CN105572192A - 一种sf6电化学气体传感器温度补偿方法 - Google Patents

一种sf6电化学气体传感器温度补偿方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105572192A
CN105572192A CN201610025133.3A CN201610025133A CN105572192A CN 105572192 A CN105572192 A CN 105572192A CN 201610025133 A CN201610025133 A CN 201610025133A CN 105572192 A CN105572192 A CN 105572192A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
sensor
function
gas sensor
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610025133.3A
Other languages
English (en)
Inventor
郑东升
连鸿松
林坦
陈然
吴奇宝
余海泳
吴方连
倪时龙
戴太文
李涛
肖新华
李云凡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
Fujian Yirong Information Technology Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
Fujian Yirong Information Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, Electric Power Research Institute of State Grid Fujian Electric Power Co Ltd, Fujian Yirong Information Technology Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN201610025133.3A priority Critical patent/CN105572192A/zh
Publication of CN105572192A publication Critical patent/CN105572192A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

一种SF6电化学气体传感器温度补偿方法，包括：将整个温度补偿系统放置于恒温箱中，调节恒温箱温度，温度稳定后，依次通入以SF6为底气且含有杂质气体的各样气至管路中，检测杂质气体电压并处理，得到浓度值与电压信号值的函数；采用最小二乘法线性拟合方法，得到温度值与斜率之间的函数为：k＝fk(t)＝m1*t+n1，以及温度值与截距的函数为：b＝fb(t)＝m2*t+n2；综合所有函数，得到样气中的杂质气体浓度与温度、电压信号值之间的函数为：P＝f(v,t)＝fk(t)*V+fb(t)＝(m1*t+n1)*V+(m2*t+n2)。

Description

一种SF6电化学气体传感器温度补偿方法
技术领域
本发明具体涉及一种SF6电化学气体传感器温度补偿方法。
背景技术
六氟化硫以其稳定、绝缘性能优良的特性，被广泛应用于变电站六氟化硫电气设备中。当SF6电气设备存在故障时，故障区域的SF6气体和固体绝缘材料在热和电的作用下产生一系列化学反应，产生硫化物、氟化物和碳化物等分解产物。通过分析SF6气体中各种分解产物的含量能够客观的反应出设备内部绝缘的情况，并通过此结果，判断设备是否存在早期故障。目前测量分解产物最主流的手段就是电化学气体传感器法，但受其检测原理所限，绝大部分电化学气体传感器输出信号都会受温度影响，存在温度漂移的问题，给分解产物检测带来较大误差，影响SF6电气设备故障评估。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种SF6电化学气体传感器温度补偿方法。
本发明是这样实现的：一种SF6电化学气体传感器温度补偿方法，先配置一温度补偿系统和一控制单元，所述温度补偿系统包括管路、稳压阀、流量阀、电化学气体传感器、温度传感器、流量传感器；所述稳压阀、流量阀、电化学气体传感器、温度传感器、流量传感器从前至后依次设于所述管路上；所述控制单元包括控制器、信号放大器和显示模块；所述电化学气体传感器、信号放大器和控制器依次连接；温度传感器、流量传感器和显示模块分别与控制器连接；
所述温度补偿方法具体包括以下步骤：
(1)通入SF6纯气至管路中，通过稳压阀稳压后，再调节流量阀使气体流速稳定在200mL/min；
(2)将整个所述温度补偿系统放置于恒温箱中，调节恒温箱温度为-20°，温度传感器检测气体温度稳定后，依次通入以SF6为底气且含有杂质气体浓度为2ppm、5ppm、10ppm、15ppm、25ppm、50ppm的样气至管路中，由电化学气体传感器检测各样气中的杂质气体电压，并通过信号放大器放大后输入控制器，由显示模块输出各浓度所对应的电压信号值，使用最小二乘法线性拟合方法可以得到浓度值与电压信号值的函数：
P1＝f1(V)＝k1*V+b1；
(3)分别调节恒温箱温度为-10°、0°、10°、20°、30°、40°、50°，按照(2)的操作方法，分别得到在温度-10°、0°、10°、20°、30°、40°、50°下，浓度值与电压信号值的函数分别为：P2＝f2(V)＝k2*V+b2、P3＝f3(V)＝k3*V+b31、P4＝f4(V)＝k4*V+b4、P5＝f5(V)＝k5*V+b5、P6＝f6(V)＝k6*V+b6、P7＝f7(V)＝k7*V+b7、P8＝f8(V)＝k8*V+b8；
(4)根据步骤(2)和步骤(3)的函数，采用最小二乘法线性拟合方法，线性拟合出温度值-20、-10、0、10、20、30、40、50与上述斜率k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8之间的关系，得到温度与斜率的函数为：k＝fk(t)＝m1*t+n1；
(5)根据步骤(2)和步骤(3)的函数，采用最小二乘法线性拟合方法，线性拟合出温度值-20、-10、0、10、20、30、40、50与上述截距b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8之间的关系，得到温度与截距的函数为：b＝fb(t)＝m2*t+n2；
(6)综合上述所有函数，可以得到样气中的杂质气体浓度与温度、电压信号值之间的函数为：P＝f(v,t)＝fk(t)*V+fb(t)＝(m1*t+n1)*V+(m2*t+n2)。
进一步地，所述步骤(2)中，浓度值与电压信号值的函数关系为：P1＝0.0676*V-5.6377。
进一步地，所述步骤(3)中，在温度-10°、0°、10°、20°、30°、40°、50°下，浓度值与电压信号值的函数关系分别为：P2＝0.0656*V-5.4202、P3＝0.0636*V-5.1971、P4＝0.0616*V-4.9778、P5＝0.0596*V-4.7756、P6＝0.0576*V-4.5422、P7＝0.0556*V-4.326、P8＝0.0536*V-4.1017。
进一步地，所述步骤(4)中，温度与斜率的函数为：k＝fk(t)＝-0.0002t+0.0636。
进一步地，所述步骤(5)中，温度与截距的函数为：b＝fb(t)＝-0.0219t+5.2007。
本发明的优点在于：拟合出电化学气体传感器在不同温度下对不同浓度分解产物的响应关系，有效解决了电化学气体传感器受温度影响较大的问题，提升了整套系统对高温低温环境的适应性，大大提高了SF6电气设备故障评估的准确性。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中温度补偿系统的原理框图。
具体实施方式
请参阅图1所示，一种SF6电化学气体传感器温度补偿方法，先配置一温度补偿系统和一控制单元，所述温度补偿系统包括管路、稳压阀、流量阀、电化学气体传感器、温度传感器、流量传感器；所述稳压阀、流量阀、电化学气体传感器、温度传感器、流量传感器从前至后依次设于所述管路上；所述控制单元包括控制器、信号放大器和显示模块；所述电化学气体传感器、信号放大器和控制器依次连接；温度传感器、流量传感器和显示模块分别与控制器连接；
所述稳压阀用于保持样气进入各传感器的气压稳定；
所述流量阀用于调节并稳定样气进入各传感器的流量；
所述电化学气体传感器用于检测SF6分解产物中杂质气体，例如CO、SO2、H2S、HF等，可采用SO2电化学传感器；
所述温度传感器用于测量样气温度并将电信号传输至CPU；
所述流量传感器用于测量样气流速并将电信号传输至CPU；
所述信号放大器为小信号调理及放大电路板，用于将电化学气体传感器输出的微弱电信号调理放大并传输至CPU；
所述CPU用于采集、处理上述各模块输出的电信号，且处理后传送至显示模块；
所述显示模块用于显示样气流量、气压、温度及样气中分解产物浓度值；
所述SF6电化学气体传感器温度补偿方法具体包括以下步骤：
(1)通入SF6纯气至管路中，通过稳压阀稳压后，再调节流量阀使气体流速稳定在200mL/min，即流量传感器检测出的流速稳定在200mL/min；
(2)将整个所述温度补偿系统放置于恒温箱中，调节恒温箱温度为-20°，温度传感器检测气体温度稳定后(约需20min)，依次通入以SF6为底气且含有杂质气体浓度为2ppm、5ppm、10ppm、15ppm、25ppm、50ppm的样气至管路中，由电化学气体传感器检测各样气中的杂质气体电压，并通过信号放大器放大后输入控制器，由显示模块输出各浓度所对应的电压信号值，使用最小二乘法线性拟合方法可以得到浓度值与电压信号值的函数：P1＝f1(V)＝k1*V+b1；
所述浓度值与电压信号值的函数关系具体为：P1＝0.0676*V-5.6377，其中浓度值与电压信号值具体测试数据如下：
(3)分别调节恒温箱温度为-10°、0°、10°、20°、30°、40°、50°，按照(2)的操作方法，分别得到在温度-10°、0°、10°、20°、30°、40°、50°下，浓度值与电压信号值的函数分别为：P2＝f2(V)＝k2*V+b2、P3＝f3(V)＝k3*V+b31、P4＝f4(V)＝k4*V+b4、P5＝f5(V)＝k5*V+b5、P6＝f6(V)＝k6*V+b6、P7＝f7(V)＝k7*V+b7、P8＝f8(V)＝k8*V+b8；
所述浓度值与电压信号值的函数关系分别具体为：P2＝0.0656*V-5.4202、P3＝0.0636*V-5.1971、P4＝0.0616*V-4.9778、P5＝0.0596*V-4.7756、P6＝0.0576*V-4.5422、P7＝0.0556*V-4.326、P8＝0.0536*V-4.1017；各温度下浓度值与电压信号值具体测试数据如下：
(4)根据步骤(2)和步骤(3)的函数，采用最小二乘法线性拟合方法，线性拟合出温度值-20、-10、0、10、20、30、40、50与上述斜率k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8之间的关系，得到温度与斜率的函数为：k＝fk(t)＝m1*t+n1；
所述温度与斜率的函数具体为：k＝fk(t)＝-0.0002t+0.0636；其中，温度与斜率具体测试数据如下：
温度值 斜率k
-20 0.0676
-10 0.0656
0 0.0636
10 0.0616
20 0.0596
30 0.0576
40 0.0556
50 0.0536
(5)根据步骤(2)和步骤(3)的函数，采用最小二乘法线性拟合方法，线性拟合出温度值-20、-10、0、10、20、30、40、50与上述截距b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8之间的关系，得到温度与截距的函数为：b＝fb(t)＝m2*t+n2；
所述温度与截距的函数具体为：b＝fb(t)＝-0.0219t+5.2007；其中，温度与截距具体测试数据如下：
温度值 截距b
-20 5.6377
-10 5.4202
0 5.1971
10 4.9778
20 4.77564 -->
30 4.5422
40 4.326
50 4.1017
。
(6)综合上述所有函数，可以得到样气中的杂质气体浓度与温度、电压信号值之间的函数为：P＝f(v,t)＝fk(t)*V+fb(t)＝(m1*t+n1)*V+(m2*t+n2)(此函数请转化成具体系数的函数，系数只剩下t和V)；即经过温度补偿后的样气，其中的杂质气体浓度计算式是基于温度和电压信号值的函数。
本发明在测试大量实验数据的基础上，结合最小二乘法线性拟合的方法，拟合出电化学气体传感器在不同温度下对不同浓度分解产物的响应关系，有效解决了电化学气体传感器受温度影响较大的问题，提升了整套系统对高温低温环境的适应性，大大提高了SF6电气设备故障评估的准确性。

Claims (5)

1.一种SF6电化学气体传感器温度补偿方法，其特征在于：先配置一温度补偿系统和一控制单元，所述温度补偿系统包括管路、稳压阀、流量阀、电化学气体传感器、温度传感器、流量传感器；所述稳压阀、流量阀、电化学气体传感器、温度传感器、流量传感器从前至后依次设于所述管路上；所述控制单元包括控制器、信号放大器和显示模块；所述电化学气体传感器、信号放大器和控制器依次连接；温度传感器、流量传感器和显示模块分别与控制器连接；
所述温度补偿方法具体包括以下步骤：
(1)通入SF6纯气至管路中，通过稳压阀稳压后，再调节流量阀使气体流速稳定在200mL/min；
(2)将整个所述温度补偿系统放置于恒温箱中，调节恒温箱温度为-20°，温度传感器检测气体温度稳定后，依次通入以SF6为底气且含有杂质气体浓度为2ppm、5ppm、10ppm、15ppm、25ppm、50ppm的样气至管路中，由电化学气体传感器检测各样气中的杂质气体电压，并通过信号放大器放大后输入控制器，由显示模块输出各浓度所对应的电压信号值，使用最小二乘法线性拟合方法可以得到浓度值与电压信号值的函数：
P1＝f1(V)＝k1*V+b1；
(3)分别调节恒温箱温度为-10°、0°、10°、20°、30°、40°、50°，按照(2)的操作方法，分别得到在温度-10°、0°、10°、20°、30°、40°、50°下，浓度值与电压信号值的函数分别为：P2＝f2(V)＝k2*V+b2、P3＝f3(V)＝k3*V+b31、P4＝f4(V)＝k4*V+b4、P5＝f5(V)＝k5*V+b5、P6＝f6(V)＝k6*V+b6、P7＝f7(V)＝k7*V+b7、P8＝f8(V)＝k8*V+b8；
(4)根据步骤(2)和步骤(3)的函数，采用最小二乘法线性拟合方法，线性拟合出温度值-20、-10、0、10、20、30、40、50与上述斜率k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8之间的关系，得到温度与斜率的函数为：k＝fk(t)＝m1*t+n1；
(5)根据步骤(2)和步骤(3)的函数，采用最小二乘法线性拟合方法，线性拟合出温度值-20、-10、0、10、20、30、40、50与上述截距b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8之间的关系，得到温度与截距的函数为：b＝fb(t)＝m2*t+n2；
(6)综合上述所有函数，可以得到样气中的杂质气体浓度与温度、电压信号值之间的函数为：P＝f(v,t)＝fk(t)*V+fb(t)＝(m1*t+n1)*V+(m2*t+n2)。
2.如权利要求1所述的一种SF6电化学气体传感器温度补偿方法，其特征在于：所述步骤(2)中，浓度值与电压信号值的函数关系为：P1＝0.0676*V-5.6377。
3.如权利要求1所述的一种SF6电化学气体传感器温度补偿方法，其特征在于：所述步骤(3)中，在温度-10°、0°、10°、20°、30°、40°、50°下，浓度值与电压信号值的函数关系分别为：P2＝0.0656*V-5.4202、P3＝0.0636*V-5.1971、P4＝0.0616*V-4.9778、P5＝0.0596*V-4.7756、P6＝0.0576*V-4.5422、P7＝0.0556*V-4.326、P8＝0.0536*V-4.1017。
4.如权利要求1所述的一种SF6电化学气体传感器温度补偿方法，其特征在于：所述步骤(4)中，温度与斜率的函数为：k＝fk(t)＝-0.0002t+0.0636。
5.如权利要求1所述的一种SF6电化学气体传感器温度补偿方法，其特征在于：所述步骤(5)中，温度与截距的函数为：b＝fb(t)＝-0.0219t+5.2007。
CN201610025133.3A 2016-01-15 2016-01-15 一种sf6电化学气体传感器温度补偿方法 Pending CN105572192A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610025133.3A CN105572192A (zh) 2016-01-15 2016-01-15 一种sf6电化学气体传感器温度补偿方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610025133.3A CN105572192A (zh) 2016-01-15 2016-01-15 一种sf6电化学气体传感器温度补偿方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105572192A true CN105572192A (zh) 2016-05-11

Family

ID=55882564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610025133.3A Pending CN105572192A (zh) 2016-01-15 2016-01-15 一种sf6电化学气体传感器温度补偿方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105572192A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106198655A (zh) * 2016-06-28 2016-12-07 西安交通大学 一种电化学传感器检测sf6分解气体的矩阵计算方法
CN108982396A (zh) * 2018-05-30 2018-12-11 南京信息工程大学 一种红外co2气体传感器及其标定系统和温湿度补偿方法
CN109444341A (zh) * 2018-12-11 2019-03-08 福建亿榕信息技术有限公司 环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置及检测方法
CN111948273A (zh) * 2020-08-21 2020-11-17 山东工商学院 气体传感器温度补偿模型建立、气体浓度测量方法及装置
CN112462005A (zh) * 2020-11-26 2021-03-09 深圳市安室智能有限公司 温度补偿方法及相关产品

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2896283Y (zh) * 2006-05-18 2007-05-02 南京卓成自动化设备有限公司 一体化气体在线检测仪
CN201662555U (zh) * 2010-03-19 2010-12-01 重庆电力科学试验研究院 一种六氟化硫电气设备故障监测装置
CN103412245A (zh) * 2013-06-27 2013-11-27 厦门加华电力科技有限公司 六氟化硫电气设备氢气检测仪及其使用方法
CN103454383A (zh) * 2013-09-05 2013-12-18 长三角(嘉兴)纳米科技产业发展研究院 一种气体传感器动态响应性能测试系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2896283Y (zh) * 2006-05-18 2007-05-02 南京卓成自动化设备有限公司 一体化气体在线检测仪
CN201662555U (zh) * 2010-03-19 2010-12-01 重庆电力科学试验研究院 一种六氟化硫电气设备故障监测装置
CN103412245A (zh) * 2013-06-27 2013-11-27 厦门加华电力科技有限公司 六氟化硫电气设备氢气检测仪及其使用方法
CN103454383A (zh) * 2013-09-05 2013-12-18 长三角(嘉兴)纳米科技产业发展研究院 一种气体传感器动态响应性能测试系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨道华: "SF6纯度及分解产物分析仪的研制", 《中北大学硕士学位论文》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106198655A (zh) * 2016-06-28 2016-12-07 西安交通大学 一种电化学传感器检测sf6分解气体的矩阵计算方法
CN108982396A (zh) * 2018-05-30 2018-12-11 南京信息工程大学 一种红外co2气体传感器及其标定系统和温湿度补偿方法
CN109444341A (zh) * 2018-12-11 2019-03-08 福建亿榕信息技术有限公司 环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置及检测方法
CN109444341B (zh) * 2018-12-11 2024-01-30 福建亿榕信息技术有限公司 环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置及检测方法
CN111948273A (zh) * 2020-08-21 2020-11-17 山东工商学院 气体传感器温度补偿模型建立、气体浓度测量方法及装置
CN111948273B (zh) * 2020-08-21 2023-08-08 山东工商学院 气体传感器温度补偿模型建立、气体浓度测量方法及装置
CN112462005A (zh) * 2020-11-26 2021-03-09 深圳市安室智能有限公司 温度补偿方法及相关产品

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105572192A (zh) 一种sf6电化学气体传感器温度补偿方法
CN105628752B (zh) 电化学传感器的标定方法
EP2930499B1 (en) Method and apparatus for humidity sensor temperature compensation
WO2014209731A2 (en) Sample conditioning system for low pressure gas
CN105738454B (zh) 一种基于绝缘油老化补偿的绝缘纸中水含量计算方法
US10520481B2 (en) Hydrogen sulfide gas detector with humidity and temperature compensation
US11293907B2 (en) Electric conductivity detector and ion chromatograph
CN102680999A (zh) 静电收集测氡探测效率的温湿度自动补偿方法
KR20180076265A (ko) 가스 센서 측정용 희석가스 생성장치 및 가스 센서 검증 시스템
JPWO2012137745A1 (ja) 水分濃度検出装置
Qu et al. A New Concentration Detection System for SF 6/N 2 Mixture Gas in Extra/Ultra High Voltage Power Transmission Systems
WO2015145265A2 (en) Interference free gas measurement
CN201335834Y (zh) 一种电缆循环加热试验控制测量装置
CN103529152B (zh) 一种基于质谱仪的自反馈气体定量装置及其使用方法
CN106324047B (zh) 一种催化燃烧传感器工作寿命评估装置及评估方法
Kuchkarov et al. Investigation of particular parameters of a semiconductor ammonia gas analyzer
CN110333318B (zh) 一种用于车内气味在线检测系统的湿度补偿方法及系统
CN207675682U (zh) 自调节热导式气体传感器和气体检测装置
CN106596902B (zh) 便携式全自动石油产品硫化氢测定仪
CN203949907U (zh) 一种气相色谱检测仪的微小电流检测系统
CN108956872A (zh) 一种对sf6气体成分在线监测装置校准的方法及系统
CN113405960A (zh) 一种连续稳定且环境参数可调的循环粉尘装置及试验系统
CN108387605A (zh) 一种基于热导检测全氟异丁腈中纯度含量检测方法
CN205808782U (zh) 一种短颈喷嘴的真空抽取装置
CN111896591A (zh) 一种自校准气敏传感器装置及其校准方法和系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160511

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication