王晓娟

（河南省商丘市质量技术监督检验测试中心，河南商丘，476000）

0 前言

随着社会和经济的快速发展，电能已经成为不可缺少的能源，因此电力系统也是社会、企业、国家和人们无法离开的。电气设备是电力系统的重要组成部分，在电力系统运行中发挥重要作用，为了确保电力系统能够安全可靠的运行，就要对电气设备进行监测，在这一过程中电子传感器具有很高的地位。电子传感器具备强大的数据处理、传输和图像显示等功能，保障电力资源的优化配置，确保电力系统安全运行。

1 电子传感器概述

图1.1 人体与传感器功能对应关系图

1.1 电子传感器发展历程

最早开发的传感器是温度传感器，也是应用最广泛的一种。据美国仪器学会调查称1990年温度传感器市场份额远超过其他传感器。1821年德国物理学家赛贝发明了将温度变成电信号的传感器，后称作热电偶传感器，50年后德国人又发明了铂电阻温度计，随后陆续出现半导体热电偶传感器、声学温度传感器、红外传感器等。传感器是将特定的被测量信息按一定规律转换成某种可用信号并将其输出的装置或器件，通俗的来说传感器就是代替人的视觉、嗅觉、听觉、味觉和触觉来感受被监测并将其转换为相应信号的器件（人体与传感器关系如图1.1所示），但要满足两个要求，其一是对被测变量具有一定敏感性，其二是输出量要容易传送。

1.2 电子传感器的组成

电子传感器最主要的作用就是将外界信号转为电信号，如图1.2所示：

图1.2 电子传感器主要作用

由于电子传感器要对各种信号进行监测和控制，因此获取的信号要容易传输和处理，由于电信号具有容易放大、反馈、滤波、微分和储存等优势，因此只有电信号最符合这个易于传输和处理的要求。

电子传感器主要由敏感元件、转换原件和基本转换电路构成，如图1.3是电子传感器的组成图。

敏感元件：感受被测量并输出与其成确定关系的物理量的元件；

转换元件：转换元件的输入就是敏感元件的输出，将其转换为电路参数；

基本转换电路：将上述电路参数接入到基本转换电路，就可以转换成电量来进行输出。

传感器有简单的也有复杂的，最简单的传感器只有一个敏感元件，在感受被测量时直接输出电量；还有一部分传感器是由敏感元件和转换元件构成，没有转换电路，例如压电式加速度传感器；还有的传感器有多个转换元件，因此要多次转换。由于空间有限或其他因素的影响，通常转换电路都是装入电箱中，但是很多传感器在完成转换电路后才会输出电信号，因此转换电路成为传感器的重要组成。

1.3 电子传感器的分类及优缺点

电子传感器的分类方法通常有两种，第一种是按外界输入信号转变为电信号中利用的效应来分类，例如利用化学反应的化学传感器、物理效应进行的无力传感器和生物效应进行变换的生物传感器等；第二种是按输入量来分类，如利用输入信号表征压力大小的成为压力传感器，这种分类方法将电子传感器分为压力、温度、电压、光、热和电流等传感器。

电子传感器的应用十分广泛，可以用于工业检测、自动控制系统、汽车、家用电气、医疗、机器人、环境保护、食品安全、遥感技术和航空航天中。本文侧重分析电子传感器在电气设备监测中的应用。虽然电子传感器得到了十分广泛的应用，但也不是非常完善，与任何事物相同都是具体优点和缺点的。电子传感器的优点主要有使用期限长、运行稳定、无活动出点、高分辨率、高灵敏度且重复性和线性度较好。主要缺点包括频率响应低，不适用于快速动态场合，而且一定要利用转换电路才能输出电量。

2 电气设备监测的重要意义

电力系统是由多种电气设备构成的，主要的电气设备包括变压器、发电机、电力线路和断路器等，我们将这些设备统称为电气设备。最近几年我国电力行业发展速度很快，与电力行业相关的电网工程配套设施的建设速度在加快，同时建设规模也在扩大，电气设备应用范围越来越广泛，因此对于电气设备的应用也会提出更高的要求，主要是用电效率及用电安全方面。但是，在传统电力系统中，由于对电气设备的监控不到位，且监控功能不够完善，无法对电气设备进行全面的安全监测和防御，因此经常出现电路断线、短路、漏电或接地等故障，这些故障的发生很容易引发电气设备事故、爆炸事故或电气火灾，不仅给电力行业带来巨大损失，影响群众用电，同时还可能危及人民的生命安全。电气设备的监控非常重要，是关系到电力系统安全和稳定运行的重要影响因素。

3 电子传感器应用的特点

传感器是检测装置的一种，可以感受被检测信息，同时将检测后感受到的信息按照一定形式输出，通常是按一定规律将电信号或其他类型的信息进行输出。电子传感器是一种新型检测装置，是利用电子技术改造而成的，利用电子技术对电子信号进行处理，主要是对信号发生、放大、滤波和转换等进行处理，电子传感器在应用过程中具有数字性和安全性两个特点。

图1.3 电子传感器的组成图

3.1 数字性

在电气设备的监测中使用电子传感器可以满足信息传输、储存、显示、记录、控制和处理等要求，在自动控制和自动检测过程中发挥重要作用。最近几年传感器的应用范围越来越广，也在向以数据技术为基础的新型传感器的方向发展。在电气设备中所使用的电子传感器就是在传统传感器上进行功能的完善与创新，推出以电子传感网络为平台的传递方式，在电子传感技术方面可以说是一次重要的改革。

3.2 安全性

在传统电力系统中由于工作载荷较大，且基本不专门设置独立的监控调度体系，因此电气设备发生故障的几率很大，由于电气设备故障而引发的电力系统事故也较为频繁。为了提高电力系统运行的安全性，通常会利用电子传感器建立监测体系，监测体系可以实现自动化监控，可以更好的做好防御工作，从而提高电力系统运行的安全性。

4 电气设备监测中电子传感器的作用

在电气设备的监测过程中，电子传感器的作用是以网络技术和电子技术为基础而实现并发挥的，首先利用有关的电子技术奖电子传感器安装在电气设备上，然后利用网络技术实现电气设备监测体系的建立，同时还要建立传感网络和对应的信息数据库，信息数据库是电子传感器专用的，其中的信息包括数字、声音和图像等多种类型。这样，用户就能够利用计算机传感网络技术进入到数据库系统，然后利用关键词和信息范围在数据库系统中查询信息，用户查询后，传感网络就会将用户需要的信息显示出来，这样用户就能够及时、高效的对电气系统中的信息进行监测和控制。

4.1 电子传感器的摄像作用

摄像部分是电视监控系统中比较重要的组成部分，主要是在电视监控系统的前沿部分发挥作用。是在被监测的场所面积很大时，通过在摄像机上安装变焦距镜头，让摄像机能够更清楚的观察较远距离的情况。在电气设备中的电视监控系统中安装分辨率较高的摄像机，能够更好的对电气设备整体的工作情况进行检测，有利于监测人员更及时、全面、清楚的掌握电气设备的工作状态，如果电气设备出现故障，监测人员就能及时的通过摄像看到，有利于在出现故障或异常时快速的采取措施。新时期的信息科技、计算机技术和摄像技术发展速度很快，相关技术也逐渐成熟并取得一定成果，通信技术、计算机技术和网络技术已经成为电力系统不可或缺的技术，对摄像机监控的有效性、实时性等方面都有很大促进作用。

4.2 电气设备监测的传输系统

电气设备监测中电子传感器的传输作用也很重要，传输体系是以电子传感器为前提，是系统图像信号通路，负责向系统传输声音信号、数字及图像信号，使用传统的传感器也可以实现声音、数字和图像等信号的传输，但是在使用电子传感器后，所要传输的数据信息能够更加精准的传送到制定位置，大大降低由于人为操作而产生的错误传输。另外，设计人员会将是被技术、人工智能技术和相关处理技术应用在传输部分中，还会做好传感器内控装置，以便于建立自我诊断、自我校准、自我组织和自我决策等相关的智能传感技术体系，这对于系统信号传递效率的提高有很大帮助。

4.3 电子传感器的控制作用

电子传感器所发挥的控制作用，主要是对摄像机、镜头、云台等辅助部件进行控制，在控制过程中同时对声音及图像信号进行记录。通过对电子传感器的不断推广使用，电气设备内部装置已经基本实现更新和调整，也应用了更多控制技术，很大程度的降低电气设备的电能消耗量。例如运用了驱动电机和变频控制技术，并且将二者相互融合联合运用，设置智能化调控方案来实现对电动机的控制。由于变频技术可以实现以用电要求为依据的电能供应调节，所以在节能降耗方面有突破性的意义。

5 结束语

我国电力行业的发展速度不断加快，人们对电力行业的安全性和可靠性的要求也越来越高。电气设备是电力行业中很重要的组成部分，为了提高电力系统运行的安全稳定性，就要提高电气设备监测系统传感网络的数据传输可靠性和准确性，从而降低电气设备在运行中发生故障的几率。这就要求电力行业相关部门和人员不断研究电子传感器相关数据，提高电子传感器在电气设备中的监测功能，提高电气设备的工作效率，确保电力系统安全可靠的运行。

[1]张婷婷,电子传感器在电气设备监测中的应用研究,电子世界, 2014, (12)

[2]简辉华,电子传感器应用于电气设备的监测,无线互联科技, 2013, (04)

[3]杨菁,传感器在电气设备故障诊断中的应用,科技创业月刊, 2007, (07)