[發明專利]SF6絕緣高壓電氣設備氣體成分在線監測裝置及監測方法

在審

• 申請號: 201710785771.X
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107796784A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 李程啟;白德盟;陳玉峰;楊祎;林穎;徐冉;秦佳峰;李露露
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01R31/12
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明屬于SF6絕緣高壓電氣設備氣體成分在線監測領域，尤其涉及一種SF6絕緣高壓電氣設備氣體成分在線監測裝置及監測方法。

背景技術

SF6氣體作為優良的絕緣介質和滅弧介質，自身非常穩定，不易分解，在GIS設備、SF6斷路器等電氣設備中獲得了廣泛應用，但是在電氣設備電弧、火花、局部放電或者高溫等環境下，SF6氣體有可能分解從而影響其滅弧和絕緣性能，因此，SF6氣體成分監測對于電氣設備穩定運行至關重要。

準確的分析以SF6為絕緣介質的設備SF6新分解出的雜質氣體成分和含量，有利于判定設備出現的故障類型，預估設備的生命周期，計算SF6絕緣氣體更換的周期。對SF6氣體的純度進行監測可以直接判斷SF6絕緣電氣設備當前的絕緣狀況，以及判斷運行時間很長的SF6絕緣電氣設備是否需要維修或者更換SF6絕緣氣體。同時，根據SF6的分解產物種類及含量，可以判斷SF6絕緣電氣設備已發生的故障類型、以及潛在的故障隱患。

目前對SF6氣體純度和成分的監測主要采用兩種形式：

一是實驗室測量的方法，通過電氣設備的補氣口抽少量的SF6氣體，然后在實驗室進行分析，此種方法的缺陷為：(1)不能用于設備在線監測；(2)由于SF6分解出的氣體或者離子在一定時間內可能互相發生反應，或者被設備的其他物質部件吸附，氣體成分會發生比較大的變化，實驗室測試方案需要有取樣，運輸，然后測試的一個時間比較長的過程，所以測試的氣體是經過分解成分互相反應或者被氣體物質吸收后的氣體，并不能準確完全反應氣體分解的實際情況，難以準確定位以SF6為絕緣介質的設備可能發生的故障和預估設備壽命，以及SF6更換時間。

二是電化學在線傳感器測量分析SF6氣體成分，但此種方法由于傳感器測試氣體含量具有單一性，僅能監測少量氣體成分，裝置穩定性、測量準確性較差，無法全面分析可能發生的故障類型。另外，目前主要的設備都是采用等待氣體擴散的方式進行采樣，由于氣體自動擴散需要較長時間，也不能準確測量SF6氣體分解物的含量。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明實施例的第一方面提供了一種SF6絕緣高壓電氣設備氣體成分在線監測裝置，其能夠準確快速地測量SF6氣體分解物的含量。

本發明實施例第一方面提供的一種SF6絕緣高壓電氣設備氣體成分在線監測裝置，包括：

激光器，其用于輸出任一指定波長的激光信號；當前指定波長的激光信號經分光鏡分成兩路激光信號，其中，第一路激光信號傳送至與標準氣體參考室并輸出參考光信號，標準氣體參考室內存儲有標準氣體，標準氣體參考室內存儲有SF6標準氣體；第二路激光信號傳送至儲氣池并輸出測量光信號，儲氣池內存儲含有SF6標準氣體的待測混合氣體；所述參考光信號和測量光信號分別經相應光強傳感器和信號調理模塊均傳送至微處理器；所述微處理器被配置為：

在儲氣池內的溫度及壓力恒定不變的條件下，根據吸光度等于入射光強與透射光強比值的常對數的關系，分別計算出標準氣體的吸光度A_標和待測混合氣體的總吸光度A_總，進而根據A_總與A_標作差，得到待測混合氣體中與當前指定波長相等的氣體成分的吸光度A₁；

再利用吸光度等于吸光系數、氣體厚度與氣體濃度三者的乘積，進而得到待測混合氣體中與當前指定波長相等的氣體成分的濃度，最終得到待測混合氣體中所有氣體成分及濃度。

具體地，吸光度(absorbance)：是指光線通過溶液或某一物質前的入射光強度與該光線通過溶液或其他物質后的透射光強度比值的以10為底的對數。

A_標＝lg(I_in標/I_out標)；

A_總＝lg(I_in總/I_out總)；

其中，I_in標、I_out標、I_in總、I_out總分別為標準氣體的入射光強、標準氣體的透射光強、待測混合氣體的總入射光強、待測混合氣體的的總透射光強，這些參數均可采用光強傳感器獲得。

另外，A₁＝a₁*b₁*c₁；

其中，A₁為待測混合氣體中與當前指定波長相等的氣體成分的吸光度；