一种高压开关内气体在线监测方法技术

本发明专利技术公开了一种高压开关内气体在线监测方法，包括：以正对于高压开关管道上的窗口向窗口发出探测光，所述窗口为用于实现高压开关本身预设功能的窗口；接收探测光入射进入高压开关管道内，被管道内壁散射后通过窗口返回的光，并获取光的光谱信息；将获取的返回光的光谱信息，与获取的参考光经过参考气体后的光谱信息进行对比和分析，得到高压开关管道内被探测气体的浓度信息。本发明专利技术高压开关内气体在线监测方法，在高压开关外部，利用高压开关管道上的窗口向高压开关内传播探测光，使探测光能透过高压开关内气体，可实现对高压开关内被探测气体浓度的在线监测，本方法不需要改动高压开关结构。

【技术实现步骤摘要】
一种高压开关内气体在线监测方法
本专利技术涉及气体检测领域，特别是涉及一种高压开关内气体在线监测方法。
技术介绍
SF6高压电器设备在运行中，会由于放电等原因而使六氟化硫(SF6)气体不断分解。氟化氢(HF)是这些分解产物中最主要的一种，对这种产物进行分析检测，可了解高压电器设备在运行过程中所处的状态和可能的潜在事故的发生，有助于保证设备的正常运行和人身安全。因为在存在水蒸气的环境下，氟化氢遇水极易形成氢氟酸，腐蚀性加重，危害高压开关设备的安全。但是，六氟化硫气体中的氟化氢气体非常不容易检测到，这主要是因为：①氟化氢气体在特定事件下的生成量非常少，含量是ppm级别；②氟化氢气体在六氟化硫气体中的存在时间比较短，氟化氢遇水极易形成氢氟酸。因此，在线准确可靠的检测氟化氢仍然是气体绝缘开关设备(GasInsulatedSwitchgear，GIS)气体检测中的难点之一。现有技术中，使用的用于监测高压开关内氟化氢气体含量的传感器，需要安装在高压开关内部。因此，这种类型的检测仪表的安装工作牵涉到对高压开关结构的局部改动，鉴于高压开关的特殊性，事关电力安全，因此在没有十足把握和国家相关部门明确实施细则的情况下，该类产品暂时还无法在电力系统进行推广使用，其在线应用还有一定的难度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高压开关内气体在线监测方法。可实现对高压开关内气体的在线监测，且不需要改动高压开关结构。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高压开关内气体在线监测方法，包括：以正对于高压开关管道上的窗口向所述窗口发出探测光，所述窗口为用于实现所述高压开关本身预设功能的窗口；接收探测光入射进入所述高压开关管道内，被管道内壁散射后通过所述窗口返回的光，并获取光的光谱信息；将获取的返回光的光谱信息，与获取的参考光经过参考气体后的光谱信息进行对比和分析，得到所述高压开关管道内被探测气体的浓度信息。可选地，所述窗口为设置在所述高压开关管道上的检修窗口。可选地，在所述窗口处设置楔形介质。可选地，使用的光学系统包括第一光源、分束元件、参考气室、第一反光元件、第二反光元件、第三反光元件、第一探测器、第二探测器和信号处理装置；所述第一光源用于发出激光；所述分束元件用于将所述第一光源发出的光分出一束作为参考光并将参考光引导入射至所述参考气室，分出另一束作为探测光并将探测光引导入射至所述第一反光元件，所述参考气室内充有包含预设浓度被探测气体的混合气体；所述第一探测器用于接收由所述参考气室出射的光并转换为电信号；所述第一反光元件用于将探测光引导入射到高压开关管道；所述第二反光元件用于接收探测光入射进入高压开关、经过内部气体后返回的光，并将光汇聚到所述第三反光元件；所述第三反光元件用于将光反射至所述第二探测器，由所述第二探测器接收并转换为电信号；所述信号处理装置与所述第一探测器和所述第二探测器分别相连，用于对探测信号和参考信号进行处理、对比和分析，得到被探测气体的浓度信息。可选地，还包括用于发出可见光的第二光源；所述第二光源发出的可见光入射到所述第一反光元件，所述第一反光元件将可见光引导入射到高压开关管道，所述第二反光元件接收可见光入射进入高压开关、经过内部气体后返回的光，并将光汇聚到所述第三反光元件。可选地，所述第一反光元件为具有第一直角面和第二直角面的棱镜，且所述第一直角面和所述第二直角面构成同一直角，所述第一直角面和所述第二直角面均为反射面；由所述分束元件出射的探测光、所述第二光源发出的可见光分别入射到所述第一反光元件的第一直角面和第二直角面。可选地，在所述分束元件和所述第一反光元件之间设置有用于将所述分束元件发出的探测光入射到所述第一反光元件的第四反光元件；和/或，在所述第二光源和所述第一反光元件之间设置有用于将所述第二光源发出的可见光入射到所述第一反光元件的第五反光元件。可选地，所述第二反光元件上设有用于通过光的孔，由所述第三反光元件反射的光通过所述孔入射到所述第二探测器。可选地，在所述第二反光元件的中心设置用于通过光的孔，所述第三反光元件、所述第二反光元件和所述第二探测器的中心线重合。可选地，所述第一光源为输出激光的波长和线宽可调的可调谐激光器。由上述技术方案可知，本专利技术所提供的高压开关内气体在线监测方法，通过高压开关管道上的窗口向高压开关内发射探测光，在高压开关内探测光透过气体照射到管道内壁并发生散射，部分散射光通过窗口射出，被接收并获取其光谱信息，进一步根据获取的返回光的光谱信息以及参考光经过参考气体后的光谱信息，进行对比和分析，得到高压开关内被探测气体的浓度信息。本专利技术高压开关内气体在线监测方法，在高压开关外部，利用高压开关管道上的窗口向高压开关内传播探测光，使探测光能透过高压开关内气体，实现对高压开关内被探测气体浓度的在线监测，与现有方法相比，本方法不需要改动高压开关结构。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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为本专利技术实施例提供的一种高压开关内气体在线监测方法的示意图；图2为本专利技术实施例提供的高压开关内气体在线监测方法中探测光光路示意图；图3为本专利技术实施例方法中使用的一种光学系统的示意图；图4为本专利技术实施例方法中使用的又一种光学系统的示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都应当属于本专利技术保护的范围。请参考图1，本专利技术实施例提供的一种高压开关内气体在线监测方法，包括步骤：S10：以正对于高压开关管道上的窗口向所述窗口发出探测光，所述窗口为用于实现所述高压开关本身预设功能的窗口。所述窗口为用于实现高压开关本身预设功能的窗口，即为实现高压开关预设功能在高压开关管道上本身具有的窗口。示例性的，窗口可以是设置在高压开关管道上的检修窗口。可以理解的是，在具体实施时也可以使用高压开关上的能够被使用的其它功能窗口。请参考图2，示例性的，在实际应用场景中，若高压开关20的窗口21朝向水平方向，则沿水平方向以正对于高压开关管道上的窗口21向窗口发出探测光。优选的，探测光可采用激光，激光具有发散角小、功率集中、传播距离远的特性，能够实现远距离探测，也有助于使测量更准确。S11：接收探测光入射进入所述高压开关管道内，被管道内壁散射后通过所述窗口返回的光，并获取光的光谱信息。可参考图2所示，探测光通过窗口21入射进入高压开关管道内，透过管道内气体照射到开关管道内壁，发生散射；部分散射光会通过窗口21传播出而返回。本方法中接收由高压开关窗口返回的光，获取返回光的光谱信息。S12：将获取的返回光的光谱信息，与获取的参考光经过参考气体后的光谱信息进行对比和分析，得到所述高压开关管道内被探测气体的浓度信息。在监测过程中同时产生一路参考光，参考光用于透过参本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压开关内气体在线监测方法，其特征在于，包括：以正对于高压开关管道上的窗口向所述窗口发出探测光，所述窗口为用于实现所述高压开关本身预设功能的窗口；接收探测光入射进入所述高压开关管道内，被管道内壁散射后通过所述窗口返回的光，并获取光的光谱信息；将获取的返回光的光谱信息，与获取的参考光经过参考气体后的光谱信息进行对比和分析，得到所述高压开关管道内被探测气体的浓度信息。

【技术特征摘要】
1.一种高压开关内气体在线监测方法，其特征在于，包括：以正对于高压开关管道上的窗口向所述窗口发出探测光，所述窗口为用于实现所述高压开关本身预设功能的窗口；接收探测光入射进入所述高压开关管道内，被管道内壁散射后通过所述窗口返回的光，并获取光的光谱信息；将获取的返回光的光谱信息，与获取的参考光经过参考气体后的光谱信息进行对比和分析，得到所述高压开关管道内被探测气体的浓度信息。2.根据权利要求1所述的高压开关内气体在线监测方法，其特征在于，所述窗口为设置在所述高压开关管道上的检修窗口。3.根据权利要求1所述的高压开关内气体在线监测方法，其特征在于，在所述窗口处设置楔形介质。4.根据权利要求1-3任一项所述的高压开关内气体在线监测方法，其特征在于，使用的光学系统包括第一光源、分束元件、参考气室、第一反光元件、第二反光元件、第三反光元件、第一探测器、第二探测器和信号处理装置；所述第一光源用于发出激光；所述分束元件用于将所述第一光源发出的光分出一束作为参考光并将参考光引导入射至所述参考气室，分出另一束作为探测光并将探测光引导入射至所述第一反光元件，所述参考气室内充有包含预设浓度被探测气体的混合气体；所述第一探测器用于接收由所述参考气室出射的光并转换为电信号；所述第一反光元件用于将探测光引导入射到高压开关管道；所述第二反光元件用于接收探测光入射进入高压开关、经过内部气体后返回的光，并将光汇聚到所述第三反光元件；所述第三反光元件用于将光反射至所述第二探测器，由所述第二探测器接收并转换为电信号；所述信号处理装置与所述第一探测器和所述第二探测器分别相连，用于对探测信号和参考信号进行处理、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张施令，姚强，伏进，刘云峰，岳运奇，赫树开，
申请(专利权)人：国网重庆市电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50