六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及输变电设备在线监测技术领域，具体地指一种六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置及方法。
【背景技术】
[0002]局部放电和六氟化硫(SF6)分解产物检测是判断SF6绝缘电气设备的重要手段，由于SF6分解产物检测技术克服了现场环境噪声干扰和电磁干扰，基于SF6分解产物检测方法的SF6(六氟化硫)绝缘电气设备绝缘状态检测技术成为研宄的热点。
[0003]针对SFf^缘电气设备组分检测方法，目前主要有检测管法、气相色谱法、色谱-质谱联用法、红外吸收法等，其中前三种方法主要用于实验室检测，红外吸收光谱法可用于现场检测和在线监测，检测管法具有易受环境污染、检测管种类有限、为离线检测实时性不强的缺点，气相色谱法具有核心部件色谱柱维护复杂，可靠性差的缺点，色谱-质谱联用法具有测量时间长，取样和分析过程中样本易受环境污染的缺点，红外吸收光谱法具有气体吸收峰存在交叉干扰、分辨率低以及必须使用标气校正等缺点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是要提供一种六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置及方法，利用该装置和方法能实现六氟化硫绝缘电气设备分解产物硫化氢气体的准确检测，装置采用模块化设计，结构简单，提高了检测装置的可靠性。
[0005]为实现此目的，本发明所设计的六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置，其特征在于:它包括气路模块、光路模块和控制模块，其中，所述气路模块包括第一电磁阀、第一流量控制阀、第二流量控制阀和第二电磁阀，所述光路模块包括激光器、分光器、标准气室、第二光电探测器、光电隔离器、准直器、第一反射镜面、衰荡腔、第二反射镜面和第一光电探测器，所述控制模块包括信号调制模块、激光器驱动模块、温控模块、信号采集模块和主控制器，所述第一电磁阀的进气端连接进气口，第一电磁阀的出气端连接第一流量控制阀的输入端，第一流量控制阀的输出端连接衰荡腔的进气口，第二电磁阀的出气端连接出气口，第二电磁阀的进气端连接第二流量控制阀的输出端，第二流量控制阀的输入端连接衰荡腔的出气口 ；
[0006]所述激光器的光信号输出端连接分光器的输入端，分光器的第一输出端通过光电隔离器连接准直器的光信号输入端，准直器射出的光通过第一反射镜面和衰荡腔的入射高反射镜面射入衰荡腔，衰荡腔的衰荡腔出射高反射镜面投射的光通过第二反射镜面射入第一光电探测器，由第一光电探测器实现光强与电信号的转换，分光器的第二输出端连接标准气室的光信号输入端，标准气室的光信号输出端连接第二光电探测器，第二光电探测器实现光强与电信号的转换；
[0007]所述主控制器的控制信号输出端通过信号调制模块分别连接激光器驱动模块和温控模块的信号输入端，激光器驱动模块的信号输出端连接激光器的驱动端，温控模块的信号输出端连接激光器的温控端，衰荡腔的压力检测端设有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端连接信号采集模块的第一信号输入端，所述第一光电探测器的电信号输出端连接信号采集模块的第二信号输入端，第二光电探测器的信号输出端连接信号采集模块的第三信号输入端，信号采集模块的信号输出端连接主控制器的信号输入端，所述主控制器的流量控制阀控制信号输出端分别连接第一流量控制阀和第二流量控制阀的控制信号输入端。
[0008]一种利用上述装置进行六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测的方法，其特征在于，它包括如下步骤:
[0009]步骤1:将六氟化硫绝缘电气设备的补气口与所述六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置的进气口连通；
[0010]步骤2:将所述六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置进行状态初始化处理，然后通过控制第一流量控制阀和第二流量控制阀将六氟化硫绝缘电气设备中的样气输入到衰荡腔；
[0011]步骤3:主控制器通过信号调制模块向激光器驱动模块和温控模块输送控制信号，激光器驱动模块和温控模块根据控制信号控制激光器工作；
[0012]步骤4:所述六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置第一次运行时，主控制器控制信号调制模块发出预设频率的三角波，主控制器设定激光器驱动模块发出的驱动电流为激光器的额定电流I，通过信号调制模块调整温控模块使激光器的温度在_20°C?50°C内进行扫描，在温度扫描的过程中激光器发出的激光经过分光器进入标准气室，第二光电探测器得到标准气室中激光的光强度对应的电信号，该光强度对应的电信号通过信号采集模块发送给主控制器，通过主控制器对光强度对应的电信号进行解析得到吸收波，选择吸收波中与温度为25°C对应的吸收峰，通过调整激光器的电流使得吸收波谷正好位于上述三角波上升沿的中心位置，记录此时激光器的工作电流I1和驱动温度T ;
[0013]步骤5:主控制器控制信号调制模块停止发出三角波信号，主控制器以步骤4得到的激光器的工作电流I1和驱动温度T通过激光器驱动模块和温控模块驱动激光器，使激光器发出对应波长的激光，激光器发出的激光经过光电隔离器后进入准直器形成准直的激光，即将激光器发出的发散光变成平行光，准直的激光通过第一反射镜面的反射后进入衰荡腔，准直的激光穿过衰荡腔后由第二反射镜面反射入第一光电探测器，此时首先对激光器的工作电流I1往大的方向调整到I i+lmA，观察衰荡腔是否出现谐振状态，如衰荡腔没有出现谐振状态，则将激光器的工作电流I1往小的区域调整到I 1-lmA，观察衰荡腔是否出现谐振状态，在激光器的工作电流I1往大的方向调整到I AlmA或往小的区域调整到I1-1mA的过程中在此电流调整范围内必然会出现一个能使衰荡腔达到谐振状态的激光器目标工作电流值，记录该激光器目标工作电流值；
[0014]步骤6:激光器根据步骤4确定的驱动温度T和步骤5确定的激光器目标工作电流值发出对应波长的激光，激光器发出的激光经过光电隔离器后进入准直器形成准直的激光，即将激光器发出的发散光变成平行光，准直的激光通过第一反射镜面的反射后进入衰荡腔，准直的激光穿过衰荡腔后由第二反射镜面反射入第一光电探测器，第一光电探测器探测通过衰荡腔的光强度，并将通过衰荡腔的光强度转换成对应的电流信号，并将以上通过衰荡腔的光强度对应的电流信号实时经过信号采集模块发送给主控制器，当主控制器通过信号采集模块检测到衰荡腔达到谐振状态时，关闭激光器，此时准直的激光在衰荡腔中进行衰荡，同时，通过第一光电探测器和信号采集模块记录下衰荡腔中激光信号的衰荡时间，并采用最小二乘法进行曲线拟合，计算每个激光波长的衰荡腔衰荡时间；
[0015]步骤7:为提高检测的准确度，重复进行多次步骤6的衰荡腔衰荡过程，计算多次衰荡过程的衰荡时间平均值；
[0016]步骤8:根据衰荡腔达到衰荡状态时对应激光器的波长以及步骤7得到的衰荡时间平均值并依据现有的光腔衰荡光谱测量原理，计算出六氟化硫绝缘电气设备的样气中所含分解产物硫化氢的浓度。
[0017]本发明的有益效果:
[0018]基于常规光谱吸收技术的微量气体检测的灵敏度不仅由光程限制，也受光源强度和检测系统的噪声影响，以及样品池外部的吸收的影响。而光腔衰荡光谱技术(CRDS)克服了常规光谱吸收技术的缺点，采用CRDS技术进行SF6绝缘电气设备分解产物检测的优势是测量速度快、灵敏度高、量程大，而且不需要费时的校准。本发明为实现CRDS技术在SF6气体绝缘电气设备状态检测中的应用提供依据，为实现SF6气体绝缘电气设备分解产物多组分检测提供技术支持。
[0019]本发明采用光腔衰荡光谱测量实现了六氟化硫绝缘电气设备分解产物硫化氢气体检测，