便攜式SF6氣體分解物光聲光譜檢測(cè)裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及一種便攜式SF6氣體分解物光聲光譜檢測(cè)裝置，具有靈敏度高、自動(dòng)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和濃度換算、檢測(cè)速度快、精度高、易攜帶、適合在線監(jiān)測(cè)。在外殼內(nèi)設(shè)有拋物面柱鏡，拋物面柱鏡上設(shè)有紅外光源，拋物面柱鏡前方設(shè)有斬波器、濾光片輪、光聲池，濾光片輪上設(shè)有若干沿圓周方向均勻分布的若干濾光片；光聲池設(shè)有微音器、氣壓傳感器、溫度傳感器，光聲池與輸氣管和真空管路連接，真空管路與真空泵連接；斬波器與斬波器控制器連接，濾光片輪與單片機(jī)連接，微音器與鎖相放大模塊，氣壓傳感器與單片機(jī)連接，溫度傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器連接，A/D轉(zhuǎn)換器與鎖相放大模塊連接，單片機(jī)與液晶驅(qū)動(dòng)及顯示屏和工作電源連接。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于六氟化硫(SF6)氣體絕緣金屬封閉電氣設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)
，具體涉及便攜式SF6氣體分解物光聲光譜檢測(cè)裝置。
技術(shù)介紹
SF6氣體絕緣金屬封閉電氣設(shè)備(GIS)具有絕緣強(qiáng)度高、運(yùn)行安全穩(wěn)定、利于環(huán)境保護(hù)、檢修周期長(zhǎng)、占地面積小和維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中，尤其是在大中城市城網(wǎng)建設(shè)和改造中得到廣泛應(yīng)用。但是從近年的運(yùn)行情況看，國(guó)內(nèi)外的GIS在運(yùn)行中都出現(xiàn)了許多問題，主要是其內(nèi)部不可避免的缺陷引起的故障，一旦故障發(fā)生，GIS由于其封閉的結(jié)構(gòu)使得故障的診斷和檢修工作的執(zhí)行非常困難，并且故障會(huì)隨著運(yùn)行不斷擴(kuò)大，因此會(huì)導(dǎo)致不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。GIS的故障模式主要是絕緣故障，絕緣故障最通常的特征是GIS中的絕緣介質(zhì)在完全擊穿前發(fā)生局部放電，在局部放電的作用下，SF6氣體發(fā)生分解，并·與雜質(zhì)中的氧氣(O2)、水(H2O)以及有機(jī)物發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，生成的主要產(chǎn)物有二氧化硫(SO2)、氟化亞硫酰(SOF2)、氟化硫酰(SO2F2)、四氟化碳(CF4)及氟化氫(HF)等。局部放電產(chǎn)生的這些活性氣體會(huì)加速絕緣的老化和腐蝕金屬，進(jìn)而加劇局部放電程度，最終引發(fā)GIS故障，故必須對(duì)這些氣體雜質(zhì)進(jìn)行含量限制，有必要對(duì)分解氣體進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)，可以通過定期對(duì)GIS內(nèi)部局部放電分解組分，如S02、SO2F2, SOF2, CF4, HF等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，通過氣體組分的類型和含量來判斷絕緣缺陷的類型和程度，為GIS設(shè)備的絕緣水平的判斷和狀態(tài)檢修提供依據(jù)，從而避免嚴(yán)重故障和大停電事故的發(fā)生。現(xiàn)有六氟化硫局部放電下分解組分的光聲檢測(cè)裝置和實(shí)驗(yàn)方法申請(qǐng)?zhí)枮?01010295554. O的專利“局放下六氟化硫分解組份的紅外光聲光譜檢測(cè)裝置及方法”，公開的裝置主要包括無電暈實(shí)驗(yàn)變壓器、感應(yīng)調(diào)壓器、無局部放電保護(hù)電阻、無感電阻、標(biāo)準(zhǔn)電容分壓器、GIS模擬元件、寬頻高速超大容量數(shù)字存儲(chǔ)示波器、紅外光聲光譜系統(tǒng)等；公開的實(shí)驗(yàn)方法包括(I)檢測(cè)前的準(zhǔn)備；(2)檢測(cè)局放下六氟化硫分解組分的濃度；(3)清洗及維護(hù)。該專利的主要缺點(diǎn)是其所采用的紅外光聲光譜檢測(cè)裝置只能對(duì)SF6氣體局部放電分解組分的類型和含量進(jìn)行離線檢測(cè)，通過用采氣袋采集GIS模擬元件里面局部放電產(chǎn)生的SF6分解氣體，然后通入光聲光譜檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)，該裝置存在三個(gè)方面的問題1、該裝置只能通過采氣袋采氣，然后注入到光聲光譜檢測(cè)裝置中，由于采氣袋的密封性、采集過程和存放時(shí)間都會(huì)對(duì)分解組分的濃度有影響，因此不能保證檢測(cè)的精度；2、該裝置體積龐大，由多個(gè)(寬譜紅外光源、硒化鋅透鏡、斬波器、斬波器控制器、濾光片輪、濾光片、硒化鋅窗片、光聲池、光學(xué)支架、鎖相放大器及計(jì)算機(jī)等)分離的元件構(gòu)成，現(xiàn)場(chǎng)使用不方便；3、檢測(cè)方法中，人工操作多，讀數(shù)必須通過示波器，不便于現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)檢測(cè)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的六氟化硫局部放電下分解組分的光聲檢測(cè)裝置及方法只能進(jìn)行離線檢測(cè)，不適合用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，提供一種便攜式SF6氣體分解物光聲光譜檢測(cè)裝置，具有靈敏度高、自動(dòng)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和濃度的換算、檢測(cè)速度快、檢測(cè)精度高、便于攜帶、特別適合在線監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)采用如下技術(shù)方案一種便攜式SF6氣體分解物光聲光譜檢測(cè)裝置，它包括外殼，在外殼內(nèi)設(shè)有拋物面柱鏡，在拋物面柱鏡上設(shè)有紅外光源，在拋物面柱鏡前方依次設(shè)有斬波器、濾光片輪以及光聲池，在濾光片輪上設(shè)有若干沿圓周方向均勻分布的若干濾光片，紅外光線穿過濾光片進(jìn)入光聲池的光窗；光聲池設(shè)有微音器、氣壓傳感器、溫度傳感器，光聲池與輸氣管和真空管路連接，真空管路與真空泵連接；斬波器與斬波器控制器連 接，濾光片輪與單片機(jī)連接，微音器與鎖相放大模塊，氣壓傳感器與單片機(jī)連接，溫度傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器連接，A/D轉(zhuǎn)換器與鎖相放大模塊連接，單片機(jī)與液晶驅(qū)動(dòng)及顯示屏和工作電源連接。所述外殼分為上下兩層，用隔板隔開，拋物面柱鏡、紅外光源、斬波器、濾光片輪以及光聲池固裝在外殼上層；斬波器控制器、鎖相放大模塊、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、穩(wěn)壓器、液晶驅(qū)動(dòng)及顯示屏固裝在下層。所述光聲池與輸氣管和真空管路的連接處分別設(shè)有進(jìn)氣閥和出氣閥。所述光聲池為一階縱向共振光聲池，在光聲池的圓柱體內(nèi)的軸向中心處設(shè)置諧振腔，諧振腔的內(nèi)壁經(jīng)拋光處理，用以產(chǎn)生光聲信號(hào)，在諧振腔的兩端還分別設(shè)有緩沖氣室，用以減小所述光窗吸收紅外光產(chǎn)生的噪聲對(duì)光聲信號(hào)造成的干擾，同時(shí)在所述的光聲池的上端設(shè)有一通孔；所述的微音器固接在此通孔處，并通過所述的信號(hào)電纜與所述的鎖相放大模塊的輸入端連接，所述的微音器將諧振腔產(chǎn)生的光聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后通過信號(hào)電纜傳輸給所述的鎖相放大模塊進(jìn)行檢測(cè)，然后又通過信號(hào)電纜與所述的A/D轉(zhuǎn)換器連接，再將出來的數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)進(jìn)行處理。所述工作電源主要由變壓器、整流模塊和鋰電池構(gòu)成，變壓器的原邊與市電連接，變壓器的副邊與整流模塊的輸入端相連接，整流模塊的輸出端與鋰電池并聯(lián)后，再與電源開關(guān)串聯(lián)，然后通過電源線分別與所述的紅外光源、斬波器、濾光片輪、微音器、溫度傳感器、氣壓傳感器、斬波控制器、鎖相放大單元、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、液晶驅(qū)動(dòng)及顯示屏、真空泵、進(jìn)氣閥和出氣閥線圈的電源端相接，用以供給上述各元件的工作電源；鋰電池與變壓器和整流模塊采用浮充運(yùn)行方式。一種采用便攜式SF6氣體分解物的光聲光譜檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，具體步驟為(I)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量前準(zhǔn)備，對(duì)裝置進(jìn)行調(diào)試和氣密性檢測(cè)，并清洗光聲池；(2)確定光聲信號(hào)和組分濃度之間的函數(shù)關(guān)系①數(shù)據(jù)采樣用配氣裝置將所要測(cè)量的六種單一氣體C02、CF4, SO2F2, SOF2, SO2, HF配比成不同體積分?jǐn)?shù)的標(biāo)準(zhǔn)單一氣體，同時(shí)用配氣裝置將所要測(cè)量的六種單一氣體C02、CF4, SO2F2,SOF2, SO2, HF配比成不同體積分?jǐn)?shù)的混合氣體；通過所述的單片機(jī)控制所述的進(jìn)氣閥自動(dòng)開啟，分別向所述的光聲池內(nèi)部充入配好的氣體，再通過所述的單片機(jī)程序控制濾光片輪旋轉(zhuǎn)，依次將中心波長(zhǎng)分別為4260nmC02吸收峰中心波長(zhǎng)、7780nmCF4吸收峰中心波長(zhǎng)、18550nmS02F2吸收峰中心波長(zhǎng)、18860nmS0F2吸收峰中心波長(zhǎng)、7350nmS02吸收峰中心波長(zhǎng)、2740nmHF吸收峰中心波長(zhǎng))的濾光片旋轉(zhuǎn)至光路中，并依次記下每個(gè)濾光片所對(duì)應(yīng)的所述液晶驅(qū)動(dòng)及顯示屏上光聲信號(hào)區(qū)顯示的光聲信號(hào)值S= (S1, S2,…，S6),記錄六種氣體各種體積分?jǐn)?shù)Ci= (C17C2,…，c6)，所述液晶驅(qū)動(dòng)及顯示屏上光聲信號(hào)區(qū)顯示的測(cè)得的光聲信號(hào)值Si，其中i表示不同中心波長(zhǎng)的濾光片，1-6分別代表CO2、CF4、SO2F2、SOF2、SO2和HF氣體對(duì)應(yīng)的濾光片；Si(i=l，2，3，4，5，6)與 CiQ=I, 2，3，4，5，6)分別表示 CO2、CF4、SO2F2、SOF2、SO2和HF氣體所對(duì)應(yīng)的光聲信號(hào)值和氣體體積分?jǐn)?shù)。②交叉響應(yīng)處理對(duì)光聲信號(hào)值Si進(jìn)行交叉響應(yīng)處理，結(jié)合支持向量回歸機(jī)方法依次計(jì)算支持向量回歸機(jī)決策函數(shù)以及計(jì)算克服交叉響應(yīng)后的混合氣體中某種單一氣體的體積分?jǐn)?shù)& ;將每個(gè)濾光片所對(duì)應(yīng)的所述液晶驅(qū)動(dòng)及顯示屏上光聲信號(hào)區(qū)顯示鎖相放大模塊測(cè)得的交叉響應(yīng)光聲信號(hào)值Si作為輸入特征量，將混合氣體中某種氣體的體積分?jǐn)?shù)作為本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種便攜式SF6氣體分解物的光聲光譜檢測(cè)裝置，其特征是，它包括外殼，在外殼內(nèi)設(shè)有拋物面柱鏡，在拋物面柱鏡上設(shè)有紅外光源，在拋物面柱鏡前方依次設(shè)有斬波器、濾光片輪以及光聲池，在濾光片輪上設(shè)有若干沿圓周方向均勻分布的若干濾光片，紅外光線穿過濾光片進(jìn)入光聲池的光窗；光聲池設(shè)有微音器、氣壓傳感器、溫度傳感器，光聲池與輸氣管和真空管路連接，真空管路與真空泵連接；斬波器與斬波器控制器連接，濾光片輪與單片機(jī)連接，微音器與鎖相放大模塊，氣壓傳感器與單片機(jī)連接，溫度傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器連接，A/D轉(zhuǎn)換器與鎖相放大模塊連接，單片機(jī)與液晶驅(qū)動(dòng)及顯示屏和工作電源連接。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：云玉新，姚金霞，趙笑笑，李秀衛(wèi)，王輝，鄭建，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：山東電力集團(tuán)公司電力科學(xué)研究院，國(guó)家電網(wǎng)公司，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：