基于激光诱导击穿光谱的电力设备在线监测方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及电力技术，具体涉及一种电力设备的在线监测装置及方法。
【背景技术】
[0002]电力设备的检修是整个电力系统管理工作的重要组成部分，对整个电力系统安全、可靠运行起着重要作用。电力设备的检修方式主要有停电检测和在线监测，停电检测需要将设备退出运行，然后根据设备的使用情况进行检修，此种方式在没有冗余设备设置的情况下会给用户带来长时间的停电，而且在电力设备退出运行过程中可能给设备带来进一步的损伤。在线监测作为现阶段电力部门主要推行的检修方式，其在设备正常运行的情况下进行检测，判断设备的运行状态，不需要停电，减少了用户的经济损失，同时也避免了电力设备通断过程中带来的额外磨损。
[0003]各种电力设备作为整个电力系统的组成部分，每一种电力设备的运行状态都可能影响到电力系统的安全运行，在整个设备的使用过程中，其内部或表面难免存在放电、老化、表面吸附、放电产物沉积、真空泄漏、含水量增加、固体溶解、液体溶解、气体溶解等现象。以开关电器领域为例，真空断路器灭弧室在出厂时要求真空度不低于1.33X 10—3Pa,在使用是压强不低于6.6X10—2Pa，但是随着使用年限的增加，内部元件工作表面的放气与吸气过程，波纹管及其他密封部分密封性、长期的扩散、晶体材料间的腐蚀、吸气剂活性的丧失等因素都会引起灭弧室内真空度的降低，现有的真空灭弧室在线监测手段主要是通过观察灭弧室屏蔽罩上的颜色变化来判断内部真空度。又例如气体绝缘金属封闭开关设备(简称GIS，下文都采用GIS来表述)内部的SF6断路器在开断电弧过程中会导致内部SF6气体的分解从而影响SF6断路器的使用寿命，一方面产生的气体分解产物会与SF6气体相互混合，另一方面产生的固体分解产物会沉积在SF6断路器外壳内表面。现阶段许多学者提出了通过检测SF6分解产物来判断SF6断路器电寿命的方案，但是还没有有效的检测方式能够对SF6断路器内部SF6气体分解成分和含量进行在线监测。以上仅作为部分电力设备进行在线监测困难的例子，但同时也是急需解决的问题，变压器、绝缘电缆等电力设备也面临同样的问题，现有的技术手段很难针对上述设备进行行之有效的在线监测，电力设备的在线监测现在已经成为各个电力公司和电力部门急需解决的问题。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中的问题，本公开提出了:
[0005]—种电力设备在线监测装置，所述装置包括:
[0006]激光器，所述激光器用于产生激光，其中:所述激光用于激发电力设备内部和/或表面待检测的物质产生等离子体，所述等离子体能产生光谱信号；以及
[0007]光探测器，所述光探测器用于对所述光谱信号进行探测，并对探测到的光谱信号进行分析处理，以确定所述物质的成分和含量。
[0008]优选的，所述装置还包括:[0009 ] 辅助器件，所述辅助器件至少包括一第一聚焦透镜、一第二聚焦透镜、光纤；
[0010]所述第一聚焦透镜用于将所述激光器产生的激光聚焦于电力设备内部和/或表面待检测的物质；
[0011 ]所述第二聚焦透镜用于将所述等离子体产生的光汇聚到一点；
[0012]所述光纤用于将第二聚焦透镜汇聚的光传播到光探测器。
[0013]优选的，所述对探测到的光谱信号进行分析处理包括:分析光谱信号组成、分析光谱信号强度、分析等离子体温度、分析等离子体密度。
[0014]优选的，所述装置采用双脉冲激光诱导方式和/或通过对等离子体发射的光谱进行多次叠加增强检测限。
[0015]优选的，根据测量到的电力设备内部被测物质发出的单条光谱信号强度来判断设备运行情况，或根据两条或更多条特征光谱信号的相对强度来反映设备的运行情况。
[0016]优选的，在单次脉冲检测限不足情况下，对被测电力设备采用多次激光脉冲激发产生等离子体，对产生的等离子体发射光谱信号进行叠加，其叠加次数根据实际所需最小检测限进行确定。
[0017]优选的，所述电力设备为电力系统中发电、输电、变电、配电、用电中任一环节所使用的设备；
[0018]所述待检测物质包括电力设备内部或表面的固体、液体、气体或其混合物。
[0019]优选的:所述装置为便携式装置。
[0020]就本公开而言，本公开的在线监测装置可以应用于电力设备内部真空度的在线监测，电力设备内部放电特性的在线监测，电力设备内部或表面绝缘老化情况的测量，电力设备的成分深度剖析，电力设备内部温度的在线监测，电力GIS内SF6分解产物的在线监测，电力设备内气体溶解，电力变压器内微水测量等。
[0021 ]此外，本公开还进一步提出了:
[0022]—种对电力设备进行在线监测的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:
[0023]SlOO:通过激光器产生激光；
[0024]S200:利用所述激光来激发电力设备内部和/或表面待检测的物质以产生等离子体，所述等离子体能产生光谱信号；
[0025]S300:使用光探测器对所述光谱信号进行探测，并对探测到的光谱信号进行分析处理，以确定电力设备的物质成分和含量。
[0026]优选的，
[0027]所述步骤SlOO之后、步骤S200之前还还包括以下步骤:
[0028]SlOl:使用第一聚焦透镜将所述激光器产生的激光聚焦于电力设备内部或表面待检测的物质；
[0029]所述步骤S200之后、步骤S300之前还包括以下步骤:
[0030]S201:使用第二聚焦透镜将等离子体产生的光汇聚到一点；
[0031]S202:使用光纤将第二聚焦透镜所汇聚的光传播到光探测器。
[0032]也就是说，本公开揭示了一种电力设备的在线监测方法，并提供了相应的在线监测装置，以满足电力部门检修的需求。容易理解，本公开不仅仅限于技术背景所述的电力系统设备的在线监测，还可以用于其它电力设备的在线监测。
【附图说明】
[0033]为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本公开一个实施例提供的在线监测装置的结构示意图，其中包括激光器I，光探测器2，电力设备3;
[0035]图2为本公开一个实施例提供的在线监测装置的结构示意图，其中包括激光器I，光探测器2，电力设备3，第一聚焦透镜4，第二聚焦透镜5，光纤6;
[0036]图3为本公开一个实施例提供的在线监测装置的结构示意图，其中包括激光器I，光探测器2，真空灭弧室301，第一聚焦透镜4，第二聚焦透镜5，光纤6;
[0037]图4为本公开一个实施例用于真空断路器真空度在线监测中H光谱信号强度随气压变化曲线；
[0038]图5为本公开一个实施例提供的在线监测装置的结构示意图，其中