一种SF6分解气体在线检测系统及其检测方法与流程

一种sf6分解气体在线检测系统及其检测方法
1.本发明涉及高压电气设备在线监测技术领域，尤其涉及一种sf6分解气体在线检测系统及其检测方法。


背景技术：

2.sf6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。在实际的气体绝缘组合电器(gis)设备中，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。在实际的气体绝缘组合电器(gis)设备中sf6气体含有微量的空气、水分和矿物油等杂质，这些杂质参与反应生成稳定的分解物，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。
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。但是电化学传感器可检测的sf6气体分解产物组分较少，目前市场上技术成熟的主要有so2、h2s和hf传感器，对sof2、sof4、cf4、co 等气体组分无法进行检测。同时，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。而气相色谱仪能够同时检测多种气体分解产物，但其存在对so2检测相对比较困难。同时，色谱进样的特性决定了该方法检测时间较长，且气相色谱技术对环境要求高，无法做到在线连续监测，通常多应用于实验室的测试分析，不适合对现场设备进行在线检测。


技术实现要素：

4.有鉴于此，提高sf6分解气中h2s、so2、co检测的便捷性并实现sf6分解气的在线检测功能。本发明提供一种sf6分解气体在线检测系统，包括紫外光源、红外光源、光谱仪、红外光探测器以及两气室箱；
5.两气室箱均连接于gis设备上，且均与gis设备连通，两气室箱内均充满待检测气体；
6.每一气室箱上设有两光纤连接座，两气室箱分别为红外气室箱和紫外气室箱；
7.所述红外探测气室箱上的两光纤连接座分别与所述红外光源和所述红外光探测器通过光纤相连；
8.所述紫外探测气室箱上的两光纤连接座分别与所述紫外光源和所述光谱仪通过光纤相连；
9.所述红外光源用于向红外气室箱内发射红外探测光，并使红外探测光穿过红外气室箱内的待探测气体后经过光纤到达红外光探测器，所述红外光探测器用于获得探测信号，从而根据探测信号计算出待探测气体中co浓度；
10.所述紫外光源用于向紫外气室箱内发射紫外探测光，并使紫外探测光穿过红外气室箱内的待探测气体后经过光纤到达光谱仪内，所述光谱仪用于分析穿过待探测气体后的
紫外光源差分吸收光谱，从而计算出待探测气体中h2s及so2浓度。
11.进一步地，两所述气室箱均为矩形体结构的中空箱体。
12.进一步地，每一所述气室箱端部设有连接座，所述气室箱通过所述连接座连接于所述gis设备上。
13.进一步地，每一所述气室箱端部设有安装座，安装座和所述连接座分别位于所述气室箱的两端，所述光纤连接座均安装于所述安装座上，每一所述连接座上设有一反射镜。
14.进一步地，连接所述红外光探测和所述红外探测气室箱的光纤上还设有一滤光气室，所述滤光气室内填充有sf6气体。
15.进一步地，该系统还包括一控制单元，所述控制单元同时与紫外光源、红外光源、光谱仪以及红外光探测器相连，所述控制单元用于实时获取红外光探测器和光谱仪的检测结果，并将其发送至接受端。
16.本发明还提供一种上述sf6分解气体在线检测系统的检测方法，该方法用于检测sf6分解气体中h2s及so2浓度，该方法包括如下步骤：
17.s1：建立h2s和so2气体浓度与差分吸收光谱反演对照模型；
18.s2：开启gis设备上的气嘴阀门，使gis设备与紫外探测气室箱连通，紫外探测气室内充满待检测气体；
19.s3：开启紫外光源，紫外光源通过一光纤向紫外探测气室内发射紫外探照光，紫外探照光进入紫外探测气室后被反射镜反射回另一光纤，并通过该光纤进入光谱仪；
20.s4：光谱仪分析出差分吸收光谱，控制单元根据差分吸收光谱，反演出so2 和h2s气体浓度，并将反演结果发送至接受端。
21.本发明还提供一种基于上述的sf6分解气体在线检测系统的另外一种检测方法，该方法用于检测sf6分解气体中s1，该方法包括如下步骤：
22.s1：关闭gis设备上的气嘴阀门，使红外探测气室箱内处于真空状态；
23.s2：开启红外光源，红外光源发射红外探照光，红外探照光经过滤光气室，红外光探测器接收经过纯sf6气体的红外探照光，获取第一浓度信号，第一浓度信号强度值为m；
24.s3：开启gis设备上的气嘴阀门，使gis设备与红外探测气室箱连通，紫外探测气室内充满待检测气体；
25.s4：红外光源通过一光纤向外光探测器内发射红外探照光，红外探照光进入红外探测气室后被反射镜反射回另一光纤，并通过该光纤进入红外光探测器；红外光探测器，获取第二浓度信号，第二浓度信号强度值为n；
26.s5：控制单元根据第二信号和第一信号的强度值的比值n/m，计算出co 浓度；控制单元并将计算结果发送至接受端。
27.本发明的一种sf6分解气体在线检测系统及其检测方法的有益效果为：
28.该sf6分解气体在线检测系统采用密闭的气室箱容纳待检测的气体，并通过光线探测的技术对sf6分解气中的个组分进行分别检测，可以提高sf6分解气中h2s、o2、co浓度精度，降低sf6分解气检测难度；同时该检测系统检测过程无需抽气，气室箱与被测gis设备形成密闭连接，可以使gis设备保证能保持高压气体长期密闭、无泄露从而提高gis设备内sf6分解气检测的安全性。
29.该sf6分解气体在线检测系统内设有控制单元，控制单元可实时根据探测结构计
算出浓度数据并将其远程发射至接受端，从而达到对高压电气设备内部 sf6分解特征组分so2，h2s以及co实时在线监测的目的。
30.3.该sf6分解气体在线检测系统的红外检测过程采用了滤波气室，消除了背景气sf6对co检测的干扰，进一步，提高co检测精度。
附图说明
31.图1是本发明实施例一种sf6分解气体在线检测系统的整体结构示意图。
32.图2是图1中气室箱2的内部结构示意图。
33.图中：1-gis设备，2-气室箱，21-连接座，22-反射镜，23-安装座，24-密封圈，25-光纤连接座，26-聚光透镜，3-紫外光源；4-光谱仪；5-红外光源； 6-红外光探测器；7-光纤，8-滤光气室；9-控制单元。
具体实施方式
34.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。
35.请参考图1和图2，一种sf6分解气体在线检测系统，包括紫外光源3、光谱仪4，红外光源5、红外光探测器6以及两气室箱2；
36.两气室箱2均连接于gis设备1上，具体地，gis设备1上设有两气嘴阀门，两气室箱2分别连接于gis设备1上的两气嘴阀门，两气嘴阀门开启，两气室箱2均与gis设备1连通，两气室箱2内均充满待检测气体，待检测气体为含有杂质的sf6气体。
37.每一气室箱2上设有两光纤连接座25，两气室箱2分别为红外气室箱和紫外气室箱。
38.所述红外探测气室箱上的两光纤连接座25分别与所述红外光源5和所述红外光探测器6通过光纤7相连；所述紫外探测气室箱上的两光纤连接座25分别与所述紫外光源3和所述光谱仪4通过光纤7相连。所述红外光源5用于向红外气室箱内发射红外探测光，并使红外探测光穿过红外气室箱内的待探测气体后经过光纤7到达红外光探测器6，所述红外光探测器6用于获得探测信号，从而根据探测信号计算出待探测气体中co浓度。
39.所述紫外光源3用于向紫外气室箱内发射紫外探测光，并使紫外探测光穿过红外气室箱内的待探测气体后经过光纤7到达光谱仪4内，所述光谱仪4用于分析穿过待探测气体后的差分吸收光谱，从而计算出待探测气体中h2s及so2浓度。
40.具体地，两所述气室箱2均为矩形体结构的中空箱体，气室箱2均由304 不锈钢cnc加工后焊接而成，保证其气密性能；气室箱2壁厚15-20mm。每一所述气室箱2端部均设有连接座21，所述气室箱2通过所述连接座21连接于所述gis设备上的气嘴阀门上，每一所述气室箱2端部设有安装座23，安装座23 和连接座21分别位于所述气室箱2的两端，安装座23和连接座21通过密封圈 24与气室箱2相连，所述光纤连接座25均安装于所述安装座23上，每一所述连接座21上设有一反射镜22，每一光纤连接座25均上设有一聚光透镜26，每一光纤连接座25上连接一光纤7，安装座23上的一光纤7向气室箱2内发射探测光，探测光被反射镜22反射回另一光纤连接座25上的光纤，从而使同一气室箱2上的两光纤7能相互光连接，聚光透镜26用于减小两光纤间光线传递的损失。
41.进一步地，连接所述红外光探测和所述红外探测气室箱的光纤上还设有一滤光气室8，所述滤光气室8内填充有纯净无杂质的sf6气体，滤光气室8用于消除了co气体检测时背景气sf6对co检测的干扰，提高co气体检测精度。
42.进一步地，该系统还包括一控制单元9，所述控制单元9同时与紫外光源3、红外光源5、光谱仪4以及红外光探测器6相连，所述控制单元9用于实时获取红外光探测器6和光谱仪4的检测结果，计算检测数据，并将其发送至接受端，控制单元9用以实现该系统的远程在线检测功能。
43.上述sf6分解气体在线检测系统检测sf6分解气体中h2s及so2浓度的该方法包括如下步骤：
44.s1：建立h2s和so2气体浓度与差分吸收光谱反演对照模型；
45.其中，该反演对照模型可从现有的对照表中获取。
46.s2：开启gis设备1上的气嘴阀门，使gis设备1与紫外探测气室箱连通，紫外探测气室内充满待检测气体；
47.s3：开启紫外光源3，紫外光源3通过一光纤7向紫外探测气室内发射紫外探照光，紫外探照光进入紫外探测气室后被反射镜22反射回另一光纤7，并通过该光纤7进入光谱仪4；
48.s4：光谱仪4分析出差分吸收光谱，控制单元9根据差分吸收光谱，反演出h2s及so2气体浓度，并将反演结果发送至接受端。
49.上述sf6分解气体在线检测系统检测sf6分解气体中co浓度的该方法包括如下步骤：
50.s1：关闭gis设备1上的气嘴阀门，此时红外探测气室箱内处于真空状态；
51.s2：开启红外光源5，红外光源5发射红外探照光，红外探照光经过滤光气室8，红外光探测器6接收经过纯净的sf6气体的红外探照光，获取第一浓度信号，第一浓度信号强度值为m；
52.s3：开启gis设备1上的气嘴阀门，使gis设备1与红外探测气室箱连通，紫外探测气室内充满待检测气体；
53.s4：红外光源5继续通过一光纤7向外光探测器内发射红外探照光，红外探照光进入红外探测气室后被反射镜22反射回另一光纤7，并通过该光纤7进入红外光探测器6；红外光探测器6获取第二浓度信号，第二浓度信号强度值为n；
54.s5：控制单元根据9第二信号和第一信号的强度值的比值n/m，计算出co 浓度；控制单元9并将计算结果发送至接受端。
55.其中，第二信号和第一信号的强度值的比值n/m与co浓度对照关系也可从现有的对照文件中获取。
56.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，所述方位词的使用不应限制本技术请求保护的范围。
57.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。
58.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。