CN108518582B - 适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿方法及装置，通过将整个灌充过程分为灌充校正阶段和补偿阶段两个阶段，在灌充校正阶段以第一气体目标浓度C灌充至高压开关设备中压力达到预设的灌充校正阶段目标压力P0并获取高压开关设备内的第一气体的实测浓度C0，根据实测浓度C0及目标浓度C获取灌充修正系数k，并在补偿阶段确定补偿阶段的第一气体灌充浓度，并由灌充修正系数k修正后控制第一气体和第二气体混气比例直至灌充到高压开关设备中压力达到灌充终点压力P，从而使得高压开关设备内的第一气体的浓度能够较为接近目标浓度，消除灌充过程中环境温度、压力以及其他因素造成误差，提高灌充的准确性。

Description

适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿方法及装置
技术领域
本发明涉及电力行业设备领域，尤其涉及一种适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿方法及装置。
背景技术
六氟化硫(SF6)气体是迄今最理想的绝缘和灭弧介质，但是随着现代科学技术的发展和人们对环境问题的重视，SF6的温室效应得到越来越多的关注，尽量减少SF6的使用成为高压电器设备绝缘气体研究的方向。另外由于SF6气体的液化温度在常压下约为-62℃，当其充入高压电器设备时，气体压力为0.6MPa左右，在此压力下SF6液化温度约为-25℃。在我国北方，寒冷的冬季很可能使SF6发生液化，从而降低了绝缘强度，影响高压电器设备的正常工作，甚至造成危险事故。
基于以上两种原因，国内外开始寻找替代SF6气体的绝缘方案。目前，普遍认为，在找到替用品之前一个较好的办法是用混合气体代替纯SF6气体充当绝缘介质，以减少SF6气体的用量，同时降低绝缘气体的液化温度。经研究试验，混合气体可用SF6/N2或者SF6/CF4，其中SF6/N2具有工业应用前景，现今的发展趋势是混合气体中尽量减少SF6的含量。混合气体的应用，使得混气灌充装置在变电站高压开关设备的建设和维护中成为必须的设备。
目前的含SF6混合气体的混气灌充装置均采用流量混合法，通过控制气体的流量直接将SF6混合气体的各组分气体灌充入高压开关设备中，但由于气体的密度受环境温度、压力等因素影响很大，致使流量控制也存在很大误差，造成高压开关设备内灌充混合气体的浓度误差较大，很难达到目标浓度。
发明内容
本发明提供一种适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿方法及装置，以使在对高压开关设备灌充混合气体后浓度能够达到目标浓度，减小灌充过程中环境温度、压力以及其他因素造成误差，提高灌充的准确性。
本发明的一个方面是提供一种适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿方法，包括：
灌充校正阶段，以第一气体目标浓度C将第一气体和第二气体混合后注入高压开关设备，至所述高压开关设备中压力达到预设的灌充校正阶段目标压力P0；并获取所述高压开关设备内的第一气体的实测浓度C0，根据所述实测浓度C0及所述目标浓度C获取灌充修正系数k；以及
补偿阶段，根据所述实测浓度C0、所述目标浓度C、所述灌充校正阶段目标压力P0及灌充终点压力P，确定补偿阶段的第一气体灌充浓度，并以补偿阶段的第一气体灌充浓度及所述灌充修正系数k，将所述第一气体和所述第二气体混合后注入所述高压开关设备，至所述高压开关设备中压力达到灌充终点压力P。
进一步的，所述根据所述实测浓度C0及所述目标浓度C获取灌充修正系数k，具体包括：
根据以下公式确定所述灌充修正系数k：
灌充修正系数k＝C/C0。
进一步的，所述以补偿阶段的第一气体灌充浓度及所述灌充修正系数k，将所述第一气体和所述第二气体混合后注入所述高压开关设备，具体包括：
根据所述第一气体灌充浓度确定第一气体和第二气体混气比例为Q1:(100-Q1)；
以(Q1×k):(100-Q1×k)的比例控制第一气体和第二气体的流量，将所述第一气体和所述第二气体混合后注入所述高压开关设备。
进一步的，所述补偿阶段包括N个子阶段，其中N为大于0的整数；
第i个子阶段中以第一气体灌充浓度CMi及所述灌充修正系数k，将所述第一气体和所述第二气体混合后注入所述高压开关设备，至所述高压开关设备中压力达到子阶段目标压力Pi，并获取所述高压开关设备内的第一气体的实测浓度Ci；
其中CMi＝(Pi×C-Pi-1×Ci-1)/(Pi-Pi-1)
其中1≤i≤N，Pi为第i个子阶段目标压力，P0为灌充校正阶段目标压力，第N个子阶段的目标压力PN等于灌充终点压力P；Ci为第i个子阶段高压开关设备内的第一气体的实测浓度，C0为灌充校正阶段高压开关设备内的第一气体的实测浓度，C为第一气体目标浓度。
进一步的，灌充校正阶段目标压力P0根据如下公式确定：
P0＝P/(N+1)；
所述补偿阶段的第i个子阶段目标压力Pi根据如下公式确定：
Pi＝P×(i+1)/(N+1)。
进一步的，所述第一气体为SF6气体，所述第二气体为N2气体或CF4气体；
将第一气体和第二气体混合后注入高压开关设备前，还包括：
对所述第一气体和第二气体进行恒温加热，以使所述第一气体和第二气体的温度相同。
进一步的，所述方法具体包括：
灌充校正阶段由控制系统向第一流量控制器和第二流量控制器发送第一控制信号以使所述第一流量控制器和所述第二流量控制器根据所述第一控制信号将所述第一气体和所述第二气体以第一气体目标浓度C灌充至混合缓冲罐混合后注入高压开关设备，直至通过压力传感器获取高压开关设备中压力达到预设的灌充校正阶段目标压力P0；并通过气体纯度测试装置获取所述高压开关设备内的第一气体的实测浓度C0；
补偿阶段由所述控制系统根据所述实测浓度C0、所述目标浓度C、所述灌充校正阶段目标压力P0及灌充终点压力P，确定补偿阶段的第一气体灌充浓度；并根据补偿阶段的第一气体灌充浓度及灌充修正系数k向所述第一流量控制器和所述第二流量控制器发送第二控制信号以使所述第一流量控制器和所述第二流量控制器根据所述第二控制信号将所述第一气体和所述第二气体灌充至所述混合缓冲罐混合后注入高压开关设备，直至通过所述压力传感器获取到的高压开关设备中压力达到灌充终点压力P。
本发明的另一个方面是提供一种适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿装置，包括：
混合缓冲罐，设置有分别用于通入第一气体和第二气体的两个进气通道，所述两个进气通道上分别设置有第一流量控制器和第二流量控制器；所述混合缓冲罐还设置有排气通道，通过增压装置与高压开关设备连通；
压力传感器，用于获取所述高压开关设备中压力；
气体纯度测试装置，用于获取所述高压开关设备内第一气体的浓度；
控制系统，与所述第一流量控制器、所述第二流量控制器、所述压力传感器以及所述气体纯度测试装置信号连接；
所述控制系统能够在灌充校正阶段向所述第一流量控制器和所述第二流量控制器发送第一控制信号以使所述第一流量控制器和所述第二流量控制器根据所述第一控制信号将所述第一气体和所述第二气体以第一气体目标浓度C灌充至所述混合缓冲罐混合后注入高压开关设备，至从所述压力传感器获取到的高压开关设备中压力达到预设的灌充校正阶段目标压力P0；并从所述气体纯度测试装置获取所述高压开关设备内的第一气体的实测浓度C0；
所述控制系统还能够在补偿阶段根据补偿阶段的第一气体灌充浓度及灌充修正系数k向所述第一流量控制器和所述第二流量控制器发送第二控制信号以使所述第一流量控制器和所述第二流量控制器根据所述第二控制信号将所述第一气体和所述第二气体灌充至所述混合缓冲罐混合后注入高压开关设备，至从所述压力传感器获取到的高压开关设备中压力达到灌充终点压力P，其中所述灌充修正系数k是根据所述实测浓度C0及所述目标浓度C获取的，所述补偿阶段的第一气体灌充浓度是根据所述实测浓度C0、所述目标浓度C、所述灌充校正阶段目标压力P0及灌充终点压力P获取的。
进一步的，所述装置还包括：
恒温加热装置，与所述控制系统信号连接，所述恒温加热装置设置于所述第一流量控制器和第二流量控制器前，使所述第一气体和所述第二气体分别经所述恒温加热装置加热至温度相同后进入所述第一流量控制器和第二流量控制器。
进一步的，所述装置还包括：
温度传感器，与所述控制系统信号连接，用于检测进入所述恒温加热装置的所述第一气体的温度和所述第二气体的温度，并发送给所述控制系统，以使所述控制系统根据所述第一气体的温度和所述第二气体的温度向所述恒温加热装置发送加热控制信号。
进一步的，所述第一气体为SF6气体，所述第二气体为N2气体或CF4气体。
本发明提供的适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿方法及装置，通过将整个灌充过程分为灌充校正阶段和补偿阶段两个阶段，在灌充校正阶段以第一气体目标浓度C灌充至高压开关设备中压力达到预设的灌充校正阶段目标压力P0并获取高压开关设备内的第一气体的实测浓度C0，根据实测浓度C0及目标浓度C获取灌充修正系数k，并在补偿阶段确定补偿阶段的第一气体灌充浓度，并由灌充修正系数k修正后控制第一气体和第二气体混气比例直至灌充到高压开关设备中压力达到灌充终点压力P。本发明的方法通过在灌充校正阶段获取高压开关设备内的第一气体的实测浓度从而获取灌充修正系数，在补偿阶段以灌充修正系数对灌充浓度进行修正以减小补偿阶段产生的误差，并对灌充校正阶段中产生的浓度差进行补偿，从而使得高压开关设备内的第一气体的浓度能够较为接近目标浓度，消除灌充过程中环境温度、压力以及其他因素造成误差，提高灌充的准确性。
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，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿方法流程图；
图2为本发明一实施例提供的适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿装置的结构图；
图3为本发明另一实施例提供的适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿装置的结构图。
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、完整地描述，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。
图1为本发明实施例提供的适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿方法流程图。本实施例提供了一种适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿方法，该方法具体步骤如下：
S101、灌充校正阶段，以第一气体目标浓度C将第一气体和第二气体混合后注入高压开关设备，至所述高压开关设备中压力达到预设的灌充校正阶段目标压力P0；并获取所述高压开关设备内的第一气体的实测浓度C0，根据所述实测浓度C0及所述目标浓度C获取灌充修正系数k。
在本实施例中，考虑到灌充过程中环境温度、压力以及其他因素造成气体体积的变化或者流量控制器的误差，使得高压开关设备内第一气体浓度无法准确的灌充到目标浓度，也即由于灌充误差的存在导致最终高压开关设备内第一气体浓度与目标浓度存在一定的浓度差，因此本实施例中将整个灌充过程分为两个阶段，也即灌充校正阶段和补偿阶段，在灌充校正阶段获取灌充修改正系数，第二阶段根据灌充修正系数对灌充校正阶段产生的浓度差进行补偿，从而使得高压开关设备内的第一气体的浓度能够较为接近目标浓度，提高灌充的准确性。在本实施例中，所述第一气体为SF6气体，所述第二气体为N2气体或CF4气体。当然，本实施例提供的方法也可应用于灌充其他的混合气体的过程之中。
本实施例中，灌充目标为高压开关设备内第一气体浓度达到目标浓度C，且高压开关设备中压力达到灌充终点压力P，需要说明的是本发明中的浓度均为体积百分浓度。在灌充校正阶段首先以目标浓度C进行灌充，具体的，可以根据目标浓度C确定第一气体和第二气体混气比例，例如目标浓度C为30％，则第一气体和第二气体混气比例为3:7，根据第一气体和第二气体混气比例控制第一气体和第二气体的流量，将第一气体和第二气体混合后灌充到高压开关设备内，直至高压开关设备中压力达到预设的灌充校正阶段目标压力P0。由于灌充误差的存在，因此灌充结束后获取高压开关设备内的第一气体的实测浓度C0可能并不等于目标浓度C，根据实测浓度C0与目标浓度C进行对比，从而得知灌充误差的大小，进而可以根据灌充误差的大小对灌充过程进行校正，从而在后续灌充过程中能够实现设定了灌充浓度即能以较为接近的浓度进行灌充。本实施例具体通过可获得灌充修正系数k，以在补偿阶段根据灌充修正系数k对灌充浓度进行修正。同时通过高压开关设备内实测浓度C0与目标浓度C的对比也可获取到灌充校正阶段产生的浓度差，也便于在补偿阶段对浓度差进行补偿。
S102、补偿阶段，根据所述实测浓度C0、所述目标浓度C、所述灌充校正阶段目标压力P0及灌充终点压力P，确定补偿阶段的第一气体灌充浓度，并以补偿阶段的第一气体灌充浓度及所述灌充修正系数k，将所述第一气体和所述第二气体混合后注入所述高压开关设备，至所述高压开关设备中压力达到灌充终点压力P。
在本实施例中，由于在灌充校正阶段中虽然高压开关设备中压力达到了灌充校正阶段目标压力P0，但高压开关设备中第一气体的实测浓度C0并未达到目标浓度C，因此需要在补偿阶段对灌充校正阶段产生的浓度差进行补偿，可以根据实测浓度C0、目标浓度C、灌充校正阶段目标压力P0及灌充终点压力P获取补偿阶段的第一气体灌充浓度，再根据第一气体灌充浓度及灌充修正系数k确定第一气体和第二气体混气比例，将第一气体和第二气体混合后灌充到高压开关设备内，直至高压开关设备中压力达到灌充终点压力P，经过灌充修正系数的校正使得补偿阶段的灌充过程中实际的灌充浓度更为接近第一气体灌充浓度，从而能够实现既能补偿灌充校正阶段中产生的浓度差，同时也减小补偿阶段产生的误差。
本实施例提供的适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿方法，通过将整个灌充过程分为灌充校正阶段和补偿阶段两个阶段，在灌充校正阶段以第一气体目标浓度C灌充至高压开关设备中压力达到预设的灌充校正阶段目标压力P0并获取高压开关设备内的第一气体的实测浓度C0，根据实测浓度C0及目标浓度C获取灌充修正系数k，并在补偿阶段确定补偿阶段的第一气体灌充浓度，并由灌充修正系数k修正后控制第一气体和第二气体混气比例直至灌充到高压开关设备中压力达到灌充终点压力P。本实施例提供的方法通过在灌充校正阶段获取高压开关设备内的第一气体的实测浓度从而获取灌充修正系数，在补偿阶段以灌充修正系数对灌充浓度进行修正以减小补偿阶段产生的误差，并对灌充校正阶段中产生的浓度差进行补偿，从而使得高压开关设备内的第一气体的浓度能够较为接近目标浓度，消除灌充过程中环境温度、压力以及其他因素造成误差，提高灌充的准确性。
在上述实施例的基础上，S101所述的根据所述实测浓度C0及所述目标浓度C获取灌充修正系数k，具体可包括：
根据以下公式确定所述灌充修正系数k：
灌充修正系数k＝C/C0。
则S102中所述以补偿阶段的第一气体灌充浓度及所述灌充修正系数k，将所述第一气体和所述第二气体混合后注入所述高压开关设备，具体包括：
根据所述第一气体灌充浓度确定第一气体和第二气体混气比例为Q1:(100-Q1)；
以(Q1×k):(100-Q1×k))的比例控制第一气体和第二气体的流量，将所述第一气体和所述第二气体混合后注入所述高压开关设备。
在本实施例中，通过灌充修正系数对第一气体灌充浓度进行修正，体现在修正混气比例上，以灌充修正系数k对第一气体的流量进行校正，而第二气体的流量相应变化使第一气体和第二气体的流量和不变，使得灌充过程中实际浓度达到第一气体灌充浓度。例如第一气体目标浓度C为30％，灌充校正阶段结束后高压开关设备内的第一气体的实测浓度C0达到28.5％，也即第一气体在灌充过程中的实际灌充流量不足，则灌充修正系数k＝C/C0＝30/28.5＝1.053，此外确定第一气体灌充浓度例如为35％，则第一气体和第二气体混气比例应为Q1:(100-Q1)＝35:65，但由于灌充误差的存在，若按35:65控制第一气体和第二气体的流量，则实际上并非以35:65进行灌充，本实施例中通过以(Q1×k):(100-Q1×k)＝(35×1.053):(100-35×1.053)＝36.855:63.145控制第一气体和第二气体的流量，此时则第一气体和第二气体在灌充过程中的实际比例为35:65，从而减少了灌充误差。
作为上述实施例的进一步改进，所述补偿阶段包括N个子阶段，其中N为大于0的整数；
第i个子阶段中以第一气体灌充浓度CMi及所述灌充修正系数k，将所述第一气体和所述第二气体混合后注入所述高压开关设备，至所述高压开关设备中压力达到子阶段目标压力Pi，并获取所述高压开关设备内的第一气体的实测浓度Ci；
其中CMi＝(Pi×C-Pi-1×Ci-1)/(Pi-Pi-1)
其中1≤i≤N，Pi为第i个子阶段目标压力，P0为灌充校正阶段目标压力，第N个子阶段的目标压力PN等于灌充终点压力P；Ci为第i个子阶段高压开关设备内的第一气体的实测浓度，C0为灌充校正阶段高压开关设备内的第一气体的实测浓度，C为第一气体目标浓度。
在本实施例中，补偿阶段可以仅包括一个阶段，也可以包括两个以上子阶段，其中优选为两个子阶段，以下将分别以补偿阶段仅包括一个阶段(也即N＝1)和补偿阶段包括两个阶段(也即N＝2)进行示例性说明。
示例一
对于高压开关设备灌充SF6和N2的混合气体，也即第一气体为SF6，第二气体为N2，高压开关设备中SF6目标浓度C为30％，灌充终点压力P达到0.9MPa，设置灌充校正阶段目标压力P0为0.3MPa，补偿阶段目标压力P1等于灌充终点压力0.9Mpa。
灌充校正阶段，以SF6目标浓度30％确定SF6和N2混气比例为3:7，并以混气比例为3:7控制流量进行混合后注入高压开关设备，直至高压开关设备中压力达到0.3MPa，此时检测高压开关设备内SF6实测浓度C0为28.5％，则此时获取灌充修正系数k＝C/C0＝30/28.5＝1.053。
补偿阶段，由于第一阶段中SF6实测浓度C0较目标浓度C偏低，因此在补偿阶段需要对灌充校正阶段产生的浓度差进行补偿，提高SF6的灌充浓度，灌充浓度CM1可通过以下公式计算：
CM1＝(P1×C–P0×C0)/(P1-P0)＝(0.9×30％–0.3×28.5％)/(0.9-0.3)＝30.75％
然后根据灌充浓度CM1确定SF6和N2混气比例为30.75:69.25，然后根据灌充修正系数k进行修正，修改正后SF6和N2混气比例为(Q1×k):Q2＝(30.75×1.053):(100-(30.75×1.053))＝32.38:67.62，并以混气比例为32.38:67.62控制流量进行混合后注入高压开关设备，直至高压开关设备中压力达到0.9Mpa，灌充过程结束。
示例二
对于高压开关设备灌充SF6和N2的混合气体，也即第一气体为SF6，第二气体为N2，高压开关设备中SF6目标浓度C为30％，灌充终点压力P达到0.9MPa，设置灌充校正阶段目标压力P0为0.3MPa，补偿阶段第一子阶段目标压力P1为0.6Mpa，第二子阶段目标压力P2等于灌充终点压力0.9Mpa。
灌充校正阶段，以SF6目标浓度30％确定SF6和N2混气比例为3:7，并以混气比例为3:7控制流量进行混合后注入高压开关设备，直至高压开关设备中压力达到0.3MPa，此时检测高压开关设备内SF6实测浓度C0为28.5％，则此时获取灌充修正系数k＝C/C0＝30/28.5＝1.053。
补偿阶段第一子阶段灌充浓度CM1可通过以下公式计算：
CM1＝(P1×C–P0×C0)/(P1-P0)＝(0.6×30％–0.3×28.5％)/(0.6-0.3)＝31.5％
然后根据灌充浓度CM1确定SF6和N2混气比例为31.5:68.5，然后根据灌充修正系数k进行修正，修改正后SF6和N2混气比例为(31.5×1.053):(100-(31.5×1.053))＝33.17:66.83，并以混气比例为33.17:66.83控制流量进行混合后注入高压开关设备，直至高压开关设备中压力达到0.6Mpa，此时检测高压开关设备内SF6实测浓度C1为30.2％；
补偿阶段第二子阶段灌充浓度CM2可通过以下公式计算：
CM2＝(P2×C–P1×C1)/(P2-P1)＝(0.9×30％–0.3×30.2％)/(0.9-0.6)＝29.6％
然后根据灌充浓度CM2确定SF6和N2混气比例为29.6:70.4，然后根据灌充修正系数k进行修正，修改正后SF6和N2混气比例为(29.6×1.053):(100-(29.6×1.053))＝31.17:68.83，并以混气比例为31.17:68.83控制流量进行混合后注入高压开关设备，直至高压开关设备中压力达到0.9Mpa，灌充过程结束。
上述示例二中，灌充过程分为灌充校正阶段目标压力P0及补偿阶段两个子阶段，总共灌充三次，其三次灌充中的目标压力分别为0.3MPa、0.6MPa、0.9MPa，也即将灌充终点压力P均分为三份，也即：
灌充校正阶段目标压力P0根据如下公式确定：
P0＝P/(N+1)；
所述补偿阶段的第i个子阶段目标压力Pi根据如下公式确定：
Pi＝P×(i+1)/(N+1)。
灌充过程中对于各阶段目标压力采用如上公式设定，可以使得灌充校正阶段能够较为准确的获取高压开关设备内的第一气体的实测浓度C0，也便于在补偿阶段各子阶段中能够充分的补偿上一灌充过程中的浓度差，提高控制的准确性。
作为上述各实施例的进一步改进，将第一气体和第二气体混合后注入高压开关设备前，还包括：
对所述第一气体和第二气体进行恒温加热，以使所述第一气体和第二气体的温度相同。
考虑到气体的体积与温度有密切关系，当第一气体和第二气体温度不同时，其各自体积均有不同的变化，此时通过以预定的流量进行灌充，则可能产生较大的灌充误差，因此本实施例中通过对第一气体和第二气体进行恒温加热，使第一气体和第二气体的温度保持恒定，从而能够减小温度产生的灌充误差，也便于灌充过程中的稳定控制。
此外需要说明的是，上述实施例中的流程可以由控制系统自动完成，也可由人工操作实现。
具体的，由控制系统自动完成时，上述实施例提供的方法具体可包括：
灌充校正阶段由控制系统向第一流量控制器和第二流量控制器发送第一控制信号以使所述第一流量控制器和所述第二流量控制器根据所述第一控制信号将所述第一气体和所述第二气体以第一气体目标浓度C灌充至混合缓冲罐混合后注入高压开关设备，直至通过压力传感器获取高压开关设备中压力达到预设的灌充校正阶段目标压力P0；并通过气体纯度测试装置获取所述高压开关设备内的第一气体的实测浓度C0；
补偿阶段由所述控制系统根据所述实测浓度C0、所述目标浓度C、所述灌充校正阶段目标压力P0及灌充终点压力P，确定补偿阶段的第一气体灌充浓度；并根据补偿阶段的第一气体灌充浓度及灌充修正系数k向所述第一流量控制器和所述第二流量控制器发送第二控制信号以使所述第一流量控制器和所述第二流量控制器根据所述第二控制信号将所述第一气体和所述第二气体灌充至所述混合缓冲罐混合后注入高压开关设备，直至通过所述压力传感器获取到的高压开关设备中压力达到灌充终点压力P。
图2为本发明一实施例提供的适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿装置的结构图。如图2所示，本实施例提供一种适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿装置，包括：
混合缓冲罐100，设置有分别用于通入第一气体和第二气体的两个进气通道，所述两个进气通道上分别设置有第一流量控制器210和第二流量控制器220；所述混合缓冲罐100还设置有排气通道，通过增压装置300与高压开关设备900连通；
压力传感器400，用于获取所述高压开关设备900中压力；
气体纯度测试装置500，用于获取所述高压开关设备900内第一气体的浓度；
控制系统600，与所述第一流量控制器210、所述第二流量控制器220、所述压力传感器400以及所述气体纯度测试装置500信号连接；
所述控制系统600能够在灌充校正阶段向所述第一流量控制器210和所述第二流量控制器220发送第一控制信号以使所述第一流量控制器210和所述第二流量控制器220根据所述第一控制信号将所述第一气体和所述第二气体以第一气体目标浓度C灌充至所述混合缓冲罐100混合后注入高压开关设备900，至从所述压力传感器400获取到的高压开关设备900中压力达到预设的灌充校正阶段目标压力P0；并从所述气体纯度测试装置500获取所述高压开关设备900内的第一气体的实测浓度C0；
所述控制系统600还能够在补偿阶段根据补偿阶段的第一气体灌充浓度及灌充修正系数k向所述第一流量控制器210和所述第二流量控制器220发送第二控制信号以使所述第一流量控制器210和所述第二流量控制器220根据所述第二控制信号将所述第一气体和所述第二气体灌充至所述混合缓冲罐100混合后注入高压开关设备900，至从所述压力传感器400获取到的高压开关设备900中压力达到灌充终点压力P，其中所述灌充修正系数k是根据所述实测浓度C0及所述目标浓度C获取的，所述补偿阶段的第一气体灌充浓度是根据所述实测浓度C0、所述目标浓度C、所述灌充校正阶段目标压力P0及灌充终点压力P获取的。
在本实施例中，所述第一气体可以为SF6气体，所述第二气体可以为N2气体或CF4气体。当然，本实施例提供的装置也可应用于灌充其他的混合气体。本实施例中，控制系统600与第一流量控制器210、第二流量控制器220、压力传感器400以及气体纯度测试装置500信号连接，可以为有线连接也可为无线连接。
其中，气体纯度测试装置500设置于高压开关设备900上，且气体纯度测试装置500设置有无线通信模块，内置可充电电池，体积小巧、重量轻，可独立自由的设置于待检测位置，通过无线通信控制测量过程，而不受距离限制，测量精度快速稳定，并且便于保证高压开关设备900的气密性。
更具体的，控制系统600包括通信组件、处理器以及存储器；其中通信组件用于与所述第一流量控制器、所述第二流量控制器、所述压力传感器以及所述气体纯度测试装置信号连接，并在灌充校正阶段向所述第一流量控制器和所述第二流量控制器发送第一控制信号、从所述压力传感器获取到的高压开关设备中压力以判断是否达到预设的灌充校正阶段目标压力P0、以及从所述气体纯度测试装置获取所述高压开关设备内的第一气体的实测浓度C0，通信组件还用于在补偿阶段向所述第一流量控制器和所述第二流量控制器发送第二控制信号、从所述压力传感器获取到的高压开关设备中压力以判断是否达到灌充终点压力P，处理器用于根据所述实测浓度C0及所述目标浓度C获取灌充修正系数k，以及根据所述实测浓度C0、所述目标浓度C、所述灌充校正阶段目标压力P0及灌充终点压力P确定补偿阶段的第一气体灌充浓度，此外还用于生成第一控制信号和第二控制信号。
其中，通信组件与其他设备之间有线或无线方式的通信，如基于通信标准的无线网络或者基于射频识别(RFID)技术、红外数据协会(IrDA)技术、超宽带(UWB)技术、蓝牙(BT)技术的近场通信。处理器可以为应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、微处理器或其他电子元件实现。存储器可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。存储器用于存储上述控制系统所执行的计算机程序。
本发明实施例提供的适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿装置可以具体用于实现上述图1所提供的方法实施例的流程，具体功能此处不再赘述。
进一步的，如图3所示，在上述实施例的基础上，所述装置还可包括：恒温加热装置710和720，与所述控制系统600信号连接，所述恒温加热装置710和720分别设置于所述第一流量控制器210和第二流量控制器220前，使所述第一气体和所述第二气体分别经所述恒温加热装置710和720加热至温度相同后进入所述第一流量控制器210和第二流量控制器220。
本实施例中在第一气体和第二气体通入第一流量控制器210和第二流量控制器220前通过恒温加热装置710和720对第一气体和第二气体进行恒温加热至温度相同，使第一气体和第二气体的温度保持恒定，从而能够减小温度产生的灌充误差，也便于灌充过程中的稳定控制。此外，由于第一气体和第二气体可以如图3所示由气瓶等将液化气体减压释放转化为气态后提供，恒温加热装置710和720可以在气体由液态转化为气体过程中提供热量，避免当环境提供的热量不足时将使液态无法转化为气态，使得液态气体通过进气通道进入流量控制器，导致流量控制器损坏造成更大的灌充误差。本实施例中恒温加热装置可以如图3中在每一气体的进气通道上均设置一个，也可仅设置一个同时对第一气体和第二气体进行恒温加热。
进一步的，所述装置还可包括：温度传感器，与所述控制系统600信号连接，用于检测进入所述恒温加热装置710和720的所述第一气体的温度和所述第二气体的温度，并发送给所述控制系统600，以使所述控制系统600根据所述第一气体的温度和所述第二气体的温度向所述恒温加热装置710和720发送加热控制信号。
本实施例中，通过温度传感器检测第一气体和第二气体的温度并发送给控制系统600，控制系统600判断是否达到预设温度值(例如20℃)，若未达到，则生成加热控制信号，并发送给恒温加热装置710和720，以使恒温加热装置710和720根据加热控制信号对第一气体和第二气体进行加热，既保证了进气温度的一致性，使流量控制更精确，减小灌充误差，又可以防止在低温环境下液化气体无法气化，导致流量控制器损坏，保证了设备的正常工作，使本实施例的装置的使用环境适应性更强。
在一具体示例中，所述恒温加热装置710和720为气体加热过滤器，在加热的同时对气体中的水分进行吸附，避免水分进入到高压开关设备900中，造成高压开关设备900中混合气体绝缘效果的失效。
本实施例提供的适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿置，通过将整个灌充过程分为灌充校正阶段和补偿阶段两个阶段，在灌充校正阶段以第一气体目标浓度C灌充至高压开关设备900中压力达到预设的灌充校正阶段目标压力P0并获取高压开关设备900内的第一气体的实测浓度C0，根据实测浓度C0及目标浓度C获取灌充修正系数k，并在补偿阶段确定补偿阶段的第一气体灌充浓度，并由灌充修正系数k修正后控制第一气体和第二气体混气比例直至灌充到高压开关设备900中压力达到灌充终点压力P。本实施例提供的方法通过在灌充校正阶段获取高压开关设备900内的第一气体的实测浓度从而获取灌充修正系数，在补偿阶段以灌充修正系数对灌充浓度进行修正以减小补偿阶段产生的误差，并对灌充校正阶段中产生的浓度差进行补偿，从而使得高压开关设备900内的第一气体的浓度能够较为接近目标浓度，消除灌充过程中环境温度、压力以及其他因素造成误差，提高灌充的准确性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿方法，其特征在于，包括：
灌充校正阶段，以第一气体目标浓度C将第一气体和第二气体混合后注入高压开关设备，至所述高压开关设备中压力达到预设的灌充校正阶段目标压力P0；并获取所述高压开关设备内的第一气体的实测浓度C0，根据所述实测浓度C0及所述目标浓度C获取灌充修正系数k；以及
补偿阶段，根据所述实测浓度C0、所述目标浓度C、所述灌充校正阶段目标压力P0及灌充终点压力P，确定补偿阶段的第一气体灌充浓度，并以补偿阶段的第一气体灌充浓度及所述灌充修正系数k，将所述第一气体和所述第二气体混合后注入所述高压开关设备，至所述高压开关设备中压力达到灌充终点压力P；
所述根据所述实测浓度C0及所述目标浓度C获取灌充修正系数k，具体包括：
根据以下公式确定所述灌充修正系数k：
灌充修正系数k=C / C0；
所述以补偿阶段的第一气体灌充浓度及所述灌充修正系数k，将所述第一气体和所述第二气体混合后注入所述高压开关设备，具体包括：
根据所述第一气体灌充浓度确定第一气体和第二气体混气比例为Q1 : ( 100-Q1)；
以(Q1×k) : (100- Q1×k)的比例控制第一气体和第二气体的流量，将所述第一气体和所述第二气体混合后注入所述高压开关设备；
所述补偿阶段包括N个子阶段，其中N为大于0的整数；
第i个子阶段中以第一气体灌充浓度CMi及所述灌充修正系数k，将所述第一气体和所述第二气体混合后注入所述高压开关设备，至所述高压开关设备中压力达到子阶段目标压力Pi，并获取所述高压开关设备内的第一气体的实测浓度Ci；
其中CMi=(Pi×C-Pi-1×Ci-1) / (Pi-Pi-1)
其中1≤i≤N，Pi为第i个子阶段目标压力，P0为灌充校正阶段目标压力，第N个子阶段的目标压力PN等于灌充终点压力P；Ci为第i个子阶段高压开关设备内的第一气体的实测浓度，C0为灌充校正阶段高压开关设备内的第一气体的实测浓度，C为第一气体目标浓度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
灌充校正阶段目标压力P0根据如下公式确定：
P0=P / (N+1)；
所述补偿阶段的第i个子阶段目标压力Pi根据如下公式确定：
Pi= P×(i+1) / (N+1)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一气体为SF6气体，所述第二气体为N2气体或CF4气体；
将第一气体和第二气体混合后注入高压开关设备前，还包括：
对所述第一气体和第二气体进行恒温加热，以使所述第一气体和第二气体的温度相同。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，具体包括：
灌充校正阶段由控制系统向第一流量控制器和第二流量控制器发送第一控制信号以使所述第一流量控制器和所述第二流量控制器根据所述第一控制信号将所述第一气体和所述第二气体以第一气体目标浓度C灌充至混合缓冲罐混合后注入高压开关设备，直至通过压力传感器获取高压开关设备中压力达到预设的灌充校正阶段目标压力P0；并通过气体纯度测试装置获取所述高压开关设备内的第一气体的实测浓度C0，根据所述实测浓度C0及所述目标浓度C获取灌充修正系数k；
补偿阶段由所述控制系统根据所述实测浓度C0、所述目标浓度C、所述灌充校正阶段目标压力P0及灌充终点压力P，确定补偿阶段的第一气体灌充浓度；并根据补偿阶段的第一气体灌充浓度及灌充修正系数k向所述第一流量控制器和所述第二流量控制器发送第二控制信号以使所述第一流量控制器和所述第二流量控制器根据所述第二控制信号将所述第一气体和所述第二气体灌充至所述混合缓冲罐混合后注入高压开关设备，直至通过所述压力传感器获取到的高压开关设备中压力达到灌充终点压力P。
5.一种适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿装置，其特征在于，应用于如权利要求1-4任一项所述的适用于质量流量混合法的混气灌充误差补偿方法，所述装置包括：
混合缓冲罐，设置有分别用于通入第一气体和第二气体的两个进气通道，所述两个进气通道上分别设置有第一流量控制器和第二流量控制器；所述混合缓冲罐还设置有排气通道，通过增压装置与高压开关设备连通；
压力传感器，用于获取所述高压开关设备中压力；
气体纯度测试装置，用于获取所述高压开关设备内第一气体的浓度；
控制系统，与所述第一流量控制器、所述第二流量控制器、所述压力传感器以及所述气体纯度测试装置信号连接；
所述控制系统能够在灌充校正阶段向所述第一流量控制器和所述第二流量控制器发送第一控制信号以使所述第一流量控制器和所述第二流量控制器根据所述第一控制信号将所述第一气体和所述第二气体以第一气体目标浓度C灌充至所述混合缓冲罐混合后注入高压开关设备，至从所述压力传感器获取到的高压开关设备中压力达到预设的灌充校正阶段目标压力P0；并从所述气体纯度测试装置获取所述高压开关设备内的第一气体的实测浓度C0；
所述控制系统还能够在补偿阶段根据补偿阶段的第一气体灌充浓度及灌充修正系数k向所述第一流量控制器和所述第二流量控制器发送第二控制信号以使所述第一流量控制器和所述第二流量控制器根据所述第二控制信号将所述第一气体和所述第二气体灌充至所述混合缓冲罐混合后注入高压开关设备，至从所述压力传感器获取到的高压开关设备中压力达到灌充终点压力P，其中所述灌充修正系数k是根据所述实测浓度C0及所述目标浓度C获取的，所述补偿阶段的第一气体灌充浓度是根据所述实测浓度C0、所述目标浓度C、所述灌充校正阶段目标压力P0及灌充终点压力P获取的。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
恒温加热装置，与所述控制系统信号连接，所述恒温加热装置设置于所述第一流量控制器和第二流量控制器前，使所述第一气体和所述第二气体分别经所述恒温加热装置加热至温度相同后进入所述第一流量控制器和第二流量控制器。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：
温度传感器，与所述控制系统信号连接，用于检测进入所述恒温加热装置的所述第一气体的温度和所述第二气体的温度，并发送给所述控制系统，以使所述控制系统根据所述第一气体的温度和所述第二气体的温度向所述恒温加热装置发送加热控制信号。
8.根据权利要求5-7任一项所述的装置，其特征在于，所述第一气体为SF6气体，所述第二气体为N2气体或CF4气体。
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