CN110531239A - 一种sf6分解组分检测装置和gis专家诊断系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种SF6分解组分检测装置和GIS专家诊断系统,该SF6分解组分检测装置包括紫外和红外激光器、配气装置、第一气路模块、气体池和探测器,其中紫外和红外激光器、第一气路模块分别与气体池连接;紫外和红外激光器与气体池光纤连接;配气装置的输入端与GIS设备连接,配气装置用于采集GIS设备中的SF6气体;第一气路模块的输入端与配气装置的第一输出端连接,第一气路模块的输出端与所述气体池的进气口连接;探测器与所述气体池连接,检测所述气体池内气体组分。本发明实施例提供的技术方案,在实现SF6分解多组分检测的基础上,还能够减小检测装置的体积,满足现场离线或在线检测的需求。
Description
技术领域
本发明实施例涉及GIS缺陷检测领域,尤其涉及一种SF6分解组分检测装置和GIS专家诊断系统。
背景技术
气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear,GIS)是输变电系统中的关键设备,一旦发生故障,将威胁电力系统的安全运行。GIS在运行电压、热、力等作用下的内绝缘时效老化和在生产、运输、调试装配、运行和检修过程产生或留下的各种潜伏性缺陷,会逐渐扩展致使内绝缘的电气强度下降而导致故障,因而GIS设备的内绝缘状态对GIS运维至关重要。
当SF6气体绝缘设备存在内部绝缘缺陷时,会伴以不同形式局部放电和局部过热,导致SF6分解。现有技术检测SF6分解组分的实验平台体积较大,不适合进行现场检测,且不能实现多组分气体检测。
发明内容
本发明实施例提供一种SF6分解组分检测装置,以实现种SF6分解多组分检测,以及减小检测装置的体积,满足现场离线或在线检测的需求。
第一方面,本发明实施例提供了一种SF6分解组分检测装置,包括紫外和红外激光器、配气装置、第一气路模块、气体池和探测器,其中所述紫外和红外激光器、所述第一气路模块分别与所述气体池连接;
所述紫外和红外激光器与所述气体池光纤连接;
所述配气装置的输入端与GIS设备连接,所述配气装置用于采集GIS设备中的SF6气体;
所述第一气路模块的输入端与所述配气装置的第一输出端连接,所述第一气路模块的输出端与所述气体池的进气口连接;
所述探测器与所述气体池连接,用于检测所述气体池内气体组分。
可选的,所述配气装置包括取气转接口、过滤网、减压阀和三通接口;
所述取气转接口与GIS设备连接,所述过滤网设置于所述配气装置内;
所述减压阀与所述三通接口的输入端连接,所述三通接口的第一输出端与所述第一气路模块的输入端连接。
可选的,所述第一气路模块包括第一开关电磁阀和第一流量控制阀;
所述第一开关电磁阀的输入端与所述三通接口的第一输出端连接,所述第一开关电磁阀的输出端通过所述第一流量控制阀与所述气体池的进气口连接。
可选的,该SF6分解组分检测装置还包括第二气路模块和尾气池;
所述第二气路模块的输入端与所述配气装置的第二输出端连接,所述第二气路模块的输出端与所述尾气池的第一进气口连接,所述尾气池的第二进气口与所述气体池的出气口连接。
可选的,所述第二气路模块包括第二开关电磁阀、第二流量控制阀和限流阀;
所述第二开关电磁阀的输入端通过所述第二流量控制阀与所述气体池的出气口连接;
所述尾气池的第一进气口通过所述限流阀与所述第二开关电磁阀的输出端连接。
可选的,所述气体池包括准直镜、压力监测模块和温度监测模块;
所述准直镜设置于所述气体池的前壁上,与所述紫外/红外激光器光纤连接,所述准直镜用于准直所述紫外/红外激光器射出的激光;
所述压力监测模块,与所述上位机电连接,用于监测所述气体池内部气压;
所述温度监测模块,与所述上位机电连接,用于监测所述气体池内部温度;
所述气体池外壁与被动隔振装置接触连接,所述被动隔振装置用于隔离外部振动噪声。
第二方面,本发明实施例提供了一种GIS专家诊断系统,包括SF6分解组分检测装置,还包括GIS缺陷监测装置;所述GIS缺陷监测装置与所述SF6分解组分检测装置管道连接;
所述GIS缺陷监测装置包括:电压调节模块、放电气室、采样模块、示波器和质谱仪;
所述电压调节模块的输入端用于输入交流电,所述电压调节模块的输出端输出可调电压;
所述放电气室内设置有放电电极,所述放电电极与所述电压调节模块的输出端电连接;
所述采样模块的输入端与所述放电电极电连接,所述采样模块的输出端接地;
所述示波器与所述采样模块电连接,所述示波器用于监测所述放电气室的放电量;
所述放电气室壁上设置有采样孔,所述质谱仪通过所述采样孔检测所述放电气室中气体组分。
可选的,所述放电电极包括第一电极和第二电极;
所述第一电极为高压电极,所述第一电极与所述电压调节模块的输出端电连接;所述第二电极为接地电极;
所述放电电极包括针-板电极、同心球-碗电极或板-板电极中的至少一种。
可选的,所述GIS缺陷监测装置还包括物理缺陷检测模块;
所述物理缺陷检测模块设置于过热密闭气室内,所述物理缺陷检测模块与所述电压调节模块的输出端电连接。
可选的,所述物理缺陷检测模块包括电源线、热电偶、电热丝和信号引线;
所述电热丝通过所述电源线与所述电压调节模块电连接,所述热电偶与所述电热丝电连接;
所述信号引线的第一端与所述热电偶电连接,所述信号引线的第二端与温度传感器的输入端电连接,所述温度传感器设置于所述物理缺陷检测模块上。
本发明实施例提供的技术方案,通过配气装置和第一气路模块将GIS设备中SF6气体通入气体池中,SF6气体在气体池中与紫外和红外激光器发射出的激光发生反应,探测器通过检测气体池内激光强度来确定SF6分解组分,且气体池采用多波段兼容设计,能够实现SF6气体分解多组分的检测。本发明实施例在实现SF6分解多组分检测的基础上,还能够减小检测装置的体积,满足现场离线或在线检测的需求。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种SF6分解组分检测装置结构示意图;
图2为本发明实施例提供的另一种SF6分解组分检测装置结构示意图;
图3为本发明实施例提供的另一种SF6分解组分检测装置结构示意图;
图4为本发明实施例提供的一种气体池的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的一种GIS专家诊断系统的结构示意图;
图6为本发明实施例提供的另一种GIS专家诊断系统的结构示意图;
图7为本发明实施例提供的另一种GIS专家诊断系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种SF6分解组分检测装置结构示意图,参考图1,该SF6分解组分检测装置包括紫外和红外激光器10、配气装置20、第一气路模块30、气体池40和探测器50,其中紫外和红外激光器10、第一气路模块30分别与气体池40连接;
紫外和红外激光器10与气体池40光纤连接;
配气装置20的输入端B1与GIS设备60连接,配气装置20用于采集GIS设备60中的SF6气体;
第一气路模块30的输入端C1与配气装置20的第一输出端B2连接,第一气路模块30的输出端C2与气体池40的进气口A1连接;
探测器50与气体池40连接,用于检测气体池40内气体组分。
具体的,GIS设备60发生绝缘缺陷时,如局部放电和局部过热,SF6气体由于受到不均匀电场的作用,使得SF6气体分解。配气装置20采集GIS设备中的SF6气体,以99.999%的高纯氦气作为载气将SF6气体通过第一气路模块30注入气体池40。其中,氦气为惰性气体,至起到载气二段物理作用,在气体池40中不发生化学反应,且氦气的电离能远高于一般有机化合物的电离能,因此氦气的电离效率相对低于一般有机化合物,对总离子流的干扰小。紫外和红外激光器10能够发射出从紫外到红外宽波段的激光,紫外和红外激光器10与气体池40光纤连接,能够避免阳光对激光产生干扰。紫外和红外激光器10发射出的激光在气体池40内与SF6气体发生吸收反应,探测器50可以为气相色谱质谱联用仪,根据采集到红外和紫外光谱数据,确定SF6气体的分解组分。例如,紫外和红外激光器依次发射出H2S气体对应波段的激光、SOF2气体对应波段的激光和SO2F2气体对应波段的激光,并逐一射入气体池40中,若探测器50检测到吸收光谱中H2S气体对应波段的激光未被吸收,SOF2气体对应波段的激光和SO2F2气体对应波段的激光被吸收,则气体池40中的SF6气体的分解组分包含SOF2气体和SO2F2气体,并根据吸收光谱中的吸光度来确定SOF2气体和SO2F2气体的浓度。
本发明实施例提供的技术方案,通过配气装置和第一气路模块将GIS设备中SF6气体通入气体池中,SF6气体在气体池中与紫外和红外激光器发射出的激光发生反应,探测器通过检测气体池内激光强度来确定SF6分解组分,气体池采用多波段兼容设计,能够实现SF6气体分解多组分的检测。且对第一气路模块和气体池进行高度集成,可以在实现SF6分解多组分检测的基础上,还能够减小检测装置的体积,满足现场离线或在线检测的需求。
可选的,图2为本发明实施例提供的另一种SF6分解组分检测装置结构示意图,在上述实施例的基础上,参考图2,配气装置20包括取气转接口201、过滤网202、减压阀203和三通接口204;
取气转接口201与GIS设备60连接,过滤网202设置于配气装置20内;
减压阀203与三通接口204的输入端连接,三通接口204的第一输出端与第一气路模块30的输入端C1连接。
具体的,取气转接口201用于匹配GIS设备60的取样孔,以实现GIS设备60与配气装置20的连接,保证GIS设备60中的SF6气体完全进入配气装置20中。过滤网202为金属防尘过滤网,用于过滤杂质;通过减压阀203调节连接管道内部的气压,SF6气体经过减压阀203后,通过三通接口204注入第一气路模块30。
继续参考图2,第一气路模块30包括第一开关电磁阀301和第一流量控制阀302;
第一开关电磁阀301的输入端与三通接口204的第一输出端连接,第一开关电磁阀301的输出端通过第一流量控制阀302与气体池40的进气口连接。
具体的,第一开关电磁阀301可以用来控制SF6气体的流动方向等参数,利用磁铁线圈的电磁特性,根据输入端与输出端的压差控制第一开关电磁阀301内部阀体移动,从而实现SF6气体的流动。第一流量控制阀302用来控制流入气体池40的SF6气体的流量,可以根据需求来调节将SF6气体注入气体池40的流量。通过第一开关电磁阀301可以控制第一气路模块30的开启或关闭。
可选的,配气装置20还可以包括载气输入孔,用于注入载气。载气可以为纯度为99.999%的氦气,载气可以将SF6气体以一定的流速注入气体池40,SF6气体在气体池40中与激光发生吸收反应后,载气载带发生吸收反应后的SF6气体进入色谱柱进行分离,再将被分离后的SF6气体各分解组分载入探测器进行检测,最后流出探测器放空或收集,载气只起载带作用而不参于吸收反应。
可选的,图3为本发明实施例提供的另一种SF6分解组分检测装置结构示意图,在上述实施例的基础上,参考图3,SF6分解组分检测装置还包括第二气路模块70和尾气池80;
第二气路模块70的输入端D1与气体池40的出气口A2连接,第二气路模块70的输出端与尾气池80的第一进气口801连接,尾气池80的第二进气口802与配气装置20的第二输出端B3连接。
具体的,GIS设备60中的SF6气体通过配气装置20和第一气路模块30注入气体池40中,紫外和红外激光器10发射出紫外激光和红外激光通过光纤射入气体池40中,气体池40中SF6气体与紫外激光和红外激光发生吸收反应,待吸收反应结束,通过第二气路模块70将气体池40中剩余的SF6气体注入到尾气池80中进行处理,防止SF6气体的分解组分直接排到空气中,造成大气污染。同时,配气装置20中的剩余SF6气体也注入到尾气池80中进行处理。例如气体池40和配气装置20中剩余的SF6气体在尾气池80可以通过热解沉淀或催化反应等方法,转换成清洁气体。
继续参考图3,第二气路模块70包括第二开关电磁阀702、第二流量控制阀701和限流阀703;
第二开关电磁阀702的输入端通过第二流量控制阀701与气体池40的出气口A2连接;
尾气池80的第一进气口801通过限流阀703与第二开关电磁阀702的输出端连接。
具体的,第二流量控制阀701用来控制排出气体池40的SF6气体的流量,可以根据需求来调节将SF6气体排出气体池40的流量,以使排入尾气池80中的SF6气体有充足的时间进行热解沉淀或催化反应。第二开关电磁阀702可以用来控制SF6气体的流动方向等参数,利用磁铁线圈的电磁特性,根据输入端与输出端的压差控制第二开关电磁阀702内部阀体移动,从而实现SF6气体的流动,即,通过第二开关电磁阀702可以控制第二气路模块70的开启或关闭。限流阀703与第二开关电磁阀702的输出端连接,用于限制SF6气体流入尾气池80中的流量,防止尾气池80中待处理的SF6气体来不及处理就排出尾气池80,保证尾气池80中的SF6气体全部转换成清洁气体。
可选的,图4为本发明实施例提供的一种气体池的结构示意图,参考图3和图4,气体池40包括准直镜410、压力监测模块420和温度监测模块430;
准直镜410设置于气体池40的前壁上,与紫外和红外激光器10光纤连接,准直镜410用于准直紫外和红外激光器10射出的激光;
压力监测模块420,与上位机电连接,用于监测气体池40内部气压;
温度监测模块430,与上位机电连接,用于监测气体池40内部温度;
气体池40外壁与被动隔振装置440接触连接,被动隔振装置440用于隔离外部振动噪声。
具体的,准直镜410对紫外和红外激光器10输出的激光进行准直,使紫外和红外激光器10输出的激光变为平行光,例如,准直镜410可以为透镜,可将发散的激光转换成平行的激光。气体池40内部还可以设置聚焦镜,聚焦镜与准直镜410接触连接,可以将准直镜410射出的激光进行聚焦,增加激光的能量,便于注入气体池40的SF6气体更好地与激光发生吸收反应,防止能量低的激光被SF6气体及分解组分吸收后不被探测器50采集,能够提高探测器50的检测精度。
进行激光光谱吸收时,由于气压和温度对SF6检测气体吸收光谱强度有较大影响,因此通过压力监测模块420和温度监测模块430采集气体池40内部的气压和温度,并输出至上位机进行监测,通过控制压力监测模块420和温度监测模块430,实时调节气体池内部的气压与温度,可以保证气体池内部环境的稳定性,保证检测结果的准确性,能够提高SF6气体分解组分的检测精度。
被动隔振装置440可以为橡胶隔振器或钢丝隔振器等,能够抑制器件间振动噪声,可以在气体池40的多个维度设置多个被动隔振装置440,以减少振动干扰;此外,气体池40内壁设有防吸收材料,可以解决吸附能力较强的气体发生吸附问题。
本发明实施例提供的技术方案,通过配气装置和第一气路模块将GIS设备中SF6气体通入气体池中,SF6气体在气体池中与紫外和红外激光器发射出的激光发生反应,探测器通过检测气体池内激光强度来确定SF6分解组分,气体池采用多波段兼容设计,能够实现SF6气体分解多组分的检测。且对第一气路模块和气体池进行高度集成,可以在实现SF6分解多组分检测的基础上,还能够减小检测装置的体积,满足现场离线或在线检测的需求。通过第二气路模块可以将气体池和配置装置中的剩余SF6气体和SF6气体分解组分注入尾气池进行处理,防止污染大气环境。
可选的,图5为本发明实施例提供的一种GIS专家诊断系统的结构示意图,参考图3和图5,在上述实施例的基础上,该GIS专家诊断系统包括SF6分解组分检测装置1010,还包括GIS缺陷监测装置1020;GIS缺陷监测装置1020与SF6分解组分检测装置1010管道连接;
GIS缺陷监测装置1020包括:电压调节模块1、放电气室2、采样模块3、示波器4和质谱仪5;
电压调节模块1的输入端E1用于输入交流电,电压调节模块1的输出端E2输出可调电压;
放电气室2内设置有放电电极,放电电极与电压调节模块1的输出端E2电连接;
采样模块3的输入端F1与放电电极电连接,采样模块3的输出端F2接地;
示波器4与采样模块3电连接,示波器4用于监测放电气室2的放电量;
放电气室2壁上设置有采样孔21,质谱仪5通过采样孔21检测放电气室5中气体组分。
具体的,局部放电为只在GIS设备局部区域发生放电,而没有贯穿施加电压的导体之间的放电现象,局部放电为GIS设备常见的一种缺陷。局部放电使GIS设备中的SF6气体发生分解,本发明实施例采用放电电极模拟GIS设备局部放电。电压调节模块10将交流电压转换为放电电极所需的试验电压,电压模块1输出的试验电压可调。例如,电压调节模块1可以是可调变压器,通过电压调节模块1调节施加在放电电极上的试验电压以改变放电电极的放电强度,每一放电强度对应一放电量,通过采样模块3采集放电电极产生的电压脉冲信号,示波器接收电压脉冲信号,实现对放电气室2内放电量的实时监测,通过质谱仪5可以检测SF6气体分解组分,以得到不同试验电压下SF6气体分解组分,从而实现对GIS设备进行故障诊断和状态评价,其中,质谱仪5可以为气相色谱质谱仪。放电气室2中的SF6气体可以通过配气装置20注入气体池40,通过探测器50检测SF6气体的分解组分,并将检测结果与质谱仪5的检测结果进行对比,以提高GIS专家诊断系统的准确性。
示例性的,当放电电压为30kV时,通过质谱仪5确定SF6气体分解组分包括SO2、SOF2和SO2F2;当放电电压为70kV时,SF6气体分解组分包括SOF2、SO2F2、H2S、CO、SO2和CS2。示例性的,可以通过紫外吸收光谱检测SO2和CS2及含量,通过红外吸收光谱检测SOF2、SO2F2和H2S、CO及含量,例如,若通过质谱仪5检测出放电气室中SF6气体分解组分包含SO2,则可以确定放电气室中发生了局部放电,且SO2含量越高,局部放电越严重;若通过质谱仪检测出放电气室中SF6气体分解组分包含H2S和CS2,则可以通过H2S的含量确定放电量,通过CS2的含量确定绝缘是否受损;其中,H2S的含量越高,放电量越大;CS2的含量越高,绝缘受损越严重。
可选的,继续参考图5,放电电极包括第一电极22和第二电极23。
第一电极22为高压电极,第一电极22与电压调节模块1的输出端E2电连接;第二电极23为接地电极;放电电极包括针-板电极、同心球-碗电极或板-板电极中的至少一种。
具体的,第一电极22为高压放电电极,用于产生电场,第一电极22可以根据电压调节模块1输出的电压产生不同强度的电场,以获得不同的局部放电强度下SF6分解组分;第二电极23为接地电极,用于与第一电极22构成放电回路。示例性的,第一电极220可以为针电极,第二电极230可以为板电极,针-板电极可以用来模拟GIS设备的金属突出物绝缘缺陷。其中,金属突出物绝缘缺陷指的是电极上存在并可使局部电场发生畸变的异常凸起金属物,金属突出物缺陷通常是由于加工工艺、装配损伤、检修遗留及运行摩擦等原因造成。由于突出物端部的曲率半径小,导致电场畸变,形成局部强电场区域,使SF6气体分解,造成GIS设备绝缘强度降低,对设备运行安全构成严重威胁。例如,第一电极220的电极锥尖角为30°,曲率半径为0.3mm,第一电极可选用铝质或铜质材料,用于模拟高压导体上的突起点;第二电极230可选用铝质、铜质或不锈钢等材料的板电极,用于模拟GIS设备的金属腔体外壳。
可选的,图6为本发明实施例提供的另一种GIS专家诊断系统的结构示意图,在上述实施例的基础上,参考图6,GIS缺陷监测装置1020还包括物理缺陷检测模块6;
物理缺陷检测模块6设置于过热密闭气室300内,物理缺陷检测模块6与电压调节模块1的输出端E2电连接。
其中,局部过热性缺陷为GIS设备在运行过程中,会出现接触不良、短路或磁饱和等缺陷,若不及时处理,则会造成GIS设备局部过热产生高温,在高温下,SF6气体发生分解,导致绝缘性能降低,严重的会造成GIS设备停止运行。本发明实施例采用物理缺陷检测模块6来模拟GIS设备局部过热性缺陷,过热密闭气室300为物理缺陷检测模块6提供密闭环境,保证SF6气体在发生过热分解时不受到空气的干扰。
具体的,电压调节模块1将交流电压转换为放电电极所需的试验电压,电压模块10输出的试验电压可调。例如,电压调节模块1可以是可调变压器,通过电压调节模块1调节施加在物理缺陷检测模块6以改变物理缺陷检测模块30的发热量。温度计400检测过热密闭气室300和物理缺陷检测模块6表面的实时温度,当物理缺陷检测模块6表面的温度达到SF6气体分解温度时,SF6气体发生过热分解,产生多种分解组分,通过质谱仪5可以检测出SF6气体的分解组分及含量。示例性的,物理缺陷检测模块6为GIS设备物理缺陷模型,用于检测GIS设备在局部过热性故障所产生的局部高温对SF6分解组分的影响。示例性的,参考图6,物理缺陷检测模块6可以由电压调节模块1进行供电,过热密闭气室300内置有物理缺陷检测模块6,过热密闭气室300用于为SF6分解提供密闭的环境,同时隔离外界环境对SF6分解产生影响,如空气中的微水微氧会对SF6分解以及分解组分的检测带来干扰。
可选的,继续参考图6,GIS缺陷监测装置1020还包括温度控制器8和温度传感器9,限幅装置7串接于物理缺陷检测模块6的供电回路中;
温度控制器8的输入端与限幅装置7电连接,温度控制器8的输出端与温度传感器9电连接,温度传感器9设置于物理缺陷检测模块6上。
具体的,物理缺陷检测模块6为GIS设备物理缺陷模型,用于检测GIS设备在局部过热性故障所产生的局部高温对SF6分解组分的影响。示例性的,参考图6,物理缺陷检测模块6由电压调节模块1进行供电,限幅装置7串接于物理缺陷检测模块6的供电回路中,限幅装置7用于限制输入电压的幅值,防止输入电压突变对温度控制器8带来不可逆的损坏。限幅装置7也可以直接与市电电连接,用于限制市电电压的幅值。温度控制器8用来监测和控制物理缺陷检测模块6的实时温度,例如,温度控制器8可以由PID控制电路和显示屏构成,PID控制电路结合电压调节模块1来控制物理缺陷检测模块6表面的温度,并通过显示屏监测物理缺陷检测模块6表面的实时温度。温度传感器9设置于物理缺陷检测模块6上,与物理缺陷检测模块6接触连接或电连接,用于直接检测物理缺陷检测模块6的温度。例如,温度传感器9采集物理缺陷检测模块6表面的实时温度,并根据采集到的温度信号生成可用信号输出,可用信号可以是经过转换后的温度信号、电压信号、电流信号或者压强信号等,温度计400根据接收到的可用信号显示物理缺陷检测模块6表面温度和过热密闭气室300内的温度。
可选的,图7为本发明实施例提供的另一种GIS专家诊断系统的结构示意图,在上述实施例的基础上,参考图7,物理缺陷检测模块6包括电源线64、热电偶63、电热丝62和信号引线65;
电热丝62通过电源线64与电压调节模块1电连接,热电偶63与电热丝62电连接;信号引线65的第一端与热电偶63电连接,信号引线65的第二端与温度传感器9的输入端电连接,温度传感器9设置于物理缺陷检测模块6上。
具体的,铁心61可以作为物理缺陷检测模块6的外壳,并模拟GIS设备发生过热故障时故障处的材质,例如,物理缺陷检测模块6的外壳为铁心61,内部填充氧化镁以实现良好的导热性,物理缺陷检测模块6的外壳两端可以用陶瓷进行封装,以保证物理缺陷检测模块6的密封性。电热丝62与电压调节模块1电连接,根据电压调节模块1输出电压的大小可以产生与输出电压相对应的热量,利用电热丝62产生的热量实现SF6气体的分解,通过质谱仪5检测SF6气体的分解组分。热电偶63可以为K型热电偶,用于测量电热丝62的温度,热电偶63可以由感温元件构成,利用热电偶的热电效应实现对电热丝62的温度进行测量。信号引线62用于将热电偶63测量到的电热丝62的温度通过温度传感器9输出至温度计400,由温度计400进行电热丝62温度的显示,电热丝62的温度即为物理缺陷检测模块6表面温度。
可选的,继续参考图7,电压调节模块1包括调压器T1、第一电阻R1、第二电阻R2和分压电路11;
调压器T1的输入端用于接入交流电压,调压器T1的第一输出端与第一电阻R1的第一端电连接,第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端电连接,第二电阻R2的第二端与第一电极22的电压接收端电连接;
分压电路11的第一端与第一电阻R1的第二端电连接,分压电路11的第二端和调压器T1的第二输出端接地。
具体的,调压器T1可以调整输入交流电压,第一电阻R1为保护电阻,用于限制GIS设备在发生击穿或闪络时以及输入交流电压向分压电路11充电产生的过电流对GIS设备造成损坏,第二电阻R2为保护电阻,当GIS设备发生击穿时,用于保护采样模块3。
可选的,分压电路11包括第一电容C1和第二电容C2。第一电容C1的第一端与第一电阻R1的第二端电连接,第一电容C1的第二端通过第二电容C2接地。
具体的,第一电容C1和第二电容C2组成分压电路,将调压器T1输出的交流电压转换为低压交流电,第一电容C1和第二电容C2在进行电压转换的过程中不消耗能量,因此在交流信号电路中,采用电容进行分压。
可选的,继续参考图7,采样模块3包括第三电容C3和第三电阻R3;
第三电容C3的第一端与第一电极的电压接收端电连接,第三电容C3的第二端与第三电阻R3的第一端电连接,第三电阻R3的第二端接地;示波器与第三电阻R3并联。
具体的,第三电容C3为耦合电容,用于将放电气室2内放电电极产生的局部放电脉冲电流耦合到第三电阻R3上,第三电阻R3为无感检测电阻,通过无感检测电阻可以将脉冲电流信号转换成相应的脉冲电压信号,示波器4接收脉冲电压信号,以实现对放电电极局部放电的实时监测,并对局部放电量进行标定。局部放电可以使GIS设备中的SF6气体发生分解,导致GIS设备的绝缘性能降低。通过电压调节模块1调整不同的施加电压,放电电极根据不同的施加电压产生的不均匀电场强度不同,导致局部放电量不同,从而通过质谱仪5可以检测出放电气室2内SF6的分解组分。通过整合不同施加电压下SF6分解组分的数据,能够实现对GIS设备的绝缘缺陷进行诊断评估。
需要说明的是,质谱仪5不同时采集过热密闭气室300和放电气室2中的SF6气体,且配气装置20的输入端B1可以与放电气室2的采样孔21连接,也可以与过热密闭气室300的采样孔310连接,分别检测放电气室2中的SF6气体分解组分和过热密闭气室300中的SF6气体分解组分,以保证检测结果的准确性。
本发明实施例提供的技术方案,通过GIS缺陷监测装置采集放电量与SF6气体分解组分之间的试验数据,以及温度与SF6气体分解组分之间的试验数据,采用SF6分解组分检测装置检测SF6气体分解组分及含量,能够是实现现场离线或在线检测的需求,且通过专家诊断系统能够准确识别出GIS设备发生故障缺陷的类型及SF6气体分解组分和含量,并提供准确的专家诊断信息,为设备在线监测和故障诊断提供有效参考意见,形成示范化的应用。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种SF6分解组分检测装置,其特征在于,包括紫外和红外激光器、配气装置、第一气路模块、气体池和探测器,其中所述紫外和红外激光器、所述第一气路模块分别与所述气体池连接;
所述紫外和红外激光器与所述气体池光纤连接;
所述配气装置的输入端与GIS设备连接,所述配气装置用于采集GIS设备中的SF6气体;
所述第一气路模块的输入端与所述配气装置的第一输出端连接,所述第一气路模块的输出端与所述气体池的进气口连接;
所述探测器与所述气体池连接,用于检测所述气体池内气体组分。
2.根据权利要求1所述的SF6分解组分检测装置,其特征在于,所述配气装置包括取气转接口、过滤网、减压阀和三通接口;
所述取气转接口与GIS设备连接,所述过滤网设置于所述配气装置内;
所述减压阀与所述三通接口的输入端连接,所述三通接口的第一输出端与所述第一气路模块的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的SF6分解组分检测装置,其特征在于,所述第一气路模块包括第一开关电磁阀和第一流量控制阀;
所述第一开关电磁阀的输入端与所述三通接口的第一输出端连接,所述第一开关电磁阀的输出端通过所述第一流量控制阀与所述气体池的进气口连接。
4.根据权利要求1所述的SF6分解组分检测装置,其特征在于,还包括第二气路模块和尾气池;
所述第二气路模块的输入端与所述气体池的出气口连接,所述第二气路模块的输出端与所述尾气池的第一进气口连接,所述尾气池的第二进气口与所述配气装置的第二输出端连接。
5.根据权利要求4所述的SF6分解组分检测装置,其特征在于,所述第二气路模块包括第二开关电磁阀、第二流量控制阀和限流阀;
所述第二开关电磁阀的输入端通过所述第二流量控制阀与所述气体池的出气口连接;
所述尾气池的第一进气口通过所述限流阀与所述第二开关电磁阀的输出端连接。
6.根据权利要求1所述的SF6分解组分检测装置,其特征在于,所述气体池包括准直镜、压力监测模块和温度监测模块;
所述准直镜设置于所述气体池的前壁上,与所述紫外/红外激光器光纤连接,所述准直镜用于准直所述紫外/红外激光器射出的激光;
所述压力监测模块,与上位机电连接,用于监测所述气体池内部气压;
所述温度监测模块,与上位机电连接,用于监测所述气体池内部温度;
所述气体池外壁与被动隔振装置接触连接,所述被动隔振装置用于隔离外部振动噪声。
7.一种GIS专家诊断系统,其特征在于,包括权利要求1-6任一项所述的SF6分解组分检测装置,还包括GIS缺陷监测装置;所述GIS缺陷监测装置与所述SF6分解组分检测装置管道连接;
所述GIS缺陷监测装置包括:电压调节模块、放电气室、采样模块、示波器和质谱仪;
所述电压调节模块的输入端用于输入交流电,所述电压调节模块的输出端输出可调电压;
所述放电气室内设置有放电电极,所述放电电极与所述电压调节模块的输出端电连接;
所述采样模块的输入端与所述放电电极电连接,所述采样模块的输出端接地;
所述示波器与所述采样模块电连接,所述示波器用于监测所述放电气室的放电量;
所述放电气室壁上设置有采样孔,所述质谱仪通过所述采样孔检测所述放电气室中气体组分。
8.根据权利要求7所述的GIS专家诊断系统,其特征在于,所述放电电极包括第一电极和第二电极;
所述第一电极为高压电极,所述第一电极与所述电压调节模块的输出端电连接;所述第二电极为接地电极;
所述放电电极包括针-板电极、同心球-碗电极或板-板电极中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的GIS专家诊断系统,其特征在于,所述GIS缺陷监测装置还包括物理缺陷检测模块;
所述物理缺陷检测模块设置于过热密闭气室内,所述物理缺陷检测模块与所述电压调节模块的输出端电连接。
10.根据权利要求9所述的GIS专家诊断系统,其特征在于,所述物理缺陷检测模块包括电源线、热电偶、电热丝和信号引线;
所述电热丝通过所述电源线与所述电压调节模块电连接,所述热电偶与所述电热丝电连接;
所述信号引线的第一端与所述热电偶电连接,所述信号引线的第二端与温度传感器的输入端电连接,所述温度传感器设置于所述物理缺陷检测模块上。
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刘海波;杨玉新;张英;刘晓波;宋天斌;: "基于红外和紫外光谱的现场SF6气体综合检测技术", 《工业安全与环保》, vol. 45, no. 4, 10 April 2019 (2019-04-10), pages 67 - 69 * |
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