户外变电站站域空间六氟化硫气体的检测系统及方法与流程

1.本发明涉及六氟化硫气体的检测领域，具体涉及一种户外变电站站域空间六氟化硫气体的检测系统及方法。


背景技术：

2.六氟化硫气体是一种化学性质十分稳定的气体，对电的绝缘和开关消弧性能好，长期运行性能稳定且较少维护，占地面积少，是一种优良的绝缘材料，被广泛应用在电力输配和电子制造业。但是六氟化硫是一种典型的温室气体，它能够造成特定的长波辐射截留、反射，成为大气的保温层，造成环境升温，而且相对于二氧化碳在自然环境中的碳转变，它是一种难降解的物质，可对自然环境造成长期危害。六氟化硫具有窒息作用，其分解产物成分复杂毒性较大，能对电力行业的一线人员造成致命伤害。
3.现在，六氟化硫气体使用范围很广泛，使用量很大，随着社会进步和经济发展，六氟化硫气体的使用量将进一步加大，其环保性能、生产安全性受到了人们的广泛关注。在增压条件下，六氟化硫的绝缘消弧性能会更好，在电力系统中使用的六氟化硫气体都必须增压使用，当设备质量、安装工艺、密封材料老化这些因素造成了六氟化硫气体的泄漏事件，将破坏电力设备的安全运行环境，可能会造成巨大的安全生产事故和巨大的经济损失，同时造成的不良的社会影响，而且国际通行的碳排放规则也使温室气体的排放控制日趋严格。因此，对电力设施中使用的六氟化硫气体进行常态化监测，将是保护环境、保障安全生产、保护国家核心利益的有效手段。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种户外变电站站域空间六氟化硫气体的检测系统及方法，使用窄带宽单色激光进行微量气体的检测具有精度高，抗干扰能力强，与长光程气体池配合好的优点，对于稀薄气体组分的检测效果好。
5.本发明的技术方案：
6.一种户外变电站站域空间六氟化硫气体的检测系统，户外变电站内安装有六氟化硫电气设备，在六氟化硫电气设备四周布置有巡弋轨道，巡弋轨道上安装有巡弋采样车，在巡弋轨道终点处设置有检测设备室，在检测设备室内安装有赫利奥特长光程气体池式检测系统，在巡弋采样车上安装有用以采集六氟化硫气体的空气采集及增压系统。
7.所述空气采集及增压系统包括空气采样头，空气采样头连接粗滤器将采集的空气进行初步过滤，粗滤器连接精滤器，精滤器连接到第一无油空压机，无油空压机连接除水器，除水器连接第一阀门，第一阀门的输出端分别连接第二阀门和节流干燥器，节流干燥器连接第三阀门，第三阀门连接第二无油空压机，第二无油空压机的进气端和出气端连接到第四阀门的两端，所述第二无油空压机连接到第五阀门，第五阀门连接到除氧器，除氧器连接到储气罐，储气罐连接第六阀门，储气罐的顶部还连接有冷却器。
8.所述空气采样头包括方便与管道连接的螺纹接头，在空气采样头上设置有采集通
道，采集通道的顶部开设有进气口，所述采集通道和进气口在空气采样头的端部形成便于采集多个方向空气的球面形。
9.所述赫利奥特长光程气体池式检测系统包括阀门a、阀门b，阀门b连接到空气过滤器，空气过滤器的输出端分别连接阀门c和阀门d，阀门c的输出端分别连接赫利奥特长光程气体池和阀门e，所述阀门d和阀门e连接到高纯氮气瓶，所述接赫利奥特长光程气体池连接阀门f。
10.所述赫利奥特长光程气体池包括窄线宽红外激光器，单光束红外光度计，气体池压力控制器，气体池温度控制系统，气体池旋转系统。
11.一种户外变电站站域空间六氟化硫气体的检测方法，包括以下具体步骤：
12.按照上述权利要求布置好户外变电站站域空间六氟化硫气体的检测系统；
13.控制巡弋采样车带动空气采集及增压系统围绕户外变电站内的六氟化硫电气设备周边进行空气采集；
14.进行空气采集的时候，打开第一阀门、第三阀门和第五阀门；
15.空气采集完成后巡弋采样车返回到检测设备室，关闭第一阀门、第三阀门和第五阀门，打开第六阀门对管道进行冲洗后关闭第六阀门，打开阀门e、阀门f对气体池充氮清洗，关闭阀门e，控制阀门f，检测系统调节气体池压力，预热和校准，开阀门b、阀门d冲洗管路；
16.将空气采集及增压系统的出气端连接到赫利奥特长光程气体池式检测系统的进气端，打开第六阀门，将采集的气体注入到赫利奥特长光程气体池式检测系统；
17.开阀门a排气冲洗管路，开阀门b、阀门c、阀门f冲洗管路，开阀门b、阀门c对气体池进样，关闭阀门c，控制阀门f调压、控温、预备检测，开阀门b、阀门d对采样系统充氮，系统检测六氟化硫气体；
18.检测完毕，开阀e、阀f对气体池充氮清洗。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：在完成样本收集后，装置可以运载采集器到达检测设备室，利用与检测设备配套的对接设备传送样品，使样品无污染地被检测设备采集，多方向性的空气集气头，无死角收集附近三维空间内的气体，可避免一定程度上的单一指向性造成的主观取样误差，赫利奥特长光程气体池能增加有效光程，并能使样气保持在工作压力，各反射面独立工作而互不干扰，检测精度高。通过控制系统温度，并使样气在气体池中极均匀分布，能提高目标物质检测限。窄线宽红外激光器，其光谱谱线宽度窄，光谱能量集中，配合单波长红外光度计，检测红外光谱在气体池中的透过率，能够有效检测极低浓度组分。
附图说明
20.图1是本发明的总体系统框图。
21.图2是本发明的空气采集及增压系统框图。
22.图3是本发明的空气采样头结构示意图。
23.图4是本发明的赫利奥特长光程气体池式检测系统框图。
24.图5是本发明的气体池旋转系统图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.请参阅图1
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图5，本发明提供一种技术方案：
27.一种户外变电站站域空间六氟化硫气体的检测系统，户外变电站1内安装有六氟化硫电气设备2，在六氟化硫电气设备2四周布置有巡弋轨道3，巡弋轨道3上安装有巡弋采样车4，在巡弋轨道3终点处设置有检测设备室5，在检测设备室5内安装有赫利奥特长光程气体池式检测系统6，在巡弋采样车4上安装有用以采集六氟化硫气体的空气采集及增压系统7。
28.在站内设置检测装置巡逻路径，使空气采集装置能够在站内设备区中巡弋采样。并且，在完成样本收集后，装置可以运载采集器到达检测设备室，利用与检测设备配套的对接设备传送样品，使样品无污染地被检测设备采集。
29.所述空气采集及增压系统7包括空气采样头700，空气采样头700连接粗滤器701将采集的空气进行初步过滤，粗滤器701连接精滤器702，精滤器702连接到第一无油空压机703，无油空压机703连接除水器704，除水器704连接第一阀门705，第一阀门705的输出端分别连接第二阀门706和节流干燥器707，节流干燥器707连接第三阀门708，第三阀门708连接第二无油空压机710，第二无油空压机710的进气端和出气端连接到第四阀门709的两端，所述第二无油空压机710连接到第五阀门711，第五阀门711连接到除氧器712，除氧器712连接到储气罐713，储气罐713连接第六阀门715，储气罐713的顶部还连接有冷却器714。
30.无油增压泵，系统采气动力，增加气体池中的空气密度，将空气中的微量六氟化硫气体富集化，从而增强检测的灵敏度。
31.空气过滤器，多重过滤空气，截留空气中的颗粒物，提高进入气体池中的空气洁净度，以保持反光部件的洁净度，提高信噪比。
32.空气干燥系统，对取样气体进行除湿，使其水分含量降至足够低。
33.除氧器：除去空气中的氧成分，减少检测噪声。
34.空气冷却器，对增压后的气体进行降温处理，控制气体池中的气体温度。
35.所述空气采样头700包括方便与管道连接的螺纹接头716，在空气采样头700上设置有采集通道717，采集通道717的顶部开设有进气口718，所述采集通道717和进气口718在空气采样头700的端部形成便于采集多个方向空气的球面形。多方向性的空气集气头，无死角收集附近三维空间内的气体，可避免一定程度上的单一指向性造成的主观取样误差。同时，在不增加取气头体积的前提下，可通过调节气孔孔径来达到增加取气范围的效果。
36.所述赫利奥特长光程气体池式检测系统6包括阀门a、阀门b，阀门b连接到空气过滤器，空气过滤器的输出端分别连接阀门c和阀门d，阀门c的输出端分别连接赫利奥特长光程气体池和阀门e，所述阀门d和阀门e连接到高纯氮气瓶，所述接赫利奥特长光程气体池连接阀门f。
37.所述赫利奥特长光程气体池包括窄线宽红外激光器，单光束红外光度计，气体池压力控制器，气体池温度控制系统，气体池旋转系统。
38.赫利奥特气体吸收池使窄线宽红外激光信号避免干涉噪声，信号干扰小，体积相较于怀特式吸收池更小。同时，吸收池为承压和温控部件，通过气泵吸气并充气进入吸收池，通过压力调节机构和温度控制器件控制吸收池中样气的气体状态。其中：
39.赫利奥特长光程气体池能增加有效光程，并能使样气保持在工作压力，各反射面独立工作而互不干扰，检测精度高。通过控制系统温度，并使样气在气体池中极均匀分布，能提高目标物质检测限。
40.窄线宽红外激光器，其光谱谱线宽度窄，光谱能量集中，配合单波长红外光度计，检测红外光谱在气体池中的透过率，能够有效检测极低浓度组分。
41.气体池压力控制器，通过一个压力探头检测气体池的气压，可控制无油增压泵的工作和气体池的进气出气电磁阀来调节被测气体的气压。
42.气体池温度控制系统，处于气体池中心位置，在气体池中的部分有换热鳍片增加换热效率。
43.气体池旋转系统，使气体池旋转，利用气体的粘滞性带动池内气体运动，起到将池内气体充分混合的效果。
44.一种户外变电站站域空间六氟化硫气体的检测方法，包括以下具体步骤：
45.按照上述布置好户外变电站站域空间六氟化硫气体的检测系统；
46.控制巡弋采样车4带动空气采集及增压系统7围绕户外变电站1内的六氟化硫电气设备2周边进行空气采集；
47.进行空气采集的时候，打开第一阀门705、第三阀门708和第五阀门711；
48.空气采集完成后巡弋采样车4返回到检测设备室5，关闭第一阀门705、第三阀门708和第五阀门711，打开第六阀门715对管道进行冲洗后关闭第六阀门715，打开阀门e、阀门f对气体池充氮清洗，关闭阀门e，控制阀门f，检测系统调节气体池压力，预热和校准，开阀门b、阀门d冲洗管路；
49.将空气采集及增压系统7的出气端连接到赫利奥特长光程气体池式检测系统6的进气端，打开第六阀门715，将采集的气体注入到赫利奥特长光程气体池式检测系统6；
50.开阀门a排气冲洗管路，开阀门b、阀门c、阀门f冲洗管路，开阀门b、阀门c对气体池进样，关闭阀门c，控制阀门f调压、控温、预备检测，开阀门b、阀门d对采样系统充氮，系统检测六氟化硫气体；
51.检测完毕，开阀e、阀f对气体池充氮清洗。
52.针对六氟化硫气体相关的监测手段多种多样，对空气中六氟化硫的定性和定量监测手段存在敏感度低、误报率高、设备庞大、数据上传局限大等不足，红外检测方法首先具有非接触优势，使用自由度较大；利用所检测的红外波长光束被气体物质选择性吸收，比较红外光束穿透气体前后的强度变化，从而获得气体浓度的方法。使用窄带宽单色激光进行微量气体的检测具有精度高，抗干扰能力强，与长光程气体池配合好的优点，对于稀薄气体组分的检测效果好。
53.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。