[发明专利]SF6绝缘高压电气设备气体成分在线监测装置及监测方法

说明书

技术领域

本发明属于SF6绝缘高压电气设备气体成分在线监测领域，尤其涉及一种SF6绝缘高压电气设备气体成分在线监测装置及监测方法。

背景技术

SF6气体作为优良的绝缘介质和灭弧介质，自身非常稳定，不易分解，在GIS设备、SF6断路器等电气设备中获得了广泛应用，但是在电气设备电弧、火花、局部放电或者高温等环境下，SF6气体有可能分解从而影响其灭弧和绝缘性能，因此，SF6气体成分监测对于电气设备稳定运行至关重要。

准确的分析以SF6为绝缘介质的设备SF6新分解出的杂质气体成分和含量，有利于判定设备出现的故障类型，预估设备的生命周期，计算SF6绝缘气体更换的周期。对SF6气体的纯度进行监测可以直接判断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维修或者更换SF6绝缘气体。同时，根据SF6的分解产物种类及含量，可以判断SF6绝缘电气设备已发生的故障类型、以及潜在的故障隐患。

目前对SF6气体纯度和成分的监测主要采用两种形式：

一是实验室测量的方法，通过电气设备的补气口抽少量的SF6气体，然后在实验室进行分析，此种方法的缺陷为：(1)不能用于设备在线监测；(2)由于SF6分解出的气体或者离子在一定时间内可能互相发生反应，或者被设备的其他物质部件吸附，气体成分会发生比较大的变化，实验室测试方案需要有取样，运输，然后测试的一个时间比较长的过程，所以测试的气体是经过分解成分互相反应或者被气体物质吸收后的气体，并不能准确完全反应气体分解的实际情况，难以准确定位以SF6为绝缘介质的设备可能发生的故障和预估设备寿命，以及SF6更换时间。

二是电化学在线传感器测量分析SF6气体成分，但此种方法由于传感器测试气体含量具有单一性，仅能监测少量气体成分，装置稳定性、测量准确性较差，无法全面分析可能发生的故障类型。另外，目前主要的设备都是采用等待气体扩散的方式进行采样，由于气体自动扩散需要较长时间，也不能准确测量SF6气体分解物的含量。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明实施例的第一方面提供了一种SF6绝缘高压电气设备气体成分在线监测装置，其能够准确快速地测量SF6气体分解物的含量。

本发明实施例第一方面提供的一种SF6绝缘高压电气设备气体成分在线监测装置，包括：

激光器，其用于输出任一指定波长的激光信号；当前指定波长的激光信号经分光镜分成两路激光信号，其中，第一路激光信号传送至与标准气体参考室并输出参考光信号，标准气体参考室内存储有标准气体，标准气体参考室内存储有SF6标准气体；第二路激光信号传送至储气池并输出测量光信号，储气池内存储含有SF6标准气体的待测混合气体；所述参考光信号和测量光信号分别经相应光强传感器和信号调理模块均传送至微处理器；所述微处理器被配置为：

在储气池内的温度及压力恒定不变的条件下，根据吸光度等于入射光强与透射光强比值的常对数的关系，分别计算出标准气体的吸光度A_标和待测混合气体的总吸光度A_总，进而根据A_总与A_标作差，得到待测混合气体中与当前指定波长相等的气体成分的吸光度A₁；

再利用吸光度等于吸光系数、气体厚度与气体浓度三者的乘积，进而得到待测混合气体中与当前指定波长相等的气体成分的浓度，最终得到待测混合气体中所有气体成分及浓度。

具体地，吸光度(absorbance)：是指光线通过溶液或某一物质前的入射光强度与该光线通过溶液或其他物质后的透射光强度比值的以10为底的对数。

A_标＝lg(I_in标/I_out标)；

A_总＝lg(I_in总/I_out总)；

其中，I_in标、I_out标、I_in总、I_out总分别为标准气体的入射光强、标准气体的透射光强、待测混合气体的总入射光强、待测混合气体的的总透射光强，这些参数均可采用光强传感器获得。

另外，A₁＝a₁*b₁*c₁；

其中，A₁为待测混合气体中与当前指定波长相等的气体成分的吸光度；