CN107064036A - 一种环网柜气体在线检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环网柜气体在线检测系统及方法，所述系统包括：紫外光源、环网柜、光谱仪及数据处理器；所述环网柜一侧的柜壁上设有进光口，所述环网柜上与所述柜壁相对同一水平线上的另一侧柜壁上设有出光口，所述环网柜设有与所述进光口相对设置的准直镜，以及与所述出光口相对设置的聚焦镜；所述环网柜还设有温度表和压力表，所述紫外光源与所述环网柜连接，所述环网柜与所述光谱仪连接；所述数据处理器与所述光谱仪相连接。本发明对环网柜进行改造，节省了气体池、真空泵、尾气处理装置等设备，避免了环网柜内部与待检测设备气体池气压和温度的差异对检测结果的影响，大大提高对环网柜气体分解组分检测的准确性和精度。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测技术领域，特别涉及一种环网柜气体在线检测系统及方法。
背景技术
户外环网柜是缆线化线路的主要控制设备，在近年来的城网改造中，为使配电系统安全可靠，配电网中大量使用环网柜。环网柜一旦发生故障，就有可能造成巨大的财产损失和人员伤亡。
SF6气体是SF6户外环网柜的绝缘和灭弧介质，纯净的SF6气体无色、无味，常温下具有稳定的化学性质，但在局部放电、高温等条件下，SF6会发生分解，生成SFO2、SO2F2、H2S、CS2、SO2等多种特征分解组分。这些气体不仅会腐蚀环网柜中的固体绝缘材料，造成环网柜绝缘性能的下降，而且大多含有毒性，人体吸入会产生头晕等症状，甚至危及生命。因此，对环网柜中SF6气体分解组分及其含量进行检测，可以有效预防环网柜故障的发生，对保证电力系统的安全运行有重要作用。
环网柜中SF6气体分解组分的检测需要先将气体导出待检测设备，再在气体池内对气体进行检测，取气次数过多会导致待检测设备内部气压降低，使得其绝缘性能下降甚至对其安全稳定运行造成威胁，同时待检测设备内气体混合不均匀以及环境温度、待检测设备与气体池气压的差异均会对检测结果有较大的影响，导致气体分解组分检测结果的精度和准确性低。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种环网柜气体在线检测系统及方法，以解决环网柜气体分解组分检测结果的精度和准确性低的问题。
根据本发明的实施例的第一方面，提供了一种环网柜气体在线检测系统，包括：紫外光源、环网柜、光谱仪及数据处理器；
所述环网柜一侧的柜壁上设有进光口，所述环网柜上与所述柜壁相对的另一侧柜壁上设有出光口，所述进光口与所述出光口在同一水平线上相对设置；所述环网柜设有与所述进光口相对设置的准直镜，以及与所述出光口相对设置的聚焦镜；所述进光口外侧设有第一光纤接头，所述出光口外侧设有第二光纤接头；所述环网柜还设有温度表和压力表，所述温度表用于测量所述环网柜内待测气体的温度，所述压力表用于测量环网柜内所述待测气体的气压；
所述紫外光源通过第一光纤与所述第一光纤接头相连接，用于通过所述进光口，向所述环网柜内部发出紫外光；
所述光谱仪通过第二光纤与所述第二光纤接头相连接，用于对从所述出光口发出的紫外光进行光谱分析，得到所述紫外光的波长和功率值，以及吸收光谱；
所述数据处理器与所述光谱仪相连接，用于获取所述紫外光的波长和功率值、所述环网柜内待测气体的温度和气压，以及所述吸收光谱；根据所述紫外光的波长和功率值以及所述吸收光谱，计算得出所述待测气体的组分及含量；根据所述待测气体的温度和气压对所述待测气体的含量进行修正。
进一步地，所述环网柜气体在线检测系统中，所述准直镜设于所述环网柜内侧。
进一步地，所述环网柜气体在线检测系统中，所述聚焦镜设于所述环网柜内侧。
进一步地，所述环网柜气体在线检测系统中，所述第一光纤与所述第二光纤是单模光纤。
进一步地，所述环网柜气体在线检测系统中，所述紫外光源为氘灯。
进一步地，所述环网柜气体在线检测系统中，所述紫外光源还包括与所述氘灯连接的温度控制器。
根据本实施例的第二方面，提供了一种环网柜气体在线检测方法，用于环网柜气体在线检测系统，所述系统包括：紫外光源、环网柜、光谱仪及数据处理器，所述环网柜设有温度表和压力表，所述方法包括以下步骤：
获取所述紫外光源的波长和功率值、所述环网柜内待测气体的温度和气压，以及吸收光谱；所述温度和气压分别由所述温度表和所述压力表测得，所述吸收光谱由所述光谱仪根据紫外光进行光谱分析得出，所述紫外光由所述紫外光源发出，经过所述环网柜内的待测气体后得到；
根据所述紫外光源的波长和功率值以及所述吸收光谱，计算得出所述待测气体的组分及含量；
根据所述待测气体的温度和气压对所述待测气体的含量进行修正。
由以上技术方案可知，本发明提供了一种环网柜气体在线检测系统及方法，所述系统包括：紫外光源、环网柜、光谱仪及数据处理器；所述环网柜一侧的柜壁上设有进光口，所述环网柜上与所述柜壁相对的另一侧柜壁上设有出光口，所述进光口与所述出光口在同一水平线上相对设置；所述环网柜设有与所述进光口相对设置的准直镜，以及与所述出光口相对设置的聚焦镜；所述进光口外侧设有第一光纤接头，所述出光口外侧设有第二光纤接头；所述环网柜还设有温度表和压力表，所述温度表用于测量所述环网柜内待测气体的温度，所述压力表用于测量环网柜内所述待测气体的气压；所述紫外光源通过第一光纤与所述第一光纤接头相连接；所述光谱仪通过第二光纤与所述第二光纤接头相连接。本发明对环网柜进行改造，利用环网柜相距较远的两个侧面构成光学检测的光路，节省了气体池、真空泵、尾气处理装置等设备，避免了环网柜内部与待检测设备气体池气压和温度的差异对检测结果的影响，大大提高对环网柜气体分解组分检测的准确性和精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据实施例示出的一种环网柜气体在线检测系统结构示意图；
图2为根据实施例示出的另一种环网柜气体在线检测系统结构示意图；
图3为根据实施例示出的一种环网柜气体在线检测方法流程图。
图示说明：
其中，1-紫外光源，2-环网柜，3-光谱仪，4-数据处理器，5-第一光纤，6-第二光纤，11-温度控制器，21-进光口，22-出光口，23-准直镜，24-聚焦镜，25-第一光纤接头，26-第二光纤接头，27-温度表，28-压力表。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的第一方面，首先提供一种环网柜气体在线检测系统。
实施例一
请参阅图1，本发明的实施例提供了一种环网柜气体在线检测系统，包括：紫外光源1、环网柜2、光谱仪3及数据处理器4；
所述环网柜2一侧的柜壁上设有进光口21，所述环网柜2上与所述柜壁相对的另一侧柜壁上设有出光口22，所述进光口21与所述出光口22在同一水平线上相对设置；所述环网柜2设有与所述进光口21相对设置的准直镜23，以及与所述出光口22相对设置的聚焦镜24；所述进光口21外侧设有第一光纤接头25，所述出光口22外侧设有第二光纤接头26；所述紫外光源1通过第一光纤5与所述第一光纤接头25相连接，用于通过所述进光口21，向所述环网柜2内部发出紫外光；
所述光谱仪3通过第二光纤6与所述第二光纤接头26相连接，用于对从所述出光口21发出的紫外光进行光谱分析，得到所述紫外光的波长和功率值，以及吸收光谱；
所述数据处理器4与所述光谱仪3相连接，用于获取所述紫外光的波长和功率值、所述环网柜2内待测气体的温度和气压，以及所述吸收光谱；根据所述紫外光的波长和功率值以及所述吸收光谱，计算得出所述待测气体的组分及含量；根据所述待测气体的温度和气压对所述待测气体的含量进行修正。
本实施例提供的环网柜气体在线检测系统工作过程为：所述紫外光源1发出的紫外光通过第一光纤5发送至所述环网柜2的进光口21的准直镜23，准直镜23将发散紫外光汇聚成平行的紫外光，平行紫外光透过待测气体传至所述环网柜2的出光口22的聚焦镜24；聚焦镜24将平行的紫外光聚焦，增大光谱仪3的入射紫外光通量，所述光谱仪3对聚焦后的紫外光进行光谱分析；所述数据处理器4获取所述光谱仪3的光谱分析得到的所述紫外光的波长和功率值以及所述吸收光谱，计算得出所述待测气体的组分及含量。
由以上技术方案可知，本发明提供了一种环网柜气体在线检测系统，所述系统包括：紫外光源1、环网柜2、光谱仪3及数据处理器4；所述环网柜2一侧的柜壁上设有进光口21，所述环网柜2上与所述柜壁相对的另一侧柜壁上设有出光口22，所述进光口21与所述出光口22在同一水平线上相对设置；所述环网柜2设有与所述进光口21相对设置的准直镜23，以及与所述出光口22相对设置的聚焦镜24；所述进光口21外侧设有第一光纤接头25，所述出光口22外侧设有第二光纤接头26；所述紫外光源1通过第一光纤5与所述第一光纤接头25相连接；所述光谱仪3通过第二光纤6与所述第二光纤接头26相连接。本发明对环网柜进行改造，利用环网柜相距较远的两个侧面构成光学检测的光路，节省了气体池、真空泵、尾气处理装置等设备，避免了环网柜内部与待检测设备气体池气压和温度的差异对检测结果的影响，大大提高对环网柜气体分解组分检测的准确性和精度。
实施例二
请参阅图2，本发明的实施例提供了另一种环网柜气体在线检测系统，所述环网柜2还设有温度表27和压力表28，所述温度表27用于测量所述环网柜2内待测气体的温度，所述压力表28用于测量环网柜2内所述待测气体的气压；本实施例提供环网柜气体在线检测系统的其他结构均参照实施例一的环网柜气体在线检测系统，在此不再赘述。
本实施例提供的环网柜气体在线检测系统工作过程为：参照实施例一的环网柜气体在线检测系统工作过程，在计算得出所述待测气体的组分及含量后，根据所述温度表27及所述压力表28的数值对所述待测气体的含量进行修正，对待测气体的含量进行修正可以大大提高对环网柜气体分解组分检测的准确性和精度。
进一步地，所述环网柜气体在线检测系统中，所述准直镜23设于所述环网柜2内侧。将准直镜23设置在环网柜2内部，避免了外界光线进入光路造成的光谱噪声，提高了检测精度；
进一步地，所述环网柜气体在线检测系统中，所述聚焦镜24设于所述环网柜2内侧。将聚焦镜24设置在环网柜2内部，避免了外界光线进入光路造成的光谱噪声，提高了检测精度和准确性。
进一步地，所述环网柜气体在线检测系统中，所述第一光纤5与所述第二光纤6是单模光纤。单模光纤传输频带宽、容量大，传输过程光损耗小，可以避免紫外光在传输过程中的损耗，使光谱仪得到更完整的紫外光，从而提高了检测精度和准确性。
进一步地，所述环网柜气体在线检测系统中，所述紫外光源1为氘灯。氘灯是一种紫外线光源，氘灯发出的光的波长范围一般为190-400nm的连续光谱带，方便检测SF6发生分解产生的CS2、SO2等多种特征分解组分，从而提高了检测精度和准确性。
进一步地，所述环网柜气体在线检测系统中，所述紫外光源1还包括与所述氘灯连接的温度控制器11。温度控制器可以控制所述氘灯发射紫外光的温度，从而提高了检测精度及准确性。
由以上技术方案可知，本发明提供了一种环网柜气体在线检测系统，所述系统包括：紫外光源1、环网柜2、光谱仪3及数据处理器4；所述环网柜2一侧的柜壁上设有进光口21，所述环网柜2上与所述柜壁相对的另一侧柜壁上设有出光口22，所述进光口21与所述出光口22在同一水平线上相对设置；所述环网柜2设有与所述进光口21相对设置的准直镜23，以及与所述出光口22相对设置的聚焦镜24；所述进光口21外侧设有第一光纤接头25，所述出光口22外侧设有第二光纤接头26；所述环网柜2还设有温度表27和压力表28，所述温度表27用于测量所述环网柜2内待测气体的温度，所述压力表28用于测量环网柜2内所述待测气体的气压；所述紫外光源1通过第一光纤5与所述第一光纤接头25相连接；所述光谱仪3通过第二光纤6与所述第二光纤接头26相连接；本发明对环网柜进行改造，利用环网柜相距较远的两个侧面构成光学检测的光路，节省了气体池、真空泵、尾气处理装置等设备，避免了环网柜内部与待检测设备气体池气压和温度的差异对检测结果的影响，大大提高对环网柜气体分解组分检测的准确性和精度。
据本发明的第二方面，还提供一种环网柜气体在线检测方法。
请参阅图3，本实施例提供了一种环网柜气体在线检测方法，用于环网柜气体在线检测系统，所述系统包括：紫外光源1、环网柜2、光谱仪3及数据处理器4，所述环网柜设有温度表27和压力表28，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、获取所述紫外光源的波长和功率值、所述环网柜2内待测气体的温度和气压，以及吸收光谱；
其中，所述温度和气压分别由所述温度表27和所述压力表28测得，所述吸收光谱由所述光谱仪3根据紫外光进行光谱分析得出，所述紫外光由所述紫外光源发出，经过所述环网柜2内的待测气体后得到；
步骤S2、根据所述紫外光源的波长和功率值以及所述吸收光谱，计算得出所述待测气体的组分及含量；
步骤S3、根据所述待测气体的温度和气压对所述待测气体的含量进行修正。
由以上技术方案可知，本发明提供了一种环网柜气体在线检测系统及方法，所述系统包括：紫外光源1、环网柜2、光谱仪3及数据处理器4；所述环网柜2一侧的柜壁上设有进光口21，所述环网柜2上与所述柜壁相对的另一侧柜壁上设有出光口22，所述进光口21与所述出光口22在同一水平线上相对设置；所述环网柜2设有与所述进光口21相对设置的准直镜23，以及与所述出光口22相对设置的聚焦镜24；所述进光口21外侧设有第一光纤接头25，所述出光口22外侧设有第二光纤接头26；所述环网柜2还设有温度表27和压力表28，所述温度表27用于测量所述环网柜2内待测气体的温度，所述压力表28用于测量环网柜2内所述待测气体的气压；所述紫外光源1通过第一光纤5与所述第一光纤接头25相连接；所述光谱仪3通过第二光纤6与所述第二光纤接头26相连接。本发明对环网柜进行改造，利用环网柜相距较远的两个侧面构成光学检测的光路，节省了气体池、真空泵、尾气处理装置等设备，避免了环网柜内部与待检测设备气体池气压和温度的差异对检测结果的影响，大大提高对环网柜气体分解组分检测的准确性和精度。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (7)
1.一种环网柜气体在线检测系统，其特征在于，包括：紫外光源、环网柜、光谱仪及数据处理器；
所述环网柜一侧的柜壁上设有进光口，所述环网柜上与所述柜壁相对的另一侧柜壁上设有出光口，所述进光口与所述出光口在同一水平线上相对设置；所述环网柜设有与所述进光口相对设置的准直镜，以及与所述出光口相对设置的聚焦镜；所述进光口外侧设有第一光纤接头，所述出光口外侧设有第二光纤接头；所述环网柜还设有温度表和压力表，所述温度表用于测量所述环网柜内待测气体的温度，所述压力表用于测量环网柜内所述待测气体的气压；
所述紫外光源通过第一光纤与所述第一光纤接头相连接，用于通过所述进光口，向所述环网柜内部发出紫外光；
所述光谱仪通过第二光纤与所述第二光纤接头相连接，用于对从所述出光口发出的紫外光进行光谱分析，得到所述紫外光的波长和功率值，以及吸收光谱；
所述数据处理器与所述光谱仪相连接，用于获取所述紫外光的波长和功率值、所述环网柜内待测气体的温度和气压，以及所述吸收光谱；根据所述紫外光的波长和功率值以及所述吸收光谱，计算得出所述待测气体的组分及含量；根据所述待测气体的温度和气压对所述待测气体的含量进行修正。
2.根据权利要求1所述的环网柜气体在线检测系统，其特征在于，所述准直镜设于所述环网柜内侧。
3.根据权利要求1所述的环网柜气体在线检测系统，其特征在于，所述聚焦镜设于所述环网柜内侧。
4.根据权利要求1所述的环网柜气体在线检测系统，其特征在于，所述第一光纤与所述第二光纤均为单模光纤。
5.根据权利要求1所述的环网柜气体在线检测系统，其特征在于，所述紫外光源为氘灯。
6.根据权利要求5所述的环网柜气体在线检测系统，其特征在于，所述紫外光源还包括与所述氘灯连接的温度控制器。
7.一种环网柜气体在线检测方法，用于环网柜气体在线检测系统，所述系统包括：紫外光源、环网柜、光谱仪及数据处理器，所述环网柜设有温度表和压力表，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
获取所述紫外光源的波长和功率值、所述环网柜内待测气体的温度和气压，以及吸收光谱；所述温度和气压分别由所述温度表和所述压力表测得，所述吸收光谱由所述光谱仪根据紫外光进行光谱分析得出，所述紫外光由所述紫外光源发出，经过所述环网柜内的待测气体后得到；
根据所述紫外光源的波长和功率值以及所述吸收光谱，计算得出所述待测气体的组分及含量；
根据所述待测气体的温度和气压对所述待测气体的含量进行修正。
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