[发明专利]SF6分解气体红外光谱多组分检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于一种气体的红外光谱测量方法和仪器，具体是一种基于气体红外吸收光谱的SF₆分解气体测量方法与装置。

背景技术

SF₆因其优越的绝缘、灭弧介质而广泛应用于高压电气设备中。随着国内电力工业的迅速发展,从上个世纪80年代后, SF₆电气设备逐渐取代传统的充油电气设备,为电力系统的安全稳定、经济运行取得很好的效果。但由于设备在设计、制造、安装和运行维护等诸方面存在的一些缺陷,影响了设备的正常运行,甚至酿成事故,因此及时检测出SF₆电气设备内部缺陷,对保证设备和电网的安全运行具有十分重要的意义。但在早期诊断SF₆电气设备故障中,传统的电气试验方法有时却显得力不从心,而当SF₆电气设备发生故障时, SF₆气体会产生分解产物SO₂ 、H₂S、CO等,因此可通过测试这些气体分解产物的含量来诊断设备内部是否存在故障。由于此方法在故障诊断方面灵敏度高,准确性好,将成为SF₆ 电气设备故障监测和诊断的一种有效手段。

目前, 对于SF₆气体分解产物总量的分析检测方法主要有: 气相色谱法、检测管法、分解产物总量检测仪法。首先, 气相色谱法, 利用气相色谱仪可以检测分解产物, 但是由于没有分解产物的标准物质, 致使色谱法存在一定的局限性, 不能如意地开展工作；此外，需要现场采集样品回实验室进行富集处理后, 利用色谱仪进行分析检测, 测试过程比较复杂、繁琐, 同时由于分解产物一般都具有毒性, 操作过程中一旦发生气体泄漏对实验人员的人身安全危害比较大。检测管法, 虽然可以检测SO₂等物质, 但是检测组分比较单一, 不能反映整体概况, 使用有一定的局限性。分解产物总量检测仪能够分析测试设备内的总的分解产物含量, 只要设备内存在分解产物就能进行检测, 该仪器现场进行测试工作, 使用方便, 可以进行普测后总结出经验数据, 指导现场生产使用。但由于只能获得分解总量的数据，没有具体组分的浓度值，因而不利于故障类型和性质的分析。

。红外光谱法是利用气体分子红外吸收光谱特性进行气体组分定性定量测量的光谱分析技术，它能测量多种气体,具有测量范围宽、选择性良好、不会中毒、使用寿命长、功耗低、便于操作和维护等特点，可以实现气体组分的在线测量，利用红外光谱技术进行SF₆分解产物可以有效弥补传统检测技术的缺陷。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的传统仪器只能离线测量、单一检测组分，以及检测周期长等缺陷提供一种SF₆分解气体红外光谱测量方法与装置。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明SF₆分解气体红外光谱多组分检测方法，其特征在于红外光源辐射连续红外光波，利用滤波、斩波盘进行调制与滤波，滤波、斩波盘上有四个通光孔，其上分别安装有中心波长分别为4.65um、3.85 um、7.35um、7.85um的四个窄带中红外滤光片，其中4.67um 滤光片透射光用作CO气体检测光波，3.85 um滤光片透射光用作CO气体检测参考光波，7.35um滤光片透射光用作SO₂气体检测光波，7.85um滤光片透射光用作SF₆气体检测参考光波；滤波、斩波盘（23）由直流同步电机带动以匀速转动，将连续红外光波调制为脉冲光，且对应CO气体检测、CO气体检测参考、SO₂气体检测、SF₆气体检测参考光波顺序通过并耦合进长光程光学多次反射池；滤波、斩波盘边沿安装有一个挡光片，挡光片经过光耦时产生的脉冲信号经过信号接口板用于滤光片顺序信号的对准与信号采集模块同步触发；

红外调制光进入长光程光学多次反射池后经过多次往复反射后由出射光反光镜反射出长光程光学多次反射池；红外热电探测器将反射出长光程光学多次反射池的红外调制光信号转换为电信号送前置放大器，前置放大器将电信号放大后经过信号线送信号接口板；信号接口板对电信号进行A/D转换后由数据采集、处理和控制模块在光耦）发出的脉冲信号触发下进行数字信号采集、累加平均、滤波得到检测信号和参考信号，所述检测信号和参考信号被用以反演CO和SF₆的气体浓度。