一种应用于高压开关的气体监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种应用于高压开关的气体监测装置，第一光源用于发出激光；分束元件将第一光源发出的光分出一束作为参考光并引导入射至参考气室，分出另一束作为探测光并引导入射至第一反光元件；第一探测器接收由参考气室出射的光并转换为电信号；第一反光元件将探测光引导入射到高压开关管道；第二反光元件接收探测光入射进入高压开关、经过内部气体后返回的光，并将光汇聚到第三反光元件；第三反光元件将光反射至第二探测器，由第二探测器接收并转换为电信号；信号处理装置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。使用本装置对高压开关内气体监测，不需要改动高压开关结构。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于高压开关的气体监测装置
本专利技术涉及气体检测领域，特别是涉及一种应用于高压开关的气体监测装置。
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
鉴于此，本专利技术提供一种应用于高压开关的气体监测装置，可实现对高压开关内气体的在线监测，使用本装置可从高压开关外部监测，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：一种应用于高压开关的气体监测装置，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，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。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，所述第四反光元件为斜面为反射面的直角棱镜，所述第五反光元件为斜面为反射面的直角棱镜。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，在所述分束元件和所述参考气室之间光路上设置有用于将所述分束元件发出的参考光反射进入所述参考气室的反光元件。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应用于高压开关的气体监测装置，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。由分束元件分出的探测光入射到高压开关管道，进入高压开关经过内部气体后返回，第二反光元件、第三反光元件接收返回光并将返回光引导入射至第二探测器，得到探测信号；由分光元件分出的参考光经过参考气室，被第一探测器接收得到参考信号。信号处理装置对探测信号和参考信号进行处理、对比和分析，得到高压开关内被探测气体的浓度信息。本专利技术应用于高压开关的气体监测装置，采用开放式光路设计，可以在高压开关外部对高压开关内气体进行监测，可实现对高压开关内气体的在线监测，使用本装置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应用于高压开关的气体监测装置的示意图；图2为本专利技术又一实施例提供的一种应用于高压开关的气体监测装置的示意图；图3为应用本专利技术实施例提供的气体监测装置在一测试实例中得到的吸收光谱曲线图。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。其次，本专利技术结合示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。请参考图1，本专利技术实施例提供的一种应用于高压开关的气体监测装置，包括第一光源100、分束元件101、参考气室102、第一反光元件103、第二反光元件104、第三反光元件105、第一探测器106、第二探测器107和信号处理装置108；所述第一光源100用于发出激光；所述分束元件101用于将所述第一光源100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102，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103，所述参考气室102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106用于接收由所述参考气室102出射的光并转换为电信号；所述第一反光元件103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104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105；所述第三反光元件105用于将光反射至所述第二探测器107，由所述第二探测器107接收并转换为电信号；所述信号处理装置108与所述第一探测器106和所述第二探测器107分别相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于高压开关的气体监测装置，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种应用于高压开关的气体监测装置，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的应用于高压开关的气体监测装置，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的应用于高压开关的气体监测装置，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的应用于高压开关的气体监测装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张施令，伏进，姚强，苗玉龙，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