓P，令則可燃?xì)鉂舛葹閺纳鲜鐾茖?dǎo)可看出，本文提出的SOFC傳感器定量方法與傳統(tǒng)的采用峰高或峰面積定標(biāo)的方法不同，不需要以標(biāo)準(zhǔn)氣體的圖譜作為參考進(jìn)行定量，直接從SOFC傳感器測(cè)量氧濃度差的機(jī)理出發(fā)，定量時(shí)根據(jù)圖譜曲線進(jìn)行計(jì)算，對(duì)基線漂移和傾斜的情況不敏感，簡(jiǎn)化了色譜裝置的硬件結(jié)構(gòu)，降低了硬件成本，為基于SOFC傳感器的氣相色譜在線監(jiān)測(cè)裝置提供了一種新的定量方法。為了驗(yàn)證上述數(shù)學(xué)模型的正確性，將研制的SOFC傳感器結(jié)合其他模塊制備成便攜式氣相色譜儀，儀器的各模塊如圖5所示，進(jìn)樣系統(tǒng)通過真空脫氣裝置與模擬變壓器油缸相連。SOFC傳感器通過信號(hào)導(dǎo)線與便攜式色譜儀的數(shù)據(jù)采集單元相連，采集的傳感器信號(hào)數(shù)據(jù)通過RS232總線發(fā)送到變壓器油分析專用色譜數(shù)據(jù)采集工作站軟件。具體測(cè)試流程如下。1） 在室溫狀態(tài)下打開載氣鋼瓶壓力開關(guān)，控制溫度值穩(wěn)定在設(shè)定值。2） 在等待色譜柱和檢測(cè)器溫度穩(wěn)定的過程中，開啟真空脫氣裝置，從模擬油缸中抽取40mL配置好的變壓器油進(jìn)行脫氣（標(biāo)準(zhǔn)油樣的配置采用往空白變壓器油中注入定量標(biāo)準(zhǔn)氣體的方法，并使其在50工恒溫情況下達(dá)到溶解平衡），將脫出的氣體轉(zhuǎn)移到色譜儀的進(jìn)樣系統(tǒng)。3） 色譜儀溫度波動(dòng)穩(wěn)定在±0.1工，且色譜儀基線波動(dòng)小于0.5mV/min后，轉(zhuǎn)動(dòng)色譜儀的進(jìn)樣閥門，將變壓器油中脫出的氣體送入色譜柱分離，而后進(jìn)入檢測(cè)器檢測(cè)，并通過工作站軟件記錄色譜圖。4） 一個(gè)油樣濃度測(cè)試完成后，利用新油樣重復(fù)其他濃度的檢驗(yàn)。4.1基于傳統(tǒng)方法的SOFC傳感器定量重復(fù)性定量重復(fù)性是傳感器重要的性能指標(biāo)，重復(fù)性滿足要求之后，才能進(jìn)一步滿足準(zhǔn)確性的指標(biāo)。對(duì)一定濃度的氣體進(jìn)行重復(fù)性測(cè)試時(shí)，色譜峰的峰高和峰面積的穩(wěn)定性稱為色譜檢測(cè)器的重復(fù)性，用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RelativeStandardDeviation,RSD)來衡量。對(duì)于序列X二｛x1，x2，x3，...，xn｝，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差定義為式中，RSD為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差;n為檢驗(yàn)記錄數(shù)目xi為第i次檢驗(yàn)的峰值高度;為n次進(jìn)樣記錄的峰高平均值。為了測(cè)試SOFC檢測(cè)器的重復(fù)性，先對(duì)儀器預(yù)熱0.5h，使得溫度趨于平穩(wěn)后，采用標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度進(jìn)行進(jìn)樣分析。其中,H2為25pL/L,CO為37pL/L,CH4為12.5pL/L,C2H4為11pL/L,C2H6為11.5pL/L,H2為11pL/L的標(biāo)氣進(jìn)樣，重復(fù)實(shí)驗(yàn)七次，峰高、峰面積的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖6和圖7所示。從圖6、圖7可看出，直接采用峰高或峰面積測(cè)定的RSD遠(yuǎn)超過國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的10%,因此采用這兩種方法進(jìn)行定量時(shí)重復(fù)性和準(zhǔn)確性誤差較大。除此之外還能觀察到,實(shí)驗(yàn)過程中,隨著基線數(shù)值不斷升高,峰高和峰面積也不斷遞增?；€電壓是傳感器內(nèi)部氧氣分壓的表征,由傳感器本身的氧濃度差電池機(jī)制及式(1)可知,基線越高則傳感器內(nèi)部氧氣分壓越低,相同量的可燃?xì)庀南鄳?yīng)的氧氣后,引起的電池電動(dòng)勢(shì)波動(dòng)越大。上述原理的宏觀表征及在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象上的體現(xiàn)就是基線電壓越高,靈敏度越高。由于載氣內(nèi)部的氧氣含量可以通過標(biāo)準(zhǔn)氣體的配置進(jìn)行控制,故傳感器本身的靈敏度可根據(jù)需要在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。4.2基于N-S模型的SOFC傳感器定量性能為了驗(yàn)證提出的基于N-S模型定量算法的性能，本文進(jìn)行了SOFC傳感器定量重復(fù)性、準(zhǔn)確性測(cè)試。變壓器油中故障特征氣體的分析中,不需要包含氧氣,但由于傳感器對(duì)氧氣響應(yīng)非常大,存在很嚴(yán)重的“拖尾現(xiàn)象”。另外,油中溶解氧氣較多,—般達(dá)到10000pL/L左右，運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的變壓器油中氧氣含量則更高。本文采用單根色譜柱，從圖4可看出，氧氣峰的位置大約在CO的2/3時(shí)刻，出峰時(shí)間影響了CO數(shù)值的讀取，且對(duì)CH4峰也有一定干擾，但不影響其定量結(jié)果的準(zhǔn)確性。由于CO峰需要專門研究信號(hào)處理算法才能準(zhǔn)確計(jì)量，故在下述論述中先不對(duì)CO峰進(jìn)行研究。為了驗(yàn)證式（7）表達(dá)的數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性，以剩下的五種氣體為研究對(duì)象，以從低到高不同的標(biāo)氣濃度進(jìn)樣（H2:2~105,CH4:8~52,C2H4:0.2~54，C2H6:0.2~53,C2H2:0.1~52，單位:pL/L）,然后利用本文提出的模型計(jì)算測(cè)試圖譜，結(jié)果作為測(cè)試值，配置的標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度作為標(biāo)準(zhǔn)值，具體對(duì)比如圖8~圖12所示。由圖8~圖12可看出，N-S模型的定量方法重復(fù)性及準(zhǔn)確性都較好，滿足Q/GDW540-2標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性的要求。另外，將面積法、峰高法和本文N-S模型進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表1。由表1可看出，在所測(cè)標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度中，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的平均值均小于12%，滿足變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)指標(biāo)（要求誤差小于30%）。需要說明的是，在可燃?xì)鉂舛戎递^低時(shí)，燃料氣體可以進(jìn)行完全燃燒，由第3節(jié)論述可知，燃料電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)很小，可以忽略不計(jì)。當(dāng)可燃?xì)鉂舛容^高時(shí)，需要對(duì)上述模型進(jìn)行修正以得到精確的測(cè)量結(jié)果，這是后續(xù)進(jìn)一步研究的課題。1） 闡述了固體氧化物燃料電池的導(dǎo)電及測(cè)量微量變壓器油中六組分氣體的機(jī)理，從原理上解釋了SOFC檢測(cè)器測(cè)量可燃?xì)怏w時(shí)，氧濃差電池和燃料電池兩種電化學(xué)機(jī)理。2） 在假設(shè)SOFC檢測(cè)器燃料電池電動(dòng)勢(shì)可以忽略的前提下，從Nernst方程出發(fā)，推導(dǎo)了SOFC檢測(cè)器的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)SOFC檢測(cè)器進(jìn)行了重復(fù)性、準(zhǔn)確性測(cè)試，并將峰高、峰面積法與本文定量方法的準(zhǔn)確性進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的正確性。3） 在可燃?xì)鉂舛容^小的情況下，采用本文提出的基于Nernst方程及氧濃差的定量算法，可以有效避免采用峰高與峰面積法導(dǎo)致的測(cè)量不精確的問題，無需標(biāo)定過程，對(duì)C2H2的測(cè)量靈敏度能達(dá)到1x10-7,降低了系統(tǒng)硬件及測(cè)試過程的復(fù)雜度，具有十分重要的推廣價(jià)值。【相關(guān)文獻(xiàn)】ShakebAK，MdDE，TarikulI．AcomprehensivecomparativestudyofDGAbasedtransformerfaultdiagnosisusingfuzzylogicandANFISmodels[J]．IEEETransactionsonDielectricsandElectricalInsulation，2015，22(1):590-596．JakobF，NobleP，DukarmJJ．Athermodynamicapproachtoevaluationoftheseverityoftransformerfaults[J]．IEEETransactionsonPowerDelivery，2012，27(2):554-559．IEEEguidefortheinterpretationofgasesgeneratedinoilimmersedtransformers[S]．NewYork:2009．[4]陳偉根，萬福，顧朝亮，等?變壓器油中溶解氣體拉曼剖析及定量檢測(cè)優(yōu)化研究[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2016，31(2):236-243．ChenWeigen，WanFu，GuZhaoliang，etal．TheresearchforRamananalysisofdissolvedgasesintransformeroilandoptimizationofquantitativedetection[J]．TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety，2016，31(2):236-243．[5]陳偉根，萬福，周渠，等．基于光聲光譜檢測(cè)的變壓器油中溶解乙炔氣體的壓強(qiáng)特性[J]?電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2015,30(1):112-119.ChenWeigen,WanFu,ZhouQu,etal．Pressurecharacteristicsofdissolvedacetyleneintransformeroilbasedonphotoacousticspectroscopydetection[J]．TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety，2015，30(1):112-119．[6]毛知新，文勁宇?變壓器油中溶解氣體光聲光譜檢測(cè)技術(shù)研究[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2015,30(7):135-147．MaoZhixin，WinJinyu．Researchonthedetectionofthedissolvedgasinthetransformeroilbyphotoacousticspectroscopy[J]．TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety，2015，30(7):135-147．李贏，舒乃秋?基于模糊聚類和完全二叉樹支持向量機(jī)的變壓器故障診斷[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2016，31(4):64-70．LiYing，ShuNaiqiu．Transformerfaultdiagnosisbasedonfuzzyclusteringandcompletebinarytreesupportvectormachine[J]．TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety，2016，31(4):64-70．梁永亮，李可軍，趙建國(guó)，等．變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)周期動(dòng)態(tài)調(diào)整策略研究[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014,34(9):1146-1153.LiangYongliang,LiKejun,ZhaoJianguo,etal．Researchonthedynamicmonitoringcycleadjustmentstrategyoftransformerchromatographyon-linemonitoringdevices[J].ProceedingsoftheCSEE，2014，34(9):1146-1153.張穎，王學(xué)磊，李慶民，等.基于熱焓分析的變壓器油熱解機(jī)制及熱故障嚴(yán)重程度評(píng)估[J]?中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014,34(33):5956-5963.ZhangYing,WangXuelei,LiQingmin，etal．Thermaldecompositionmechanismoftheinsulationoilbasedonenthalpyanalysisandseverityevaluationoftransformerthermalfaults[J]．ProceedingsoftheCSEE，2014，34(33):5956-5963．張曉星，張錦斌，唐炬，等．鎳摻雜碳納米管傳感器檢測(cè)變壓器油中溶解氣體的氣敏性[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011,31(4):119-124.ZhangXiaoxing,ZhangJinbin,TangJu,etal．Nidopedcarbonnanotubesensorfordetectingdissolvedgasesintransformeroil[J].ProceedingsoftheCSEE，2011，31(4):119-124.丁家峰?基于SOFC的變壓器油中溶解氣體檢測(cè)機(jī)理與技術(shù)研究[D]?長(zhǎng)沙:中南大學(xué)，2012.林友順，葉玉琴.一種新的氧化鋯氣相色譜法的研究[J].色譜，1985(1):90-95.LinYoushun，YeYuqin.Studyonzirconiadetector-anewdetectorforgaschromatography[J].ChineseJournalofChromatography，1985(1):90-95.NareshR，SharmaV，VashisthM.Anintegratedneuralfuzzyapproachforfaultdiagnosisoftransformers[J].IEEETransactionsonsonPowerDelivery，2008，23(4):2017-2024.[14]ViniciusGMC,And也LHC,MarcioLLP.DevelopmentandevaluationofanewDGAdiagnosticmethodbasedonthermodynamicsfundamentals[J].IEEETransactionsonDielectricsandElectricalInsulation，2015，22(2):888-894.MichaelL，RobertC，WalterJ.Tunablediodelaserbasedconcentrationmeasurementsofwatervapourandmethaneonasolidoxidefuelcell[J].JournalofLightwaveTechnology，2013，31(9):1354-1359.LiLee，XieLongjun，ZhangDeng.Conditionassessmentofpowertransformersusingasyntheticanalysismethodbasedonassociationruleandvariableweightcoefficients[J].IEEETransactionsonDielectricsandElectricalInsulation，2013，20(6):2052-2060.HooshmandRA，ParastegariM，F(xiàn)orghaniZ.Adaptiveneuro-fuzzyinferencesystemapproachforsimultaneousdiagnosisofthetypeandlocat