[发明专利]用于在线监测SF6断路器故障种类的装置及其方法

说明书

本发明公开了一种用于在线监测断路器故障种类的装置及其方法，包括激光发射模块、光电探测模块和数据处理/传输模块，激光发射模块为窄线宽激光器；光电探测模块由各支路上的气体吸收室构成；数据处理/传输模块分为时分复用法结构和波分复用法结构。操作方法包括时分复用法和波分复用法。本发明具有可直接对现有气体绝缘断路器进行改装，装置结构简单，设备使用效率经济高效，安装维护方便，检测精度高，响应快，准确度高，抗电磁干扰等优点。可以广泛应用于气体绝缘断路器中的绝缘状况的监测和预警。

技术领域

本发明涉及气体检测技术，具体涉及一种用于在线监测SF₆断路器故障种类的装置及其方法。

技术背景

SF₆是一种无色，无味，无毒，常温下无腐蚀性的气体，具有极高的绝缘强度和较低的熔点，其绝缘能力大约是空气的215倍，此外，它还有相当优秀的灭弧性能等优点。所以目前电力系统中装设有大量SF₆电气绝缘设备。但是实际运行情况来看，电力设备的制造工艺，安装方法和设备老化等因素使得SF₆气体绝缘断路器中不可避免的出现绝缘缺陷，而这会导致设备运行中出现局部放电和过热现象，这些现象会导致气罐中的SF₆气体发射分解，生成多种有害气体和物质，对SF₆气体绝缘断路器安全运行构成严重的安全隐患，而且不同的绝缘缺陷会导致SF₆气体分解的过程，速率，和产物种类，浓度的不同。通过对SF₆分解气体的组分及其含量的实时监测，可以对设备故障的种类和未知做出推测，进而预测故障的发射，这对电气系统的安全运行有着重大意义。

SF₆气体绝缘断路器主要内部故障为放电和过热故障。在电弧，火花和电晕放电作用下，设备的SF₆气体分解产物主要有SO₂、H₂O、HF、SOF₂；发射局部放电故障时，会产生微量SO₂、HF和H₂S等产物；发射过热故障时会生成SO₂，HF，H₂S和SO₂F等产物而且会导致气室压力和温度的不正常升高；当故障设计固体绝缘时，还会产生CF₄，H₂S，CO和CO₂等。所以通过检测SO₂和H₂S气体可以作为判断是否存在故障的特征气体，辅以检测HF，CF₄，CO，CO₂及气室温度和压力等因素，可以准确判断设备内部的故障种类。

而当前，我国外场SF₆气体绝缘断路器数量庞大且大部分没有安装在线监测系统，这些设备检测绝缘状况的方法主要是定期人工抽气检测和温压法，红外成像法，气体激光雷达等。人工抽气检修这种方法不仅无法做到实时检测，而且无法带电检测，在打开和重新密闭气罐时还容易产生新的密闭问题；而温压法有结构复杂，设备繁多，容易受到电磁干扰的缺点；红外气体成像价格昂贵，且不能判断故障类型，激光雷达设备繁多且昂贵，只能用于个别重要节点。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术上存在的问题，提供一种基于光谱吸收技术的分布式SF₆分解气体在线监测系统，对电力系统中电气绝缘设备SF₆分解气体的组分及其含量实时进行精确地监测，并对设备故障的种类和未知做出推测，进而预测故障的发射。

为了实现上述目的，本发明采取以下结构方案。用于在线监测SF₆断路器故障种类的装置，包括激光发射模块、光电探测模块和数据处理/传输模块，

所述激光发射模块为窄线宽激光器；