[发明专利]多点式激光微水在线检测系统

说明书

技术领域

 本发明涉及一种检测系统，具体涉及一种用于检测高压电力设备中SF6气体微水含量的在线检测系统。

背景技术

SF6（六氟化硫）气体具有优异的绝缘性和灭弧性，它被人们广泛应用于气体绝缘开关(GIS)和超高压输变电设备中，作为绝缘、灭弧介质。

在SF6电器设备长期运行的过程中，电器设备内的SF6气体经常会向外泄漏而使电器设备内的SF6气体密度下降，微水含量增加。当SF6气体中的微水含量达到一定程度时，在电弧或电晕作用下，SF6气体分解物会经水解反应产生毒性气体，对设备产生化学腐蚀，继而严重影响设备的正常运行。同时，气体中的水分一般以气态的水蒸气形式存在，当温度降低时，其凝结成液态的露水附着在零件表面，会造成沿面绝缘闪络而引起事故。

    因此，对SF6气体中的微水含量实行实时监测，合理控制SF6气体中的微水含量，对保证设备安全稳定运行具有重要意义。

近几年，随着检测技术的不断发展，变压器的SF6气体微水含量的检测仪器越来越多，然而其中大部分是基于露点的电子类传感器。国外也有通过光学来实现微水含量检测的报道，主要还是通过红外波段的检测技术来实现。电子类产品在SF6绝缘气体微水检测过程中容易受到电磁干扰，也容易破坏原有设备电磁场状态，降低设备的绝缘性能和安全性。红外光学传感器易受温度场影响，产生非检测误差。此外，在激光扫描原理的气体检测技术中，每一个检测单元都需要配套一只激光器，这大大增加了检测的成本，而在线检测的检测设备一般靠近电力设备安装，后续的维护和检修需要断电进行，加大了维护成本。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的不足，提供一种多点式激光微水在线检测系统，该多点式激光微水在线检测系统不易受红外辐射影响，不受电磁干扰，绝缘性能好，安全性好，检测更加准确，成本更低，维护更加方便。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种多点式激光微水在线检测系统，包括主控制电路、半导体DFB激光器、1*8的光纤分束器、多个接入电力设备的光纤传感器以及多路的光电转换电路，其中，主控制电路与半导体DFB激光器电连接，半导体DFB激光器通过光纤与光纤分束器连接，光纤分束器的一个分路通过光纤跳线接入光电转换电路作为参考光信号；光纤分束器的其他分路分别通过多芯光缆与相应的光纤传感器连接，这些光纤传感器均通过多芯光缆接入光电转换电路作为检测信号；光电转换电路与主控制电路电连接。

测量原理：当光经过气体并且与待测气体中水分子的吸收谱线有重合时，部分光能量将被待测气体吸收，输出光强将减弱，满足比尔—朗伯(Beer—Lambert)定律。

根据比尔—朗伯定律，输出光强与待测气体浓度的关系为：                                                

其中，I(T)是输出光光强，I0是输入光光强，a是吸收系数(与波长有关)，L是光与气体作用的长度(即光在气体中传输的距离)，C是气体浓度。当气体的吸收系数、光程确定后，光强的衰减就只与气体浓度相关。可以得到气体的浓度表达式为：根据这个公式便可以推算出微水的含量大小，即微水浓度。

所述主控制电路包括CPU、采集电路以及半导体DFB激光器的电流和温度控制电路。

所述主控制电路还包括温度压力信号接口、数据显示接口以及信号远传接口。

所述光纤传感器包括与SF6气室连接的紧固块、光纤准直器组、准直器保护罩、光纤保护罩、远传光缆、固定葛兰和紧固螺母，所述紧固块的前半部分设置有准直器固定孔，所述光纤准直器组的一端伸入所述准直器固定孔中，所述光纤准直器组与所述准直器固定孔之间设置有密封胶层，所述光纤准直器组通过所述密封胶层固定在所述紧固块的前端，所述光纤准直器组的后端设置有尾纤，所述紧固块的后半部分设置有与所述准直器固定孔连通的光纤出纤孔，所述尾纤从所述光纤出纤孔伸出，所述尾纤与所述光纤出纤孔之间设置有密封胶层，所述尾纤与所述远传光缆的纤芯熔接在一起，所述紧固块的前端与后端分别设置有用于保护所述光纤准直器组的准直器保护罩和用于保护所述连接光纤的光纤保护罩，所述远传光缆通过所述固定葛兰固定在所述光纤保护罩上，所述紧固块为圆柱形，所述紧固块的外圆周表面设置有外螺纹，所述紧固螺母螺接于所述紧固块的外圆周表面。