專利名稱：基于紫外光譜的SF₆電氣設(shè)備內(nèi)SO₂組分的在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及SF6電氣設(shè)備內(nèi)放電故障的在線監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于紫外光譜的SF6電氣設(shè)備內(nèi)SO2組分的在線監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在正常工作情況下，SF6氣體十分穩(wěn)定，作為一種理想的絕緣和滅弧介質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于SF6電氣設(shè)備中。然而SF6氣體在電弧、電火花和電暈放電作用下會發(fā)生分解,生成的離子和離子團與電氣設(shè)備內(nèi)存在的微量水分、氣體雜質(zhì)、金屬電極材料和固體絕緣材料發(fā)生反應(yīng)，會生成復(fù)雜的分解產(chǎn)物，這不僅會造成設(shè)備內(nèi)部金屬部件的腐蝕、絕緣材料的性能劣化以致設(shè)備絕緣性能下降，更會對電氣設(shè)備運行和現(xiàn)場工作人員的人身安全帶來極大隱患。所以十分有必要對SF6電氣設(shè)備的運行狀況進行實時監(jiān)測并給予及時維護。(參見文獻I)目前離線檢測主要是通過分析SF6氣體組分來判斷故障狀態(tài)，即通過采集樣本后送至實驗室進行精密分析，如紅外光譜、色譜、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用等方法。這些設(shè)備由于體積龐大，無法應(yīng)用于設(shè)備現(xiàn)場，且采樣間隔較長，不利于及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障缺陷。文獻1:SF6電氣設(shè)備的監(jiān)督與故障診斷[J].周舟，陳紹藝，龔尚昆，胡旭，陶靖等·高壓電器，2011，Vol. 47Νο· 2.

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種基于紫外光譜的SF6電氣設(shè)備內(nèi)SO2組分的在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過對SO2氣體的檢測，判斷SF6電氣設(shè)備內(nèi)部是否存在放電故障異常，為操作維護人員提供重要預(yù)警信息，從而及時做出決斷和進一步的精確檢測。為解決上述技術(shù)問題本實用新型的技術(shù)方案如下?；谧贤夤庾V的SF6電氣設(shè)備內(nèi)SO2組分的在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由氣體采樣池、上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊、紫外光譜儀、氘燈光源、下位機控制模塊、待測SF6電氣設(shè)備、真空泵組成。1.各部件結(jié)構(gòu)所述氣體采樣池為直通管道，直通管兩端各設(shè)有結(jié)構(gòu)相同一個組合體結(jié)構(gòu)的采樣接口模塊，都固定于方形底座上，其一端為進氣口，另一端為出氣口 ；在每個采樣接口模塊分別都設(shè)有一個光纖耦合接口、變送器接口空心螺栓、采樣接口模塊密封螺孔和采樣接口模塊密封端蓋。所述上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊由一臺上位機組成。所述下位機控制模塊是一臺控制器。2.各部件的連結(jié)關(guān)系氣體采樣池一端的采樣接口模塊通過變送器接口空心螺栓與壓力變送器連接，另一端的采樣接口模塊通過變送器接口空心螺栓與溫度變送器連接。[0014]氣體采樣池一端的采樣接口模塊的光纖耦合接口與第一光纖準直耦合透鏡模塊連接，另一端的光纖耦合接口與第二光纖準直耦合透鏡模塊連接。下位機控制模塊分別通過電線與采樣氣體進氣電磁閥、真空泵、真空泵電磁閥、采樣氣體出氣電磁閥連接。上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊通過電線與紫外光譜儀連接，紫外光譜儀通過光纖與第一光纖準直耦合透鏡模塊連接。待測SF6電氣設(shè)備通過電磁閥與溫度變送器連接。三通的三個端口分別與采樣氣體出氣電磁閥、真空泵的電磁閥進口、采樣氣體出氣止回閥出口連接；真空泵的電磁閥出口與真空泵進口連接；采樣氣體出氣止回閥進口與壓力變送器連接。氣燈光源通過光纖與第二光纖準直稱合透鏡模塊連接。本實用新型有益效果1.本實用新型利用紫外光譜方法實時監(jiān)測設(shè)備內(nèi)的SO2組分，解決了無法對SF6電氣設(shè)備實時在線監(jiān)測的問題，具有體積小、價格低、易安裝等特點，可適用現(xiàn)場復(fù)雜的檢測要求。2.本實用新型具有實時性強、檢測周期短、分析速度快等特點，對實現(xiàn)SF6電氣設(shè)備的在線監(jiān)測和保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重要的意義。

圖1是本實用新型的整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中第一光纖準直耦合透鏡模塊1-1，第二光纖準直耦合透鏡模塊1-2，上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊2，紫外光譜儀3，下位機控制模塊4，溫度變送器5，采樣氣體進氣電磁閥6,待測SF6電氣設(shè)備7,氣燈光源8,氣體米樣池9,壓力變送器10,米樣氣體出氣止回閥11，真空泵12，真空泵電磁閥13，三通14，采樣氣體出氣電磁閥15，氣路出氣口 16。圖2是本實用新型氣體采樣池的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中一端的采樣接口模塊17-1，另一端的采樣接口模塊17-2，一端的變送器接口空心螺栓18-1，，另一端的變送器接口空心螺栓18-2，一端的底座固定用螺孔19-1，，另一端的底座固定用螺孔19-2，直通管道20，采樣池底座21。圖3是本實用新型的氣體采樣池的正視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實用新型的氣體采樣池的右側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中一端的采樣接口模塊密封螺孔22-1，，另一端的采樣接口模塊密封螺孔22-2，一端的光纖耦合接口 23-1，另一端的光纖耦合接口 23-2，一端的采樣接口模塊密封端蓋24-1，另一端的采樣接口模塊密封端蓋24-2。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型作進一步詳細的描述。本實用新型提出的基于紫外光譜的SF6電氣設(shè)備內(nèi)SO2組分的在線監(jiān)測系統(tǒng)，采用紫外光譜檢測并通過多種數(shù)據(jù)處理方法實現(xiàn)了對SO2氣體的檢測，能及時對SF6電氣設(shè)備做出故障判斷與初步預(yù)警。[0032]本實用新型結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中第一光纖準直耦合透鏡模塊1-1，第二光纖準直耦合透鏡模塊1-2，上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊2，紫外光譜儀3，下位機控制模塊4，溫度變送器5,米樣氣體進氣電磁閥6,待測SF6電氣設(shè)備7,氣燈光源8,氣體米樣池9,壓力變送器10，采樣氣體出氣止回閥11，真空泵12，真空泵電磁閥13，三通14，采樣氣體出氣電磁閥15，氣路出氣口 16。本實用新型的氣體采樣池的結(jié)構(gòu)如圖2、圖3和圖4所示，圖2中一端的采樣接口模塊17-1，另一端的采樣接口模塊17-2，一端的變送器接口空心螺栓18-1，，另一端的變送器接口空心螺栓18-2，一端的底座固定用螺孔19-1，，另一端的底座固定用螺孔19-2，直通管道20，采樣池底座21。圖3、圖4中一端的采樣接口模塊密封螺孔22-1，，另一端的采樣接口模塊密封螺孔22-2，一端的光纖耦合接口 23-1，另一端的光纖耦合接口 23-2，一端的采樣接口模塊密封端蓋24-1，另一端的采樣接口模塊密封端蓋24-2?；谧贤夤庾V的SF6電氣設(shè)備內(nèi)SO2組分的在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由氣體采樣池9、上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊2、紫外光譜儀3、氘燈光源8、下位機控制模塊4、待測SF6電氣設(shè)備7、真空泵12組成。1.各部件結(jié)構(gòu)所述氣體采樣池9為直通管道，直通管兩端各設(shè)有結(jié)構(gòu)相同一個組合體結(jié)構(gòu)的采樣接口模塊17-1、17-2，都固定于方形底座21上，其一端為進氣口，另一端為出氣口 ；在每個采樣接口模塊分別都設(shè)有一個光纖耦合接口 23-1、23-2，變送器接口空心螺栓18-1、18-2，采樣接口模塊密封螺孔22-1、22-2和采樣接口模塊密封端蓋24_1、24_2。所述上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊2由一臺上位機和配套的數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析軟件組成。所述下位機控制模塊4是一臺控制器。2.各部件的連結(jié)關(guān)系氣體采樣池9 一端的采樣接口模塊17-1通過變送器接口空心螺栓18-1與壓力變送器10連接，另一端的采樣接口模塊17-2通過變送器接口空心螺栓18-2與溫度變送器5連接。氣體采樣池9 一端的采樣接口模塊17-1的光纖耦合接口 23-1與第二光纖準直耦合透鏡模塊1-2連接，另一端的光纖耦合接口 23-2與第一光纖準直耦合透鏡模塊1-1連接。下位機控制模塊4分別通過電線與采樣氣體進氣電磁閥6、真空泵12、真空泵電磁閥13、采樣氣體出氣電磁閥15連接。上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊2通過電線與紫外光譜儀3連接，紫外光譜儀3通過光纖與第一光纖準直耦合透鏡模塊l-ι連接。待測SF6電氣設(shè)備7通過采樣氣體進氣電磁閥6與溫度變送器5連接。三通14的三個端口分別與采樣氣體出氣電磁閥15、真空泵12的電磁閥13進口、采樣氣體出氣止回閥11出口連接；真空泵12的電磁閥13出口與真空泵12進口連接；采樣氣體出氣止回閥11進口與壓力變送器10連接。氣燈光源8通過光纖與第二光纖準直稱合透鏡模塊1-2連接。[0048]本實用新型實施時變送器接口空心螺栓18-1，18-2位于采樣接口模塊17_1，17_2的氣路接口處，不但起到固定溫度變送器5和壓力變送器10的作用，也是氣體采樣池9與外界進行氣體交換的門戶。采樣氣體通過溫度變送器5、經(jīng)變送器接口螺栓18-1進入一端的采樣接口模塊
17-1，流過定光程的直通管道后，再經(jīng)另一端采樣接口模塊17-2的另一端變送器接口空心螺栓18-2、通過壓力變送器10排出氣體采樣池9。采樣氣體進氣電磁閥6和待測SF6電氣設(shè)備7間通過氣管相連。溫度變送器5和壓力變送器10的一端都通過螺紋與變送器接口空心螺栓18-1、
18-2相耦合，實時采集氣體采樣池9內(nèi)溫度、壓力信號并將其通過232信號線傳至下位機控制模塊4。溫度變送器5的另一端與采樣氣體進氣電磁閥6相連接用于進氣。壓力變送器10的另一端與采樣氣體出氣止回閥11相連，用于排出氣體及防止氣體逆流干擾測量結(jié)果。采樣氣體出氣止回閥11與三通14相連。三通14另有兩條氣路支路其中一條連接采樣氣體出氣電磁閥15和氣路出氣口 16，使氣體排向大氣；另一條支路與真空泵電磁閥13和真空泵12接相連，用于將氣路抽真空測量以去除干擾氣體。溫度變送器5和壓力變送器10采集的信號也通過下位機控制模塊4傳至上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊2，采樣氣體進氣電磁閥6、采樣氣體出氣電磁閥15、真空泵電磁閥13和真空泵12均通過下位機控制模塊4控制，關(guān)閉采樣氣體進氣電磁閥6、采樣氣體出氣電磁閥15、真空泵電磁閥13后即可將采樣氣體暫時封存在氣體采樣池9內(nèi)。下位機控制模塊4采用單片機作為控制器，主要用于控制采樣氣體進氣電磁閥6、采樣氣體出氣電磁閥15、真空泵電磁閥13和真空泵12的通斷，讀取氣體采樣池內(nèi)溫度、壓力信號。下位機控制模塊4和上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊通過232串口進行通信，用于上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊2上傳數(shù)據(jù)，包括氣體采樣池內(nèi)溫度壓力值、真空泵和三個電磁閥的通斷狀態(tài)。光源光譜儀部分由紫外光譜儀3和氘燈光源8組成，是系統(tǒng)的光譜數(shù)據(jù)采集部分。氘燈光源8發(fā)出的連續(xù)的紫外波段光信號，通過第二光纖接至光纖準直耦合透鏡模塊1-2，經(jīng)過定光程的氣體采樣池9，再通過光纖準直耦合透鏡模塊1-1經(jīng)光纖輸出至紫外光譜儀
3。紫外光譜儀3和上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊2間通過USB通信，用于向上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊2上傳數(shù)據(jù)，包括位于紫外波段的光譜儀采樣點波長、各采樣點對應(yīng)的SF6電氣設(shè)備氣體樣本的吸光度。上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊2主要由一臺上位機和配套的數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析軟件組成，其主要功能在狀態(tài)分析軟件中實現(xiàn)，包括讀取并解析下位機控制部分經(jīng)232串口上傳的數(shù)據(jù)，對特征區(qū)段吸光度數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，判斷樣本氣體內(nèi)是否檢測出SO2特征，必要時進行聲光報警。以上實施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案，都落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求1.基于紫外光譜的SF6電氣設(shè)備內(nèi)SO2組分的在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，主要由氣體采樣池、上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊、紫外光譜儀、氘燈光源、下位機控制模塊、待測SF6電氣設(shè)備、真空泵組成；1)各部件結(jié)構(gòu)所述氣體采樣池為直通管道，直通管兩端各設(shè)有結(jié)構(gòu)相同一個組合體結(jié)構(gòu)的采樣接口模塊，都固定于方形底座上，其一端為進氣口，另一端為出氣口 ；在每個采樣接口模塊分別都設(shè)有一個光纖耦合接口、變送器接口空心螺栓、采樣接口模塊密封螺孔和采樣接口模塊密封端蓋；此外還設(shè)有一個與采樣接口模塊相貫的變送器接口螺栓；所述上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊由一臺上位機組成；所述下位機控制模塊是一臺控制器；2)各部件的連結(jié)關(guān)系氣體采樣池一端的采樣接口模塊通過變送器接口空心螺栓與壓力變送器連接，另一端的采樣接口模塊通過變送器接口空心螺栓與溫度變送器連接；氣體采樣池一端的采樣接口模塊的光纖耦合接口與第一光纖準直耦合透鏡模塊連接，另一端的光纖耦合接口與第二光纖準直耦合透鏡模塊連接；下位機控制模塊分別通過電線與采樣氣體進氣電磁閥、真空泵、真空泵電磁閥、采樣氣體出氣電磁閥連接；上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊通過電線與紫外光譜儀連接，紫外光譜儀通過光纖與第一光纖準直耦合透鏡模塊連接；待測SF6電氣設(shè)備通過電磁閥與溫度變送器連接；三通的三個端口分別與采樣氣體出氣電磁閥、真空泵的電磁閥進口、采樣氣體出氣止回閥出口連接；真空泵的電磁閥出口與真空泵進口連接；采樣氣體出氣止回閥進口與壓力變送器連接；氘燈光源通過光纖與第二光纖準直耦合透鏡模塊連接。
專利摘要本實用新型公開了基于紫外光譜的SF6電氣設(shè)備內(nèi)SO2組分的在線監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由氣體采樣池、上位機數(shù)據(jù)處理與狀態(tài)分析模塊、紫外光譜儀、氘燈光源、下位機控制模塊、待測SF6電氣設(shè)備和真空泵組成。本實用新型的優(yōu)點本實用新型利用紫外光譜方法實時監(jiān)測設(shè)備內(nèi)的SO2組分，解決了無法對SF6電氣設(shè)備實時在線監(jiān)測的問題，具有體積小、價格低、易安裝等特點，可適用現(xiàn)場復(fù)雜的檢測要求。
文檔編號G01R31/12GK202903674SQ20122051991
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者黃云光, 王先培, 朱立平, 趙宇, 余志祥, 董政呈, 譚學(xué)園, 劉陳瑤 申請人:廣西電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 武漢大學(xué)