基于气体法的高压开关柜局部放电在线监测装置的制作方法

本发明涉及电气技术领域，具体涉及基于气体法的高压开关柜局部放电在线监测。

背景技术：

sf6气体具有良好的绝缘性能和灭弧性能，以sf6为绝缘介质的气体绝缘高压开关设备已逐渐成为城市电网和超/特高压输电系统中的主要装备，其安全可靠运行保障了大中城市供电可靠性。然而，由于sf6气体绝缘电气设备在生产及使用过程中，极易出现毛刺、金属颗粒物等绝缘缺陷，这些缺陷进一步将导致开关设备内部产生局部放电，局部放电会使sf6发生分解反应，生成一系列的低氟硫化物。这些低氟硫化物进一步与gis中的微h2o、微o2以及有机物等杂质反应，将生成如so2f2、sof2、so2等特征分解组分，分解组分将加速绝缘老化，加剧局部放电过程，最终给设备整体的安全可靠性能带来严重威胁。而对于空气，绝缘高压开关设备局部放电将使开关柜内部空气中o2电离成o3。

技术实现要素：

为此本发明提出一种基于气体法的高压开关柜局部放电在线监测装置，可以根据绝缘气体的分解物含量判断局部放电是否发生及发生的程度，为高压开关设备局部放电监测提供一种简易而有效的方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于气体法的高压开关柜局部放电在线监测装置，包括阀门、微量泵单元、紫外荧光检测传感器单元、微处理器单元、o3传感器单元、通信接口单元、电源单元、显示单元和按键单元；

所述阀门的进气口与高压开关设备绝缘气室连接，出气口与微量泵单元的进气口连接；所述微量泵单元的输出端与紫外荧光检测传感器单元的输入端连接；所述紫外荧光检测传感器单元的信号输出端与微处理器单元的对应i/o口连接；所述阀门、微量泵单元的控制端与微处理器单元的对应输出端i/o口连接，由微处理器单元对其进行控制；所述o3传感器单元的输出端与微处理器单元的对应i/o口连接；所述通信接口单元的输入端与微处理器单元的对应通信接口连接；所述电源单元的输出端与微处理器单元的对应电源接口连接；所述显示单元的输入端与微处理器单元的对应输出端i/o口连接；所述按键单元的输出端与微处理器单元的对应输入端i/o口连接；

所述紫外荧光检测传感器单元包括深紫外氘灯光源、氘灯滤光片、光源准直镜、气室、测量滤光片、测量准直镜和光子计数器；所述深紫外氘灯光源发出的光源透过氘灯滤光片和光源准直镜进入气室，所述测量滤光片和测量准直镜用于会聚进入气室的光源，所述光子计数探头垂直于气室，用于接收进入气室的荧光，并对气室内的光子进行计数获得so2气体浓度。

进一步的，所述深紫外氘灯光源输出波长190-230nm范围内的紫外光谱。

进一步的，所述氘灯滤光片和测量滤光片均为石英透镜。

进一步的，所述微量泵单元用于对待监测开关柜气室内的sf6气体进行不断循环，以获取真实的sf6分解物so2的气体浓度。

进一步的，所述o3传感器单元采用mq131气体传感器，测量浓度范围为10-1000ppb。

进一步的，所述显示单元用于显示气体浓度及对应局部放电程度。

进一步的，所述微处理器单元采用stm32系列微处理器，用于根据紫外荧光检测传感器单元采集的sf6分解物so2气体浓度及浓度变化率，或根据o3传感器单元采集的o3浓度及变化率与局部放电程度的对应，获取开关柜局部放电程度信息。

进一步的，所述通信接口单元用于连接外部设备，所述微处理器单元还用于当放电程度超标时，通过通信接口单元发送远程报警信息。

本发明的有益效果如下：

1)利用紫外荧光检测传感器定量检测sf6分解物so2对应的荧光强度，根据so2气体的浓度与其激发的荧光之间存在良好的线性关系，不同浓度下so2的荧光强度不同，进而实现对sf6分解物so2浓度的检测。

2)根据sf6分解物so2浓度高低及突变率，进而实现气体绝缘封闭式高压开关设备内部局部放电程度的间接检测。

3)对于空气绝缘高压开关设备，可以根据开关柜内部由于局部放电使开关柜内部空气中o2电离成o3，依据o3含量及突变率，进而实现空气绝缘高压开关设备内部局部放电程度的间接检测。

4)紫外荧光检测传感器采用深紫外氘灯光源，可输出波长190-400nm范围内的稳定紫外光谱，本发明激发波长选择在190-230nm吸收区。

附图说明

图1为本发明的高压开关柜局部放电在线监测装置实施例的单元组成及连接关系示意图。

图2为本发明的高压开关柜局部放电在线监测装置实施例中紫外荧光检测传感器单元的结构示意图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例提供了一种基于气体法的高压开关柜局部放电在线监测装置，如图1所示，其包括阀门、微量泵单元、紫外荧光检测传感器单元、微处理器单元、o3传感器单元、通信接口单元、电源单元、显示单元和按键单元。

其中，阀门的进气口与高压开关设备绝缘气室连接，出气口与微量泵单元的进气口连接；微量泵单元的输出端与紫外荧光检测传感器单元的输入端连接；紫外荧光检测传感器单元的信号输出端与微处理器单元的对应i/o口连接；阀门、微量泵单元的控制端与微处理器单元的对应输出端i/o口连接，由微处理器单元对其进行控制；o3传感器单元的输出端与微处理器单元的对应i/o口连接；通信接口单元的输入端与微处理器单元的对应通信接口连接；电源单元的输出端与微处理器单元的对应电源接口连接；显示单元的输入端与微处理器单元的对应输出端i/o口连接；按键单元的输出端与微处理器单元的对应输入端i/o口连接。

具体的，如图2所示，紫外荧光检测传感器单元包括深紫外氘灯光源、氘灯滤光片、光源准直镜、气室、测量滤光片、测量准直镜和光子计数器；深紫外氘灯光源发出的光源透过氘灯滤光片和光源准直镜进入气室，测量滤光片和测量准直镜用于会聚进入气室的光源，所述光子计数探头垂直于气室，用于接收进入气室的荧光，并对气室内的光子进行计数获得so2气体浓度。

作为优选实施方案，本实施例中，深紫外氘灯光源输出波长190-230nm范围内的紫外光谱。

作为优选实施方案，本实施例中，氘灯滤光片和测量滤光片均为石英透镜。

作为优选实施方案，本实施例中，微量泵单元用于对待监测开关柜气室内的sf6气体进行不断循环，以获取真实的sf6分解物so2的气体浓度。

作为优选实施方案，本实施例中，o3传感器单元采用mq131气体传感器，测量浓度范围为10-1000ppb。

作为优选实施方案，本实施例中，显示单元用于显示气体浓度及对应局部放电程度。

作为优选实施方案，本实施例中，微处理器单元采用stm32系列微处理器，用于根据紫外荧光检测传感器单元采集的sf6分解物so2气体浓度及浓度变化率，或根据o3传感器单元采集的o3浓度及变化率与局部放电程度的对应，获取开关柜局部放电程度信息。

作为优选实施方案，本实施例中，通信接口单元用于连接外部设备，从而当放电程度超标时，微处理器单元可通过通信接口单元发送远程报警信息。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。