CN105259212A - 一种用于sf6分解产物检测的交叉干扰消除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于SF₆分解产物检测的交叉干扰消除方法，其包括以下步骤：步骤1、搭建SF₆分解产物检测系统架构；步骤2、建立H₂气体对CO传感器和SO₂传感器的干扰模型，向所述检测气路中通入不同H₂浓度的以SF₆为底气的H₂样气，求解干扰函数；步骤3、建立CO浓度值N_CO与CO传感器测得的电压值V_CO之间的关系模型，向所述检测气路中通入不同CO浓度的以SF₆为底气的CO样气，计算实际浓度N＇_CO；步骤4、建立SO₂浓度值N_SO2与SO₂传感器测得的电压值V_SO2之间的关系模型，向所述检测气路中通入不同SO₂浓度的以SF₆为底气的SO₂样气，计算实际浓度N＇_SO2。本发明在检测现场SF₆电气设备内样气时，就能计算检测出最真实准确的CO和SO₂浓度值。

Description

一种用于SF6分解产物检测的交叉干扰消除方法

技术领域

本发明涉及SF₆电气设备检测领域，具体涉及用于SF₆分解产物检测的交叉干扰消除方法。

背景技术

目前绝大多数SF₆分解产物检测装置均采用化学传感器测试原理，CO、SO₂是分解产物最重要的特征组分；但受原理限制，CO传感器不仅对CO响应，还会对H₂产生较大的干扰电信号；SO₂传感器也会受到H₂的影响，产生干扰信号；而大多数SF₆电气设备内均可能存在H₂，含量甚至可能超过1000ppm，这将严重影响分解产物测试的准确性，为故障评估带来不确定因素。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一套基于CO、SO₂、H2传感器的用于SF₆分解产物检测的交叉干扰消除方法，能同时消除CO传感器和SO₂传感器受H₂的干扰，获得CO、SO2的实际浓度值。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于SF₆分解产物检测的交叉干扰消除方法，其包括以下步骤：

步骤1、将H₂传感器、CO传感器以及SO₂传感器均装入一检测气路中，该H₂传感器、CO传感器以及SO₂传感器的输出端分别连接于一信号采集转换模块的其中一输入端，然后将信号采集转换模块接收到的检测信号通过处理器处理后显示于显示模块上，所述检测信号分别为H₂传感器、CO传感器以及SO₂传感器获取的H₂气体、CO气体以及SO₂气体的电压信号；

步骤2、向所述检测气路中通入不同H₂浓度的以SF₆为底气的H₂样气，分别记录各H₂浓度下显示模块上显示的H₂气体的电压值V_H2、CO气体的电压值V_CO、SO₂气体的电压值V_SO2，并获得H₂气体对CO传感器干扰出的电压值ΔV_H2-CO、H₂气体对SO₂传感器干扰出的电压值ΔV_H2-SO2；

建立H₂气体对CO传感器的干扰模型：

△V_H2-CO＝f1(V_H2)(1)

以及建立H₂气体对SO₂传感器的干扰模型：

△V_H2-SO2＝f2(V_H2)(2)

其中，f1和f2分别为H₂气体对CO传感器和SO₂传感器的干扰函数；

通过对该不同H₂浓度下的多组数据拟合，求解所述f1和f2；

步骤3、建立CO浓度值N_CO与CO传感器测得的电压值V_CO之间的关系模型：

N_CO＝f_CO(V_CO)(3)

向所述检测气路中通入不同CO浓度的以SF₆为底气的CO样气，得到每个CO浓度值以及对应显示模块显示的CO气体的电压值；通过对这些不同CO浓度的多组数据进行拟合，求解所述CO浓度关系函数f_CO；

因CO样气中还含有H₂气体，因此，需要消除CO传感器受H₂气体干扰部分，则得CO样气中CO气体的实际浓度N＇_CO：

N＇_CO＝f_CO(V_CO-△V_H2-CO)(4)

联立式(1)、(3)和(4)，计算实际浓度N＇_CO；

步骤4、建立SO₂浓度值N_SO2与SO₂传感器测得的电压值V_SO2之间的关系模型：

N_SO2＝f_SO2(V_SO2)(5)

向所述检测气路中通入不同SO₂浓度的以SF₆为底气的SO₂样气，得到每个SO₂浓度值以及对应显示模块显示的SO₂气体的电压值；通过对这些不同SO₂浓度的多组数据进行拟合，求解所述SO₂浓度关系函数f_SO2；

因SO₂样气中还含有H₂气体，因此，需要消除SO₂传感器受H₂气体干扰部分，则得SO₂样气中SO₂气体的实际浓度N＇_SO2：

N＇_SO2＝f_SO2(V_SO2-△V_H2-SO2)(6)

联立式(2)、(5)和(6)，计算实际浓度N＇_SO2。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

该方法主要针对目前SF₆分解产物检测中遇到的交叉干扰问题，基于传感器本身交叉干扰参数和大量实验数据，设计出一套交叉干扰消除系统及一种交叉干扰消除算法，消除各传感器所受除自身检测气体以外的其他气体交叉干扰，大幅提升SF₆分解产物检测精度，降低SF₆电气设备故障隐患。

附图说明

图1为本发明一种用于SF₆分解产物检测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

一种用于SF₆分解产物检测的交叉干扰消除方法，其包括以下步骤：

首先，搭建用于SF₆分解产物检测系统的结构，如图1所示，将3套传感器装入检测装置气路，然后接至信号放大器；传感器输出电压信号经信号放大器放大后，从信号放大器的第2脚引出，H₂传感器、CO传感器、SO₂传感器对应的信号放大器的各自第2脚依次接信号采集转换模块的1、2、3通道；信号采集转换模块输出接至CPU输入，经软件处理后将检测到的H₂、CO、SO₂信号电压值显示在显示模块上。

然后，依次通入如下浓度的以SF₆为底气的H₂样气：10ppm、50ppm、100ppm、150ppm、200ppm、250ppm、350ppm、500ppm；分别记录各浓度下显示模块上显示的H₂电压值V_H2、CO电压值V_CO、SO₂电压值V_SO2、H₂对CO传感器干扰出的电压值△V_H2-CO、H₂对SO₂传感器干扰出的电压值△V_H2-SO2，H2对CO传感器干扰出的电压值△V_H2-CO＝只通入各浓度H2时CO传感器响应电压值减去未通入H2时CO传感器响应的电压值(零位电压)，这组干扰电压值借助其他软件(excel或matlab)，将它们(y轴)和通入的H2浓度值(x轴)线性拟合出CO传感器受H₂干扰信号与H₂电压函数关系：△V_H2-CO＝f1(V_H2)，电压值△V_H2-SO2同理，并可拟合获得SO₂传感器受H₂干扰信号与H₂电压函数关系：△V_H2-SO2＝f2(V_H2)。

在实际检测CO浓度时，依次通入如下浓度的以SF₆为底气的CO样气：10ppm、50ppm、100ppm、150ppm、200ppm、250ppm、350ppm、500ppm，得出CO浓度值与CO传感器响应电压值的函数关系：N_CO＝f_CO(V_CO)；但在现场测试时，样气中除含有CO外还有H₂，因此需要消除CO传感器受H₂干扰的部分后再代入函数计算CO浓度，即CO实际浓度：N＇_CO＝f_CO(V_CO-△V_H2-CO)；

实际检测SO₂浓度时，依次通入如下浓度的以SF₆为底气的SO₂样气：2ppm、5ppm、10ppm、15ppm、20ppm、25ppm、35ppm、50ppm，得出SO₂浓度值与SO₂传感器响应电压值的函数关系：N_SO2＝f_SO2(V_SO2)，但在现场测试时，样气中除含有SO₂外还有H₂，因此需要消除SO2传感器受H2干扰的部分后再代入函数计算SO₂浓度，即SO₂实际浓度：N＇_SO2＝f_SO2(V_SO2-△V_H2-SO2)；

最后，通过上述方法，结合显示模块，在检测现场SF₆电气设备内样气时，就能计算检测出最真实准确的CO和SO₂浓度值。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (1)

1.一种用于SF₆分解产物检测的交叉干扰消除方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1、将H₂传感器、CO传感器以及SO₂传感器均装入一检测气路中，该H₂传感器、CO传感器以及SO₂传感器的输出端分别连接于一信号采集转换模块的其中一输入端，然后将信号采集转换模块接收到的检测信号通过处理器处理后显示于显示模块上，所述检测信号分别为H₂传感器、CO传感器以及SO₂传感器获取的H₂气体、CO气体以及SO₂气体的电压信号；

步骤2、向所述检测气路中通入不同H₂浓度的以SF₆为底气的H₂样气，分别记录各H₂浓度下显示模块上显示的H₂气体的电压值V_H2、CO气体的电压值V_CO、SO₂气体的电压值V_SO2，并获得H₂气体对CO传感器干扰出的电压值ΔV_H2-CO、H₂气体对SO₂传感器干扰出的电压值ΔV_H2-SO2；

建立H₂气体对CO传感器的干扰模型：

△V_H2-CO＝f1(V_H2)(1)

以及建立H₂气体对SO₂传感器的干扰模型：

△V_H2-SO2＝f2(V_H2)(2)

其中，f1和f2分别为H₂气体对CO传感器和SO₂传感器的干扰函数；

通过对该不同H₂浓度下的多组数据拟合，求解所述f1和f2；

步骤3、建立CO浓度值N_CO与CO传感器测得的电压值V_CO之间的关系模型：

N_CO＝f_CO(V_CO)(3)

向所述检测气路中通入不同CO浓度的以SF₆为底气的CO样气，得到每个CO浓度值以及对应显示模块显示的CO气体的电压值；通过对这些不同CO浓度的多组数据进行拟合，求解所述CO浓度关系函数f_CO；

因CO样气中还含有H₂气体，因此，需要消除CO传感器受H₂气体干扰部分，则得CO样气中CO气体的实际浓度N＇_CO：

N＇_CO＝f_CO(V_CO-△V_H2-CO)(4)

联立式(1)、(3)和(4)，计算实际浓度N＇_CO；

步骤4、建立SO₂浓度值N_SO2与SO₂传感器测得的电压值V_SO2之间的关系模型：

N_SO2＝f_SO2(V_SO2)(5)

向所述检测气路中通入不同SO₂浓度的以SF₆为底气的SO₂样气，得到每个SO₂浓度值以及对应显示模块显示的SO₂气体的电压值；通过对这些不同SO₂浓度的多组数据进行拟合，求解所述SO₂浓度关系函数f_SO2；

因SO₂样气中还含有H₂气体，因此，需要消除SO₂传感器受H₂气体干扰部分，则得SO₂样气中SO₂气体的实际浓度N＇_SO2：

N＇_SO2＝f_SO2(V_SO2-△V_H2-SO2)(6)

联立式(2)、(5)和(6)，计算实际浓度N＇_SO2。