一种电化学传感器检测SF6分解气体的矩阵计算方法技术

本发明专利技术公开了一种电化学传感器检测SF6分解气体的矩阵计算方法，所述方法通过在不同影响因素下采用电化学传感器检测SF6分解气体，获取了不同气体种类电化学传感器的响应特性，进而建立了一种适用于电化学传感器检测SF6分解气体的信号矩阵方法，最后通过采用多组分混合气体验证传感器信号矩阵方法的可靠性和准确度。所述方法的研究对象包括，气体通过传感器的流量，传感器的周边环境温度和环境湿度，所检测不同气体的种类和浓度。本发明专利技术所公开的方法，能够有效的减弱环境因素对于传感器检测结果的影响，并准确可靠的检测SF6分解气体的组分和浓度，为研制SF6分解物在线监测系统奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于SF6气体绝缘类电力设备现场运行中基于电化学传感器的SF6分解气体检测
，特别涉及一种电化学传感器检测SF6分解气体的矩阵计算方法。
技术介绍
电力系统为国民经济的持续发展提供强大的能源后盾，而电气设备作为电力系统的重要构成部分，其可靠性是电网安全稳定运行的保证。SF6气体绝缘类电力设备具有体积小、结构紧凑、绝缘性能稳定、运行可靠等优点，被广泛应用于特高压和超高压电力系统中。运行经验表明，随着电力系统电压等级的不断提高以及特高压和超高压电力设备的普及应用，电力系统中发生的绝缘事故率呈现显著增加的趋势。因此对大型高压等级SF6气体绝缘类电力设备进行有效的状态评估和故障诊断，预防在运设备可能发生的故障并快速修复故障，对保障电力系统的安全可靠运行有着重要的意义。检测SF6分解气体作为对SF6气体绝缘类电力设备进行故障诊断的重要方法之一，相对于其它方法，其主要优点是抗干扰性好、灵敏度高且可完成定性定量分析，适合于现场使用；且随着电力设备内部缺陷的存在和发展，SF6分解气体的量也将逐渐累积，该方法非常适合于长期监测。但对SF6设备分解气体与绝缘缺陷状况之间的关系，还缺乏完善而有效的原理、方法及判断标准。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的在于提供了一种电化学传感器检测SF6分解气体的矩阵计算方法；所述方法包含以下步骤：S100、选取SF6分解气体的气体流量、环境温度、环境湿度、气体种类和气体浓度作为电化学传感器检测SF6分解气体的基本对象；S200、以不同气体流量、环境温度和环境湿度下的电化学传感器检测结果为基础，提取特征参量，并进行曲线拟合，得到电化学传感器的湿度校正曲线、温度补偿曲线和线性特性曲线，进而建立电化学传感器信号矩阵；S300、采用多组具有不同的气体浓度和气体种类的混合气体对步骤S200中建立的电化学传感器信号矩阵进行验证。本专利技术所公开的方法，可以有效的减弱环境因素对于传感器检测结果的影响，并准确可靠的检测SF6分解气体的组分和浓度，为研制SF6分解物在线监测系统奠定了基础。附图说明图1为本专利技术一个具体实施例中所构建的适用于电化学传感器检测SF6分解气体的信号矩阵方法的流程图；图2(a)为本专利技术一个具体实施例中CO电化学传感器的线性特性曲线；图2(b)为本专利技术一个具体实施例中SO2电化学传感器的线性特性曲线；图2(c)为本专利技术一个具体实施例中H2S电化学传感器的线性特性曲线；图3(a)为本专利技术一个具体实施例中CO电化学传感器的温度特性曲线；图3(b)为本专利技术一个具体实施例中SO2电化学传感器的温度特性曲线；图3(c)为本专利技术一个具体实施例中H2S电化学传感器的温度特性曲线；图3(d)为本专利技术一个具体实施例中SO2电化学传感器对H2S气体做出响应曲线；图4(a)为本专利技术一个具体实施例中CO电化学传感器的温度补偿曲线；图4(b)为本专利技术一个具体实施例中SO2电化学传感器的温度补偿曲线；图4(c)为本专利技术一个具体实施例中H2S电化学传感器的温度补偿曲线。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本专利技术进行进一步的说明；在一个实施例中，本专利技术公开了一种电化学传感器检测SF6分解气体的矩阵计算方法；所述方法包含以下步骤：S100、选取SF6分解气体的气体流量、环境温度、环境湿度、气体种类和气体浓度作为电化学传感器检测SF6分解气体的基本对象；S200、以不同气体流量、环境温度和环境湿度下的电化学传感器检测结果为基础，提取特征参量，并进行曲线拟合，得到电化学传感器的湿度校正曲线、温度补偿曲线和线性特性曲线，进而建立电化学传感器信号矩阵；S300、采用多组具有不同的气体浓度和气体种类的混合气体对步骤S200中建立的电化学传感器信号矩阵进行验证。本实施例公开了一种电化学传感器检测SF6分解气体的矩阵计算方法，如图1所示：步骤如下：选取气体流量、环境温度和环境湿度、气体种类和气体浓度作为电化学传感器检测SF6分解气体的基本对象；以不同影响因素下的传感器检测结果为基础，提取特征参量并进行曲线拟合，建立传感器信号矩阵方法；采用多组分混合气体对信号矩阵进行验证，对所述方法的可靠性和准确性进行评估。所述方法能够有效的减弱环境因素对于传感器检测结果的影响，准确可靠的检测SF6分解气体的组分和浓度，为研制SF6分解物在线监测系统奠定了基础。在一个实施例中，步骤S100中所述气体流量是指SF6分解气体通过电化学传感器的流量；步骤S100中所述的环境温度和环境湿度是指：电化学传感器在检测过程中，所处检测环境中SF6分解气体的温度和湿度。在本实施例中，所述气体通过传感器的流量是指：SF6分解气体是以流动的方式进行循环运动，在一定的气体流量下通过传感器并进行检测；将热电偶和湿度传感器置于检测气体中来检测分解气体的温度和湿度。在一个实施例中，步骤S300中所述不同的气体浓度能够通过质量流量控制器控制气体体积得到；所述的不同的气体种类包括背景气体SF6、特征气体CO、SO2和H2S中的一种或多种。在本实施例中，所述分解气体包括背景气体和特征气体，分别使用不同的电化学传感器来检测不同的分解气体的浓度。通过质量流量控制器来控制SF6分解气体的浓度，从而获得不同浓度的实验所需的气体。所述背景气体可以包括特征气体中的一种或者多种，也可以包括背景气体与特征气体中的一种和多种。在一个实施例中，步骤S100中选取的气体流量为0-2L/min，环境温度为0-60℃，环境湿度为0-95％RH。在本实施例中，气体流量是根据传感器的工作参数来选取的，环境温度和湿度是结合电力设备的实际运行环境和传感器的工作条件来选取的。在一个实施例中，利用玻璃转子流量计对所述气体流量进行控制，并利用电化学传感器对不同流量下的气体进行检测；利用热电偶对所述环境温度进行监测，并利用绝缘加热板对SF6分解气体进行加热来改变电化学传感器的周边环境温度；利用湿度传感器对所述环境湿度进行监测，并利用加湿器改变电化学传感器的周边环境湿度。在本实施例中，所述玻璃转子流量计也可以使用其他测量气体流量的仪器来替代，如气体质量控制器；所述分解气体可以放到真空干燥箱中进行恒温加热，并通过调节干燥箱上的温度值来改变分解气体周边的温度，进而进行气体温度的监测。电化学传感器的输出信号和环境温度有着密切的关系，为研究环境温度对不同电化学传感器输出电流信号的影响关系，通过在检测罐体内配置不同组分和浓度的实验气体，并采用绝缘加热板来改变检测罐体内部的环境温度，分别在温度为10℃，20℃，30℃，40℃，50℃时进行测试，获取了不同电化学传感器的温度特性。在一个实施例中，步骤S200中，所述特征参量包括较佳测试气体流量F0、较佳测试环境湿度H0和较佳测试环境温度T0。在本实施例中，参考了浙江大学论文‘定点位点解二氧化硫在线监测仪的研究’中第68-69页来研究较佳测试气体流量F0；在一个标准大气压、环境温度20℃下进行实验，使用SF6气体检测罐体配置不同组分和浓度的实验气体，获取了不同气体种类传感器的线性特性，从图2(a)-2(c)中可以看出，不同气体种类电化学传感器的输出电流信号和其对应的目标气体浓度呈现良好的线性关系，同时还发现SO2传感器会对H2S气体做出响应，两者之间也存在一定的线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学传感器检测SF6分解气体的矩阵计算方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：S100、选取SF6分解气体的气体流量、环境温度、环境湿度、气体种类和气体浓度作为电化学传感器检测SF6分解气体的基本对象；S200、以不同气体流量、环境温度和环境湿度下的电化学传感器检测结果为基础，提取特征参量，并进行曲线拟合，得到电化学传感器的湿度校正曲线、温度补偿曲线和线性特性曲线，进而建立电化学传感器信号矩阵；S300、采用多组具有不同的气体浓度和气体种类的混合气体对步骤S200中建立的电化学传感器信号矩阵进行验证。

【技术特征摘要】
1.一种电化学传感器检测SF6分解气体的矩阵计算方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：S100、选取SF6分解气体的气体流量、环境温度、环境湿度、气体种类和气体浓度作为电化学传感器检测SF6分解气体的基本对象；S200、以不同气体流量、环境温度和环境湿度下的电化学传感器检测结果为基础，提取特征参量，并进行曲线拟合，得到电化学传感器的湿度校正曲线、温度补偿曲线和线性特性曲线，进而建立电化学传感器信号矩阵；S300、采用多组具有不同的气体浓度和气体种类的混合气体对步骤S200中建立的电化学传感器信号矩阵进行验证。2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，优选的，步骤S100中所述气体流量是指SF6分解气体通过电化学传感器的流量；步骤S100中所述的环境温度和环境湿度是指：电化学传感器在检测过程中，所处检测环境中SF6分解气体的温度和湿度。3.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，步骤S300中所述不同的气体浓度能够通过质量流量控制器控制气体体积得到；所述的不同的气体种类包括背景气体SF6、特征气体CO、SO2和H2S中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤S100中选取的气体流量为0-2L/min，环境温度为0-60℃，环境湿度为0-95％RH。5.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，利用玻璃转子流量计对所述气体流量进行控制，并利用电化学传感器对不同流量下的气体进行检测；利用热电偶对所述环境温度进行监测，并利...

【专利技术属性】
技术研发人员：董明，叶日新，张崇兴，戴建卓，谢佳成，马奥，王丽，任明，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61