大型电力变压器作为电力系统的枢纽设备,其安全运行对保障电力系统安全稳定至关重要。目前,我国各发电厂和变电站中使用的变压器90%为油浸式变压器,在长期运行中会发生诸如局部放电、电弧放电、火花放电、局部过热、绝缘纸老化等故障,伴随产生诸如CH₄、H₂、C₂H₂等变压器故障特征气体,变压器油中溶解气体的检测与分析是当前油浸式变压器绝缘状态监测和早期故障诊断的重要手段,对于当前电力设备绝缘评估和智能电网建设具有重要意义。石墨烯基气敏传感器具有响应快、灵敏度高、稳定性好、微型化、低能耗、低成本等优点,为研制新型便携式、高精度气体检测装置提供了新途径。本论文致力于纳米金属氧化物（NMOs）修饰石墨烯气敏传感器制作及其高性能气敏检测研究。论文中针对变压器故障特征气体CH₄、H₂、C₂H₂,利用水热和高温热还原方法制备了NMOs和还原氧化石墨烯（rGO）复合材料,进而采用MEMS制造与微电子工艺相结合方法成功制作了ZnO-rGO、TiO₂-rGO混杂型薄膜气敏传感器及CuO-rGO-CuO、SnO₂-rGO-SnO₂-Ag层状型薄膜气敏传感器,并通过SEM、XRD、XPS、TEM等技术对敏感薄膜进行表征,揭示了微纳薄膜制备中的新现象、新结构和新性能。在此基础上,开展了薄膜气敏传感器对CH₄、H₂、C₂H₂三种变压器故障特征气体的敏感特性研究,包括灵敏度、响应-恢复特性、重复性和选择性等,揭示了薄膜电学性能与气体浓度之间的内在关系。构筑传感器阵列并设计正交试验,获取了变压器故障混合多组分气体环境下的传感器阵列响应,建立BP、GA-BP和Elman神经网络模型分别对气体组分和浓度进行预测研究。最后设计实现了基于STM32及虚拟仪器的变压器环境湿度检测系统,初步探索了石墨烯基湿敏传感器的工业应用。本论文的研究工作为研制微型、高灵敏度、高选择性、低成本的气敏传感器提供了理论与实验依据,为变压器故障特征混合气体组分及浓度检测奠定基础,对于推动变压器故障诊断与状态监测技术发展具有重要的理论和现实意义。