一种SF6分解气体测量方法及装置与流程

一种sf6分解气体测量方法及装置
技术领域
1.本发明涉及sf6分解气体检测技术领域，尤其涉及一种sf6分解气体测量方法及装置。


背景技术：

2.sf6(六氟化硫)充气类电气设备具有结构紧凑、电气性能稳定、灭弧能力强和运行安全可靠等优点，现已被广泛地应用于超特高压电力系统中。当sf6充气类电气设备发生隐患或故障时，设备内部的局部放电或者过热使sf6气体发生分解并生成多种分解产物，如so2、h2s、cs2,附加产物有co等。通过对反应生成的sf6气体分解产物进行定性定量分析，可以推断出电气设备潜在的绝缘隐患或者故障，对保障设备和电网的稳定运行具有重要意义，因此定期对sf6的分解物进行检测来确认sf6的状态，成为电力安全生产的一项重要的例行性工作。根据国家电网企业标准q/gdw 1168-2013《输变电设备状态检修试验规程》及中国南方电网《电力设备预防性试验规程》q/csg114002-2011，需要被检测的sf6分解产物主要有so2、h2s、co等。
3.目前，sf6分解气体现场检测主要以电化学气体传感器为主，实验室检测以气相色谱法为主。电化学气体传感器的主要优点是气体检测的响应速度快和灵敏度高，且能够在现场进行在线连续检测，实现故障快速定位及判断。但是，电化学气体传感器检测气体选择性较差，存在交叉干扰现象，且对部分传感器寿命短，检测结果易受环境温湿度的影响。而气相色谱法所使用的光谱分析气体测量装置，在对sf6分解气体分解产物进行检测时，各分解气体产物之间的浓度在测量时会产生相互干扰，定量检测比较困难，影响气体的检测精度。如对h2s进行检测时，so2的浓度测定值会对h2s的浓度测定值产生干扰，存在h2s的浓度检测相对比较困难。


技术实现要素：

4.有鉴于此，为了解决光谱分析气体测量装置在对sf6分解气体分解产物浓度检测时相互之间产生干扰影响气体的检测精度的问题，本发明的实施例提供了一种sf6分解气体测量方法及装置。
5.本发明的实施例提供一种sf6分解气体测量方法，包括以下步骤：
6.s1、通过光谱分析气体测量装置测得sf6分解气体中h2s浓度测定值、so2浓度测定值和co浓度测定值；
7.s2、根据所述so2浓度测定值按照so2浓度对h2s浓度的修正公式对h2s浓度测定值进行修正，得到h2s浓度真实值；
8.s3、根据所述h2s浓度测定值按照h2s浓度对so2浓度的修正公式对so2浓度测定值进行修正，得到so2浓度真实值；
9.s4、将co浓度测定值作为co浓度真实值。
10.进一步地，所述步骤s2中so2浓度对h2s浓度的修正公式、以及所述步骤s3中h2s浓
度对so2浓度的修正公式按照以下方法获得：
11.a1、分次对光谱分析气体测量装置输入不同浓度的标准气体，所述标准气体包括so2、h2s和空白气体中的至少一种，测得各种浓度标准气体对应的so2的浓度测定值和h2s的浓度测定值；
12.a2、根据标准气体中h2s浓度真实值、so2的浓度测定值和h2s的浓度测定值计算出so2浓度对h2s浓度的修正公式；
13.a3、根据标准气体中so2浓度真实值、h2s的浓度测定值和so2的浓度测定值计算出h2s浓度对so2浓度的修正公式。
14.进一步地，所述步骤a2中so2浓度对h2s浓度的修正公式为ch2s_1＝b1*cso2_0+b2*ch2s_0+b3*cso2_0*cso2_0+b4*cso2_0*ch2s_0+b5*ch2s_0*ch2s_0，其中ch2s_1为h2s气体的浓度修正值，ch2s_0为h2s气体的浓度测定值，cso2_0为so2气体的浓度测定值，b1～b5为so2浓度对h2s浓度的干扰系数。
15.进一步地，所述步骤a3中h2s浓度对so2浓度的修正公式为cso2_1＝a1*cso2_0+a2*ch2s_0+a3*cso2_0*cso2_0+a4*cso2_0*ch2s_0+a5*ch2s_0*ch2s_0，其中cso2_1为so2气体的浓度修正值，ch2s_0为h2s气体的浓度测定值，cso2_0为so2气体的浓度测定值，a1～a5为h2s浓度对so2浓度的干扰系数。
16.进一步地，所述空白气体为氮气或惰性气体。
17.进一步地，所述步骤a1中通入标准气体的种类包括空白气体、空白气体+so2、so2、空白气体+h2s、h2s、so2+h2s。
18.进一步地，所述步骤s1具体包括所述光谱分析气体测量装置通过紫外光谱分析模块测得h2s浓度测定值、so2浓度测定值，所述光谱分析气体测量装置通过红外光谱分析模块测得co浓度测定值。
19.进一步地，所述步骤s1之前还包括：
20.通过多次采样，获得多个sf6分解气体样本；
21.通过可溯源设备对所述多个sf6分解气体样本进行扫描，以获得所述多个sf6分解气体样本中的成分及各成分对应的浓度值；
22.根据所述多个sf6分解气体样本中的成分及各成分对应的浓度值，确定各成分的红外光谱测量波长及紫外光谱测量波长。
23.另外基于上述sf6分解气体测量方法，本发明的实施例还提供了一种sf6分解气体测量装置，包括：
24.用于输送sf6分解气体的气体流道；
25.设置于所述气体流道上的红外光谱分析模块，用于对所述sf6分解气体进行检测分析获得co的浓度测定值；
26.设置于所述气体流道上的紫外光谱分析模块，用于对所述sf6分解气体进行检测分析获得so2的浓度测定值和h2s的浓度测定值；
27.以及处理器，其存储有h2s浓度对so2浓度的修正公式、以及h2s浓度对so2浓度的修正公式，所述处理器用于根据h2s浓度对so2浓度的修正公式对so2气体的浓度测定值进行修正，计算出sf6分解气体so2气体的浓度修正值、以及根据so2浓度对h2s浓度的修正公式对h2s气体的浓度测定值进行修正，计算出sf6分解气体中h2s气体的浓度修正值。
28.本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种sf6分解气体测量方法及装置，在对sf6分解气体检测时可有效消除so2的浓度测定值会对h2s的浓度测定值产生的干扰，实现对h2s的浓度准确、快速的测量；另外该装置通过紫外光谱分析检测so2和h2s浓度、同时通过红外光谱分析检测co浓度，通过一个装置，可以实现多个组分的测量，并且有效消除有效消除干扰组分的干扰，实现快速测量的同时，保证了测量结果的准确性；功能齐全，结构紧凑，整个装置体积适中、轻便易携带，适用于现场及实验室测量。
附图说明
29.图1是本发明一种sf6分解气体测量方法的流程图；
30.图2是本发明一种sf6分解气体测量方法的验证结果图；
31.图3是本发明一种sf6分解气体测量装置的结构图。
32.图中：1-红外光谱分析模块、2-紫外光谱分析模块、3-电路板、4-空气调零口、5-流量计、6-三通电磁阀、7-气泵、8-泄压阀、9-进气口、10-出气口。
具体实施方式
33.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的较优的一个，旨在提供对本发明的基本了解，但并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。
34.在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接；可以是机械连接,也可以是电连接；可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.请参考图1，本发明的实施例提供了一种sf6分解气体测量方法，应用于sf6分解气体浓度检测时消除sf6分解气体产物相互之间的影响。
36.首先对sf6分解气体浓度进行分析研究，对sf6分解气体各组分之间的相互干扰进行测定，确定sf6分解气体各组分之间是否存在干扰关系，作为后续对测量浓度进行修正的基础。
37.sf6分解气体主要包括so2、h2s、co，因此分别对光谱分析气体测量装置输入不同浓度的so2、h2s、co标准气体，每次输入的一种标准气体的浓度已知，通过观察其测得的so2、h2s、co浓度值。输入的标准气体浓度及测量结果如下表1所示，由表1中可以看出so2浓度对h2s浓度存在较大干扰，h2s浓度对so2浓度干扰较小，co浓度与h2s浓度和so2浓度之间基本无干扰。
38.表1标准气体浓度及测量结果比对表
350％so2+50％n2480％so2+20％n25100％so2620％h2s+80％n2750％h2s+50％n2880％h2s+20％n29100％h2s1080％so2+20％h2s1150％so2+50％h2s1280％so2+20％h2s
44.然后通过上述12点标定数据，分别求解so2浓度对h2s浓度的修正公式、以及h2s浓度对so2浓度的修正公式。也就是
45.a2、根据标准气体中h2s浓度真实值、so2的浓度测定值和h2s的浓度测定值计算出so2浓度对h2s浓度的修正公式。
46.a3、根据标准气体中so2浓度真实值、h2s的浓度测定值和so2的浓度测定值计算出h2s浓度对so2浓度的修正公式。
47.如本实施例中so2浓度对h2s浓度的修正公式为ch2s_1＝b1*cso2_0+b2*ch2s_0+b3*cso2_0*cso2_0+b4*cso2_0*ch2s_0+b5*ch2s_0*ch2s_0，其中ch2s_1为h2s气体的浓度修正值，ch2s_0为h2s气体的浓度测定值，cso2_0为so2气体的浓度测定值，b1～b5为so2浓度对h2s浓度的干扰系数，该干扰系数由多组标准气体中h2s浓度真实值、so2的浓度测定值和h2s的浓度测定值计算获得。
48.同时本实施例中h2s浓度对so2浓度的修正公式为cso2_1＝a1*cso2_0+a2*ch2s_0+a3*cso2_0*cso2_0+a4*cso2_0*ch2s_0+a5*ch2s_0*ch2s_0，其中cso2_1为so2气体的浓度修正值，ch2s_0为h2s气体的浓度测定值，cso2_0为so2气体的浓度测定值，a1～a5为h2s浓度对so2浓度的干扰系数，该干扰系数由多组标准气体中so2浓度真实值、h2s的浓度测定值和so2的浓度测定值计算获得。
49.然后对sf6分解气体进行测量和修正以获得准确的各成分浓度数据，具体如下：
50.s1、对所述光谱分析气体测量装置输入sf6分解气体，通过光谱分析气体测量装置测得sf6分解气体中h2s浓度测定值、so2浓度测定值和co浓度测定值。
51.所述步骤s1中所述光谱分析气体测量装置通过紫外光谱分析模块测得h2s浓度测定值、so2浓度测定值，所述光谱分析气体测量装置通过红外光谱分析模块测得co浓度测定值。
52.进一步地，所述步骤s1之前，所述紫外光谱分析模块测量气体浓度的紫外光波长、以及所述红外光谱分析模块测量气体浓度的红外光波长按照以下方法确定：
53.通过多次采样，获得多个sf6分解气体样本；
54.通过可溯源设备对所述多个sf6分解气体样本进行扫描，以获得所述多个sf6分解气体样本中的成分及各成分对应的浓度值；
55.根据所述多个sf6分解气体样本中的成分及各成分对应的浓度值，确定各成分的红外光谱测量波长及紫外光谱测量波长。
56.这样选择最适当的红外光谱测量波长及紫外光谱测量波长，以提高h2s浓度测定值、so2浓度测定值和co浓度测定值的测量精度，进而提高sf6分解气体的测量精度。
57.s2、根据所述so2浓度测定值按照so2浓度对h2s浓度的修正公式对h2s浓度测定值进行修正，得到h2s浓度真实值；
58.s3、根据所述h2s浓度测定值按照h2s浓度对so2浓度的修正公式对so2浓度测定值进行修正，得到so2浓度真实值；
59.s4、将co浓度测定值作为co浓度真实值。
60.本实施还对上述sf6分解气体测量方法进行了试验验证，具体是对so2对h2s的干扰修正效果进行了验证。具体的，同时对光谱分析气体测量装置通入so2和h2s组成的混合气体，保持通入h2s的浓度不变，不断改变通入so2的浓度，试验结果如图2所示，图中线条a表示so2的实际浓度值、线条b表示h2s的浓度修正值，由图中可以看出，通过上述sf6分解气体测量方法的干扰修正，将干扰控制在了5ppm以内，解决了so2对h2s的干扰问题。
61.上述sf6分解气体测量方法为了实现对co浓度的测量，还包括所述光谱分析气体测量装置通过红外光谱分析检测sf6分解气体中co的浓度测定值，由于co的浓度在测量时基本不会受到干扰，因此co的浓度测定值即为真实浓度值。
62.如图3所示，基于上述sf6分解气体测量方法，本发明的实施例还提供了一种sf6分解气体测量装置，包括气体流道、红外光谱分析模块1、紫外光谱分析模块2、光谱仪3和处理器。
63.其中所述气体流道为管路，具体为氟橡胶管，所述管路用于接收待测的sf6分解气体。
64.所述红外光谱分析模块1和所述紫外光谱分析模块2分别串接于所述气体流道上。所述红外光谱分析模块1和所述紫外光谱分析模块2均由气室和光谱仪组成。sf6分解气体先后流过所述红外光谱分析模块1的气室和所述紫外光谱分析模块2的气室。本实施例中，所述气体流道上设有依次连接的进气口9、泄压阀8、三通电磁阀6、流量计5、红外光谱分析模块1、紫外光谱分析模块2和出气口10，sf6分解气体由所述进气口9流入，然后先后流过红外光谱分析模块1、紫外光谱分析模块2。并且所述三通电磁阀6还依次连接气泵7和空气调零口4，用于对所述气体流道调零。
65.在所述红外光谱分析模块1的气室内在红外光的作用下，检测前、后气室中的气体发生膨胀，由于存在膨胀差异，会导致前、后气室之间产生微小的流量，所述光谱仪3检测到该流量后，会产生交流电压信号，经信号处理及输出系统后得到co的浓度测定值，所述紫外光谱分析模块2，基于紫外差分吸收光谱分析方法，测定得到so2的浓度测定值和h2s的浓度测定值。
66.以及处理器，所述处理器为微处理器，设置于所述电路板3上，所述处理器连接所述红外光谱分析模块1和紫外光谱分析模块2，并且所述处理器上预先存储有h2s浓度对so2浓度的修正公式、以及h2s浓度对so2浓度的修正公式。在所述处理器获取so2的浓度测定值和h2s的浓度测定值后，用于根据h2s浓度对so2浓度的修正公式对so2气体的浓度测定值进行修正，计算出sf6分解气体so2气体的浓度修正值、以及根据so2浓度对h2s浓度的修正公式对h2s气体的浓度测定值进行修正，计算出sf6分解气体中h2s气体的浓度修正值。so2气体的浓度修正值和h2s气体的浓度修正值即为sf6分解气体中so2气体和h2s气体的真实浓度值。
67.在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解的是，它们是相对的概念，可以根据使用、放置的不同方式而相应地变化，所述方位词的使用不应限制本技术请求保护的范围。
68.在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
69.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。