[发明专利]一种SF6气体成分在线实时监测的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体成分监测技术领域，具体地，涉及一种SF₆气体成分在线实时监测的装置及方法。

背景技术

SF₆气体作为优良的绝缘介质和灭弧介质，在高压电力设备绝缘领域得到越来越广泛的应用，SF₆封闭式组合电器(GIS)等气体绝缘电气设备由于其体积小、环境依赖程度低、运行安全可靠、配置灵活、检修周期长和安装方便等优点，已广泛应用于高压输变电系统中，成为当前高电压设备绝缘的一个发展方向。GIS不仅在高压、超高压领域被广泛应用，而且在特高压领域变电站也被使用，在我国63—500kV电力系统中，GIS的应用已经相当广泛。随着电力系统向超高压、高可靠性和紧凑性发展，以及GIS制造技术的不断改进和发展，GIS在未来电力系统中的使用将越来越广泛。

SF₆电气设备的稳定性及可靠性完全取决于SF₆气体的纯度，如果SF₆气体中混有杂质，达不到规定标准，那么它的灭弧和绝缘特性就会大大下降，对SF₆气体的纯度进行实时监测可以直接判断SF₆绝缘电气设备当前的绝缘状况，以及判断运行时间很长的SF₆绝缘电气设备是否需要更换和维修。同时，为判断SF₆绝缘电气设备已发生的故障类型、潜在的故障隐患，有必要对SF₆气体的分解产物进行监测，从而综合判断SF₆绝缘电气设备的绝缘状况。因此，必须严格监控SF₆气体的纯度，保证电气设备的安全运行。

传统的SF₆气体监测方法主要有红外检测法、紫外荧光法及电化学检测法，中红外检测法简单但是精度不足；紫外荧光法精度高但是设备体积大、成本高；电化学检测法需要对气体采样分析难以实现实时在线监测。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中SF₆气体不能实时监测的缺陷，根据本发明的一个方面，提出一种SF₆气体成分在线实时监测的装置。

本发明实施例提供的一种SF₆气体成分在线实时监测的装置，包括：控制电路、光源电路、光电检测电路和SF₆电气设备；

控制电路与光源电路相连，用于通过控制光源电路的温度、电流和脉宽来调谐光源电路产生的量子级联激光的波长；

SF₆电气设备的两侧设有透明窗，光源电路产生的量子级联激光依次通过SF₆电气设备两侧的透明窗后发射至光电检测电路的接收端；

光电检测电路与控制电路相连，并对接收的量子级联激光进行放大处理后传输至控制电路；控制电路对光电检测电路发送的信号进行采样，获取激光吸收谱数据，并根据激光吸收谱确定SF₆气体和/或SF₆分解产物的浓度。

在上述技术方案中，控制电路包括：控制器、调制信号源、脉冲信号源、温控电路和数据采集电路；控制器分别与调制信号源、脉冲信号源、温控电路和数据采集电路相连；

调制信号源、脉冲信号源与光源电路相连，用于为光源电路提供电流脉冲；

温控电路与光源电路相连，用于控制光源电路的温度；

数据采集电路与光电检测电路相连，用于接收光电检测电路进行放大处理后的信号。

在上述技术方案中，光源电路包括：量子级联激光器、电流脉冲驱动电路和温度电路；

电流脉冲驱动电路与调制信号源和脉冲信号源相连；温度电路与温控电路相连。

在上述技术方案中，光电检测电路包括：检测电路和放大器；

检测电路用于接收光源电路产生的量子级联激光，放大器用于将量子级联激光进行放大，并传输至数据采集电路。

在上述技术方案中，控制电路还包括通信电路；通信电路用于将采集到的吸收光谱数据上报至上位机或主站。

在上述技术方案中，光源电路产生的量子级联激光的波长与SF₆气体和/或SF₆分解产物的检测波长相对应。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种基于上述任一装置的SF₆气体成分在线实时监测的方法，包括：