CN104931456B - 六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置,它包括气路模块、光路模块和控制模块,气路模块包括第一电磁阀、第一流量控制阀、第二流量控制阀和第二电磁阀,光路模块包括激光器、分光器、标准气室、第二光电探测器、光电隔离器、准直器、第一反射镜面、衰荡腔、第二反射镜面和第一光电探测器,控制模块包括信号调制模块、激光器驱动模块、温控模块、信号采集模块和主控制器。本发明能实现六氟化硫绝缘电气设备分解产物硫化氢气体的准确检测,装置采用模块化设计,结构简单,提高了检测装置的可靠性。

Description

六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置及方法
技术领域
本发明涉及输变电设备在线监测技术领域,具体地指一种六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置及方法。
背景技术
局部放电和六氟化硫(SF6)分解产物检测是判断SF6绝缘电气设备的重要手段,由于SF6分解产物检测技术克服了现场环境噪声干扰和电磁干扰,基于SF6分解产物检测方法的SF6(六氟化硫)绝缘电气设备绝缘状态检测技术成为研究的热点。
针对SF6绝缘电气设备组分检测方法,目前主要有检测管法、气相色谱法、色谱-质谱联用法、红外吸收法等,其中前三种方法主要用于实验室检测,红外吸收光谱法可用于现场检测和在线监测,检测管法具有易受环境污染、检测管种类有限、为离线检测实时性不强的缺点,气相色谱法具有核心部件色谱柱维护复杂,可靠性差的缺点,色谱-质谱联用法具有测量时间长,取样和分析过程中样本易受环境污染的缺点,红外吸收光谱法具有气体吸收峰存在交叉干扰、分辨率低以及必须使用标气校正等缺点。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置及方法,利用该装置和方法能实现六氟化硫绝缘电气设备分解产物硫化氢气体的准确检测,装置采用模块化设计,结构简单,提高了检测装置的可靠性。
为实现此目的,本发明所设计的六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置,其特征在于:它包括气路模块、光路模块和控制模块,其中,所述气路模块包括第一电磁阀、第一流量控制阀、第二流量控制阀和第二电磁阀,所述光路模块包括激光器、分光器、标准气室、第二光电探测器、光电隔离器、准直器、第一反射镜面、衰荡腔、第二反射镜面和第一光电探测器,所述控制模块包括信号调制模块、激光器驱动模块、温控模块、信号采集模块和主控制器,所述第一电磁阀的进气端连接进气口,第一电磁阀的出气端连接第一流量控制阀的输入端,第一流量控制阀的输出端连接衰荡腔的进气口,第二电磁阀的出气端连接出气口,第二电磁阀的进气端连接第二流量控制阀的输出端,第二流量控制阀的输入端连接衰荡腔的出气口;
所述激光器的光信号输出端连接分光器的输入端,分光器的第一输出端通过光电隔离器连接准直器的光信号输入端,准直器射出的光通过第一反射镜面和衰荡腔的入射高反射镜面射入衰荡腔,衰荡腔的衰荡腔出射高反射镜面投射的光通过第二反射镜面射入第一光电探测器,由第一光电探测器实现光强与电信号的转换,分光器的第二输出端连接标准气室的光信号输入端,标准气室的光信号输出端连接第二光电探测器,第二光电探测器实现光强与电信号的转换;
所述主控制器的控制信号输出端通过信号调制模块分别连接激光器驱动模块和温控模块的信号输入端,激光器驱动模块的信号输出端连接激光器的驱动端,温控模块的信号输出端连接激光器的温控端,衰荡腔的压力检测端设有压力传感器,所述压力传感器的信号输出端连接信号采集模块的第一信号输入端,所述第一光电探测器的电信号输出端连接信号采集模块的第二信号输入端,第二光电探测器的信号输出端连接信号采集模块的第三信号输入端,信号采集模块的信号输出端连接主控制器的信号输入端,所述主控制器的流量控制阀控制信号输出端分别连接第一流量控制阀和第二流量控制阀的控制信号输入端。
一种利用上述装置进行六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测的方法,其特征在于,它包括如下步骤:
步骤1:将六氟化硫绝缘电气设备的补气口与所述六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置的进气口连通;
步骤2:将所述六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置进行状态初始化处理,然后通过控制第一流量控制阀和第二流量控制阀将六氟化硫绝缘电气设备中的样气输入到衰荡腔;
步骤3:主控制器通过信号调制模块向激光器驱动模块和温控模块输送控制信号,激光器驱动模块和温控模块根据控制信号控制激光器工作;
步骤4:所述六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置第一次运行时,主控制器控制信号调制模块发出预设频率的三角波,主控制器设定激光器驱动模块发出的驱动电流为激光器的额定电流I,通过信号调制模块调整温控模块使激光器的温度在-20℃~50℃内进行扫描,在温度扫描的过程中激光器发出的激光经过分光器进入标准气室,第二光电探测器得到标准气室中激光的光强度对应的电信号,该光强度对应的电信号通过信号采集模块发送给主控制器,通过主控制器对光强度对应的电信号进行解析得到吸收波,选择吸收波中与温度为25℃对应的吸收峰,通过调整激光器的电流使得吸收波谷正好位于上述三角波上升沿的中心位置,记录此时激光器的工作电流I1和驱动温度T;
步骤5:主控制器控制信号调制模块停止发出三角波信号,主控制器以步骤4得到的激光器的工作电流I1和驱动温度T通过激光器驱动模块和温控模块驱动激光器,使激光器发出对应波长的激光,激光器发出的激光经过光电隔离器后进入准直器形成准直的激光,即将激光器发出的发散光变成平行光,准直的激光通过第一反射镜面的反射后进入衰荡腔,准直的激光穿过衰荡腔后由第二反射镜面反射入第一光电探测器,此时首先对激光器的工作电流I1往大的方向调整到I1+1mA,观察衰荡腔是否出现谐振状态,如衰荡腔没有出现谐振状态,则将激光器的工作电流I1往小的区域调整到I1-1mA,观察衰荡腔是否出现谐振状态,在激光器的工作电流I1往大的方向调整到I1+1mA或往小的区域调整到I1-1mA的过程中在此电流调整范围内必然会出现一个能使衰荡腔达到谐振状态的激光器目标工作电流值,记录该激光器目标工作电流值;
步骤6:激光器根据步骤4确定的驱动温度T和步骤5确定的激光器目标工作电流值发出对应波长的激光,激光器发出的激光经过光电隔离器后进入准直器形成准直的激光,即将激光器发出的发散光变成平行光,准直的激光通过第一反射镜面的反射后进入衰荡腔,准直的激光穿过衰荡腔后由第二反射镜面反射入第一光电探测器,第一光电探测器探测通过衰荡腔的光强度,并将通过衰荡腔的光强度转换成对应的电流信号,并将以上通过衰荡腔的光强度对应的电流信号实时经过信号采集模块发送给主控制器,当主控制器通过信号采集模块检测到衰荡腔达到谐振状态时,关闭激光器,此时准直的激光在衰荡腔中进行衰荡,同时,通过第一光电探测器和信号采集模块记录下衰荡腔中激光信号的衰荡时间,并采用最小二乘法进行曲线拟合,计算每个激光波长的衰荡腔衰荡时间;
步骤7:为提高检测的准确度,重复进行多次步骤6的衰荡腔衰荡过程,计算多次衰荡过程的衰荡时间平均值;
步骤8:根据衰荡腔达到衰荡状态时对应激光器的波长以及步骤7得到的衰荡时间平均值并依据现有的光腔衰荡光谱测量原理,计算出六氟化硫绝缘电气设备的样气中所含分解产物硫化氢的浓度。
本发明的有益效果:
基于常规光谱吸收技术的微量气体检测的灵敏度不仅由光程限制,也受光源强度和检测系统的噪声影响,以及样品池外部的吸收的影响。而光腔衰荡光谱技术(CRDS)克服了常规光谱吸收技术的缺点,采用CRDS技术进行SF6绝缘电气设备分解产物检测的优势是测量速度快、灵敏度高、量程大,而且不需要费时的校准。本发明为实现CRDS技术在SF6气体绝缘电气设备状态检测中的应用提供依据,为实现SF6气体绝缘电气设备分解产物多组分检测提供技术支持。
本发明采用光腔衰荡光谱测量实现了六氟化硫绝缘电气设备分解产物硫化氢气体检测,设计中采用了过滤器,防止颗粒杂质对测量精度的影响;采用了流动气流进行检测,降低气体的吸附性;采用的激光波长粗调与精调相结合的技术,实现最优激光波长扫描;另外,本发明的光路设计简单,采用软件与硬件相结合的方法实现激光器与衰荡腔的匹配,检测精度和可靠性较高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
其中,1—过滤器、2—第一电磁阀、3—第一流量控制阀、4—压力传感器、5—第二流量控制阀、6—第二电磁阀、7—信号调制模块、8—激光器驱动模块、9—温控模块、10—激光器、11—光电隔离器、12—准直器、13—第一反射镜面、14—衰荡腔、15—第二反射镜面、16—第一光电探测器、17—信号采集模块、18—主控制器、19—显示模块、20—分光器、21—标准气室、22—第二光电探测器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明:
如图1所示的六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置,它包括气路模块、光路模块(光路模块实现激光信号与衰荡腔14的匹配以及气体检测功能)和控制模块(实现信号采集、激光器驱动与稳频以及取样气流的控制功能),其中,所述气路模块包括第一电磁阀2、第一流量控制阀3、第二流量控制阀5和第二电磁阀6,所述光路模块包括激光器10、分光器20、标准气室21、第二光电探测器22、光电隔离器11、准直器12、第一反射镜面13、衰荡腔14、第二反射镜面15和第一光电探测器16,所述控制模块包括信号调制模块7、激光器驱动模块8、温控模块9、信号采集模块17和主控制器18,所述第一电磁阀2的进气端连接进气口,第一电磁阀2的出气端连接第一流量控制阀3的输入端,第一流量控制阀3的输出端连接衰荡腔14的进气口,第二电磁阀6的出气端连接出气口,第二电磁阀6的进气端连接第二流量控制阀5的输出端,第二流量控制阀5的输入端连接衰荡腔14的出气口;
所述激光器10的光信号输出端连接分光器20的输入端,分光器20的第一输出端通过光电隔离器11连接准直器12的光信号输入端,准直器12射出的光通过第一反射镜面13和衰荡腔14的入射高反射镜面射入衰荡腔14,衰荡腔14的衰荡腔出射高反射镜面投射的光通过第二反射镜面15射入第一光电探测器16,由第一光电探测器16实现光强与电信号的转换,分光器20的第二输出端连接标准气室21的光信号输入端,标准气室21的光信号输出端连接第二光电探测器22,第二光电探测器22实现光强与电信号的转换;
所述主控制器18的控制信号输出端通过信号调制模块7分别连接激光器驱动模块8和温控模块9的信号输入端,激光器驱动模块8的信号输出端连接激光器10的驱动端,温控模块9的信号输出端连接激光器10的温控端,衰荡腔14的压力检测端设有压力传感器4,所述压力传感器4的信号输出端连接信号采集模块17的第一信号输入端,所述第一光电探测器16的电信号输出端连接信号采集模块17的第二信号输入端,第二光电探测器22的信号输出端连接信号采集模块17的第三信号输入端,信号采集模块17的信号输出端连接主控制器18的信号输入端,所述主控制器18的流量控制阀控制信号输出端分别连接第一流量控制阀3和第二流量控制阀5的控制信号输入端。
上述技术方案中,所述气路模块还包括过滤器1,所述第一电磁阀2的进气端通过过滤器1连接进气口。过滤器1用于防止气体中颗粒性物质对衰荡腔14的污染。
上述技术方案中,光电隔离器11能防止反馈光造成激光器频率不稳或损坏。
上述技术方案中,所述光路模块实现激光信号与衰荡腔的匹配以及气体检测功能。激光器10通过光纤与光电隔离器11连接,光电隔离器11的作用是防止反馈光造成激光器频率不稳或损坏,光电隔离器11通过光纤与准直器12连接,通过准直器12射出的光通过第一反射镜面13和衰荡腔14的入射高反射镜面射入衰荡腔14,在衰荡腔14中形成衰荡,在衰荡腔14出射高反射镜面投射的光通过第二反射镜面15到达第一光电探测器16,由第一光电探测器16实现光强与电信号的转换。
上述技术方案中,所述控制模块还包括显示模块19,所述主控制器18的显示信号输出端连接显示模块19。显示模块19用于实时显示衰荡腔14的气体浓度。
上述技术方案中,信号调制模块7用于实现激光器驱动、波长调制和稳频。
一种利用上述装置进行六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测的方法,它包括如下步骤:
步骤1:将六氟化硫绝缘电气设备的补气口与所述六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置的进气口连通;
步骤2:将所述六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置进行状态初始化处理,然后通过控制第一流量控制阀3和第二流量控制阀5将六氟化硫绝缘电气设备中的样气输入到衰荡腔14;
步骤3:主控制器18通过信号调制模块7向激光器驱动模块8和温控模块9输送控制信号,激光器驱动模块8和温控模块9根据控制信号控制激光器10工作;
步骤4:所述六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置第一次运行时,主控制器18控制信号调制模块7发出预设频率的三角波,主控制器18设定激光器驱动模块8发出的驱动电流为激光器10的额定电流I,通过信号调制模块7调整温控模块9使激光器10的温度在-20℃~50℃内进行扫描,在温度扫描的过程中激光器10发出的激光经过分光器20进入标准气室21,第二光电探测器22得到标准气室21中激光的光强度对应的电信号,该光强度对应的电信号通过信号采集模块17发送给主控制器18,通过主控制器18对光强度对应的电信号进行解析得到吸收波(在温度大范围变化的过程中可能会出现大小不同的吸收峰),选择吸收波中与温度为25℃对应的吸收峰,通过调整激光器10的电流使得吸收波谷正好位于上述三角波上升沿的中心位置,记录此时激光器10的工作电流I1和驱动温度T;
步骤5:主控制器18控制信号调制模块7停止发出三角波信号,主控制器18以步骤4得到的激光器10的工作电流I1和驱动温度T通过激光器驱动模块8和温控模块9驱动激光器10,使激光器10发出对应波长的激光,激光器10发出的激光经过光电隔离器11后进入准直器12形成准直的激光,即将激光器10发出的发散光变成平行光,准直的激光通过第一反射镜面13的反射后进入衰荡腔14,准直的激光穿过衰荡腔14后由第二反射镜面15反射入第一光电探测器16(当衰荡腔14没有达到谐振状态时,第一光电探测器16探测通过衰荡腔14的光强度几乎为零,当达到谐振时第一光电探测器16会检测到一个很强的光信号),此时首先对激光器10的工作电流I1往大的方向调整到I1+1mA,观察衰荡腔14是否出现谐振状态,如衰荡腔14没有出现谐振状态,则将激光器10的工作电流I1往小的区域调整到I1-1mA,观察衰荡腔14是否出现谐振状态,在激光器10的工作电流I1往大的方向调整到I1+1mA或往小的区域调整到I1-1mA的过程中在此电流调整范围内必然会出现一个能使衰荡腔14达到谐振状态的激光器10目标工作电流值,记录该激光器10目标工作电流值;
步骤6:激光器10根据步骤4确定的驱动温度T和步骤5确定的激光器10目标工作电流值发出对应波长的激光,激光器10发出的激光经过光电隔离器11后进入准直器12形成准直的激光,即将激光器10发出的发散光变成平行光,准直的激光通过第一反射镜面13的反射后进入衰荡腔14,准直的激光穿过衰荡腔14后由第二反射镜面15反射入第一光电探测器16,第一光电探测器16探测通过衰荡腔14的光强度,并将通过衰荡腔14的光强度转换成对应的电流信号,并将以上通过衰荡腔14的光强度对应的电流信号实时经过信号采集模块17发送给主控制器18,当主控制器18通过信号采集模块17检测到衰荡腔14达到谐振状态时(第一光电探测器16突然检测到一个大的光信号时),关闭激光器10,此时准直的激光在衰荡腔14中进行衰荡,同时,通过第一光电探测器16和信号采集模块17记录下衰荡腔14中激光信号的衰荡时间,并采用最小二乘法进行曲线拟合,计算每个激光波长的衰荡腔14衰荡时间;
步骤7:为提高检测的准确度,重复进行多次步骤6的衰荡腔14衰荡过程,计算多次衰荡过程的衰荡时间平均值;
步骤8:根据衰荡腔14达到衰荡状态时对应激光器10的波长以及步骤7得到的衰荡时间平均值并依据现有的光腔衰荡光谱测量原理,计算出六氟化硫绝缘电气设备的样气中所含分解产物硫化氢的浓度。
所述步骤6中,当激光器10发射波长发生偏移时,主控制器18控制信号调制模块7发出预设频率的三角波,使激光器10的驱动温度为T,工作电流为I1,第二光电探测器22得到标准气室21中激光的光强度对应的电信号,该光强度对应的电信号通过信号采集模块17发送给主控制器18,通过主控制器18对光强度对应的电信号进行解析得到吸收波,判断该吸收波的最低吸收波谷是否偏离所述步骤4所得到的三角波上升沿的中心位置,如果最低吸收波谷正好处于三角波上升沿所对应的中心位置,则无需调整,如果最低吸收波谷偏离三角波上升沿对应中心位置,则通过主控制器18适当调节驱动电流,把吸收波的最低吸收波谷拉回到三角波上升沿对应中心位置,并保存当前激光器的激光驱动温度T和工作电流值,即完成激光器波长稳定。
上述技术方案中,还包括步骤9:通过如下步骤901~906对六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置进行清洗;
步骤901:将六氟化硫绝缘电气设备的补气口与所述六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置的进气口断开;
步骤902:向六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置的进气口通入氮气进行冲洗;
步骤903:将第二流量控制阀5和第一流量控制阀3同时开到最大;
步骤904:通过氮气连续冲洗气路1~2分钟;
步骤905:关闭第一电磁阀2和第二电磁阀6;
步骤906:断开氮气气源,完成六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置的气路冲洗,防止残留气体造成六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置气路腐蚀。
上述技术方案的步骤2中所述六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置状态初始化处理的具体过程包括如下步骤:
步骤201:打开第一电磁阀2和第二电磁阀6,并将第二流量控制阀5和第一流量控制阀3同时开到最大;
步骤202:用六氟化硫绝缘电气设备中的样气连续冲洗六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置的气路模块1~2分钟;
步骤203:设置第一流量控制阀3流量为190~210ml/min;
步骤204:主控制器18通过信号采集模块17和压力传感器4采集衰荡腔14的压力信号,通过调整第二流量控制阀5的流量使衰荡腔14中的压力保持在0.8~1.2个大气压,同时,保持衰荡腔14中气体为流动状态,降低气体的吸附,提高测量准确度。
上述技术方案中,所述第一电磁阀2和第二电磁阀6均为二位两通电磁阀。
上述技术方案中,所述步骤4和步骤6中三角波的预设频率范围为75~85赫兹。所述步骤6中激光器10发出的激光的波长为1.578um。该波长对应硫化氢气体的红外特征吸收峰。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种利用六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置进行六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测的方法,所述六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置包括气路模块、光路模块和控制模块,其中,所述气路模块包括第一电磁阀(2)、第一流量控制阀(3)、第二流量控制阀(5)和第二电磁阀(6),所述光路模块包括激光器(10)、分光器(20)、标准气室(21)、第二光电探测器(22)、光电隔离器(11)、准直器(12)、第一反射镜面(13)、衰荡腔(14)、第二反射镜面(15)和第一光电探测器(16),所述控制模块包括信号调制模块(7)、激光器驱动模块(8)、温控模块(9)、信号采集模块(17)和主控制器(18),所述第一电磁阀(2)的进气端连接进气口,第一电磁阀(2)的出气端连接第一流量控制阀(3)的输入端,第一流量控制阀(3)的输出端连接衰荡腔(14)的进气口,第二电磁阀(6)的出气端连接出气口,第二电磁阀(6)的进气端连接第二流量控制阀(5)的输出端,第二流量控制阀(5)的输入端连接衰荡腔(14)的出气口;
所述激光器(10)的光信号输出端连接分光器(20)的输入端,分光器(20)的第一输出端通过光电隔离器(11)连接准直器(12)的光信号输入端,准直器(12)射出的光通过第一反射镜面(13)和衰荡腔(14)的入射高反射镜面射入衰荡腔(14),衰荡腔(14)的衰荡腔出射高反射镜面投射的光通过第二反射镜面(15)射入第一光电探测器(16),由第一光电探测器(16)实现光强与电信号的转换,分光器(20)的第二输出端连接标准气室(21)的光信号输入端,标准气室(21)的光信号输出端连接第二光电探测器(22),第二光电探测器(22)实现光强与电信号的转换;
所述主控制器(18)的控制信号输出端通过信号调制模块(7)分别连接激光器驱动模块(8)和温控模块(9)的信号输入端,激光器驱动模块(8)的信号输出端连接激光器(10)的驱动端,温控模块(9)的信号输出端连接激光器(10)的温控端,衰荡腔(14)的压力检测端设有压力传感器(4),所述压力传感器(4)的信号输出端连接信号采集模块(17)的第一信号输入端,所述第一光电探测器(16)的电信号输出端连接信号采集模块(17)的第二信号输入端,第二光电探测器(22)的信号输出端连接信号采集模块(17)的第三信号输入端,信号采集模块(17)的信号输出端连接主控制器(18)的信号输入端,所述主控制器(18)的流量控制阀控制信号输出端分别连接第一流量控制阀(3)和第二流量控制阀(5)的控制信号输入端;
所述气路模块还包括过滤器(1),所述第一电磁阀(2)的进气端通过过滤器(1)连接进气口;
其特征在于:进行六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测的方法包括如下步骤:
步骤1:将六氟化硫绝缘电气设备的补气口与所述六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置的进气口连通;
步骤2:将所述六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置进行状态初始化处理,然后通过控制第一流量控制阀(3)和第二流量控制阀(5)将六氟化硫绝缘电气设备中的样气输入到衰荡腔(14);
步骤3:主控制器(18)通过信号调制模块(7)向激光器驱动模块(8)和温控模块(9)输送控制信号,激光器驱动模块(8)和温控模块(9)根据控制信号控制激光器(10)工作;
步骤4:所述六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置第一次运行时,主控制器(18)控制信号调制模块(7)发出预设频率的三角波,主控制器(18)设定激光器驱动模块(8)发出的驱动电流为激光器(10)的额定电流I,通过信号调制模块(7)调整温控模块(9)使激光器(10)的温度在-20℃~50℃内进行扫描,在温度扫描的过程中激光器(10)发出的激光经过分光器(20)进入标准气室(21),第二光电探测器(22)得到标准气室(21)中激光的光强度对应的电信号,该光强度对应的电信号通过信号采集模块(17)发送给主控制器(18),通过主控制器(18)对光强度对应的电信号进行解析得到吸收波,选择吸收波中与温度为25℃对应的吸收峰,通过调整激光器(10)的电流使得吸收波谷正好位于上述三角波上升沿的中心位置,记录此时激光器(10)的工作电流I1和驱动温度T;
步骤5:主控制器(18)控制信号调制模块(7)停止发出三角波信号,主控制器(18)以步骤4得到的激光器(10)的工作电流I1和驱动温度T通过激光器驱动模块(8)和温控模块(9)驱动激光器(10),使激光器(10)发出对应波长的激光,激光器(10)发出的激光经过光电隔离器(11)后进入准直器(12)形成准直的激光,即将激光器(10)发出的发散光变成平行光,准直的激光通过第一反射镜面(13)的反射后进入衰荡腔(14),准直的激光穿过衰荡腔(14)后由第二反射镜面(15)反射入第一光电探测器(16),此时首先对激光器(10)的工作电流I1往大的方向调整到I1+1mA,观察衰荡腔(14)是否出现谐振状态,如衰荡腔(14)没有出现谐振状态,则将激光器(10)的工作电流I1往小的区域调整到I1-1mA,观察衰荡腔(14)是否出现谐振状态,在激光器(10)的工作电流I1往大的方向调整到I1+1mA或往小的区域调整到I1-1mA的过程中在此电流调整范围内必然会出现一个能使衰荡腔(14)达到谐振状态的激光器(10)目标工作电流值,记录该激光器(10)目标工作电流值;
步骤6:激光器(10)根据步骤4确定的驱动温度T和步骤5确定的激光器(10)目标工作电流值发出对应波长的激光,激光器(10)发出的激光经过光电隔离器(11)后进入准直器(12)形成准直的激光,即将激光器(10)发出的发散光变成平行光,准直的激光通过第一反射镜面(13)的反射后进入衰荡腔(14),准直的激光穿过衰荡腔(14)后由第二反射镜面(15)反射入第一光电探测器(16),第一光电探测器(16)探测通过衰荡腔(14)的光强度,并将通过衰荡腔(14)的光强度转换成对应的电流信号,并将以上通过衰荡腔(14)的光强度对应的电流信号实时经过信号采集模块(17)发送给主控制器(18),当主控制器(18)通过信号采集模块(17)检测到衰荡腔(14)达到谐振状态时,关闭激光器(10),此时准直的激光在衰荡腔(14)中进行衰荡,同时,通过第一光电探测器(16)和信号采集模块(17)记录下衰荡腔(14)中激光信号的衰荡时间,并采用最小二乘法进行曲线拟合,计算每个激光波长的衰荡腔(14)衰荡时间;
步骤7:为提高检测的准确度,重复进行多次步骤6的衰荡腔(14)衰荡过程,计算多次衰荡过程的衰荡时间平均值;
步骤8:根据衰荡腔(14)达到衰荡状态时对应激光器(10)的波长以及步骤7得到的衰荡时间平均值并依据现有的光腔衰荡光谱测量原理,计算出六氟化硫绝缘电气设备的样气中所含分解产物硫化氢的浓度;
所述步骤6中,当激光器(10)发射波长发生偏移时,主控制器(18)控制信号调制模块(7)发出预设频率的三角波,使激光器(10)的驱动温度为T,工作电流为I1,第二光电探测器(22)得到标准气室(21)中激光的光强度对应的电信号,该光强度对应的电信号通过信号采集模块(17)发送给主控制器(18),通过主控制器(18)对光强度对应的电信号进行解析得到吸收波,判断该吸收波的最低吸收波谷是否偏离所述步骤4所得到的三角波上升沿的中心位置,如果最低吸收波谷正好处于三角波上升沿所对应的中心位置,则无需调整,如果最低吸收波谷偏离三角波上升沿对应中心位置,则通过主控制器(18)适当调节驱动电流,把吸收波的最低吸收波谷拉回到三角波上升沿对应中心位置,并保存当前激光器的激光驱动温度T和工作电流值,即完成激光器波长稳定;
步骤9:通过如下步骤901~906对六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置进行清洗;
步骤901:将六氟化硫绝缘电气设备的补气口与所述六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置的进气口断开;
步骤902:向六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置的进气口通入氮气进行冲洗;
步骤903:将第二流量控制阀(5)和第一流量控制阀(3)同时开到最大;
步骤904:通过氮气连续冲洗气路1~2分钟;
步骤905:关闭第一电磁阀(2)和第二电磁阀(6);
步骤906:断开氮气气源,完成六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置的气路冲洗,防止残留气体造成六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置气路腐蚀;
步骤2中所述六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置状态初始化处理的具体过程包括如下步骤:
步骤201:打开第一电磁阀(2)和第二电磁阀(6),并将第二流量控制阀(5)和第一流量控制阀(3)同时开到最大;
步骤202:用六氟化硫绝缘电气设备中的样气连续冲洗六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测装置的气路模块1~2分钟;
步骤203:设置第一流量控制阀(3)流量为190~210ml/min;
步骤204:主控制器(18)通过信号采集模块(17)和压力传感器(4)采集衰荡腔(14)的压力信号,通过调整第二流量控制阀(5)的流量使衰荡腔(14)中的压力保持在0.8~1.2个大气压,同时,保持衰荡腔(14)中气体为流动状态,降低气体的吸附。
2.根据权利要求1所述的进行六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测的方法,其特征在于:所述控制模块还包括显示模块(19),所述主控制器(18)的显示信号输出端连接显示模块(19)。
3.根据权利要求1所述的进行六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测的方法,其特征在于:所述第一电磁阀(2)和第二电磁阀(6)均为二位两通电磁阀。
4.根据权利要求1所述的进行六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测的方法,其特征在于:所述步骤4和步骤6中三角波的预设频率范围为75~85赫兹。
5.根据权利要求1所述的进行六氟化硫绝缘电气设备分解产物检测的方法,其特征在于:所述步骤6中激光器(10)发出的激光的波长为1.578um。
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