使用红外光学的充油设备油中溶解乙炔监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电力设备在线监测技术领域，是一种使用红外光学的充油设备油中溶解乙炔监测装置及方法，其前者包括光源发射单元生成多个不同波长的中红外激光信号；传感单元包括多个光吸收皿传感器，光吸收皿传感器获得中红外激光信号并进行多次全反射，输出多路被光吸收皿传感器中试品绝缘油衰减吸收的中红外激光信号；采集分析单元对每个光吸收皿传感器和光源发射单元输出的中红外激光信号探测从而对乙炔气体进行监测。本发明专利技术在充油设备的孔洞处设置光吸收皿传感器，通过光的解调实现对故障气体乙炔的传感，抗干扰能力强，能够在复杂的电磁环境中正常工作,同时光吸收皿传感器体积小，能够直接与试品绝缘油接触进行测试，测试布置非常简洁方便。布置非常简洁方便。布置非常简洁方便。

【技术实现步骤摘要】
使用红外光学的充油设备油中溶解乙炔监测装置及方法


[0001]本专利技术涉及电力设备在线监测
，是一种使用红外光学的充油设备油中溶解乙炔监测装置及方法。

技术介绍

[0002]充油设备是电力系统中广泛应用的一类电力设备，其包括实现电气测量功能的互感器、实现电压变换功能的变压器以及实现限流功能的限流电抗器等；充油设备中的电气绝缘油受热分解之后会产生大量可燃气体，一旦这类设备发生故障，势必引起火灾、爆炸以及环境污染；油中溶解气体分析是诊断预警充油设备异常状态最有效的方法之一，该分析技术基于油中溶解气体组分含量与异常状态类型之间的映射关系判断充油设备存在哪一类故障，并周期性跟踪异常状态的发展过程。现有充油设备溶解气体在线监测手段包括复合光学检测方法。
[0003]复合光学方法是进行气体成分检测的一类重要方法，该方法的理论基础为气体分子红外光谱理论以及Lambert
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Beer定律(朗伯比尔定律)。该方法使用复合光学检测器直接测量光信号，相比使用电信号的热导检测器、火焰离子检测器以及光声光谱检测器，不存在光电转换环节，因此不受变电站复杂电磁环境以及电气设备强烈机械振动的影响，测量影响因素少，抗干扰能力强。现有复合光学检测方法多通过光传导吸收实现，光传导吸收模式下存在光吸收室的体积不得小于100mL、光传输路径不得小于1000mm、不利于分布式配置的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种使用红外光学的充油设备油中溶解乙炔监测装置及方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有光传导吸收模式的充油设备中溶解乙炔气体监测装置存在的光吸收室的体积大，不利于分布式布置的问题。
[0005]本专利技术的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种使用红外光学的充油设备油中溶解乙炔监测装置，包括光源发射单元、传感单元和采集分析单元；
[0006]光源发射单元，生成多个不同波长的中红外激光信号，并对该中红外激光信号进行复用控制，依次输出中红外激光信号至传感单元和采集分析单元；其中，中红外激光信号的波长区间为1450nm至1650nm；
[0007]传感单元，包括多个光吸收皿传感器，每个光吸收皿传感器分别对应设置在充油设备的孔洞处，使得试品绝缘油进入光吸收皿传感器内部，光吸收皿传感器获得中红外激光信号且在其内部进行多次全反射，光吸收皿传感器内与被试品绝缘油中溶解的乙炔气体吸收频率一致的中红外激光信号被试品绝缘油吸收，输出多路被光吸收皿传感器中试品绝缘油衰减吸收的中红外激光信号；其中孔洞包括充油设备的取样口和非电量保护装置盲孔；
[0008]采集分析单元，对每个光吸收皿传感器和光源发射单元输出的中红外激光信号进
行探测，根据探测结果对充油设备中溶解的乙炔气体进行监测。
[0009]下面是对上述专利技术技术方案之一的进一步优化或/和改进：
[0010]上述光吸收皿传感器可包括柱形固定基座、旋紧抱箍和激光吸收皿，柱形固定基座内侧间隔设有上下贯通且底部与激光吸收皿的开口处相连通的出油孔和进油孔，柱形固定基座和激光吸收皿通过旋紧抱箍固定在一起形成密封油室，柱形固定基座上部外侧设有传感器固定外螺纹，柱形固定基座上部设有与孔洞内径相匹配的环槽，环槽内设有第一环形密封圈，柱形固定基座底部设有上环形密封槽，激光吸收皿的顶部设有与上环形密封槽相对应的下环形密封槽，上环形密封槽和下环形密封槽内设有第二环形密封圈，激光吸收皿外侧沿中心轴线对称设有内外贯通的尾纤接口，对应尾纤接口位置的激光吸收皿内设有光纤固定柱，光纤固定柱外侧缠绕有镀膜全反射光纤，尾纤包括入射光纤和反射光纤，入射光纤和反射光纤均密封固定在对应位置的尾纤接口内，镀膜全反射光纤两端分别与入射光纤和反射光纤连接，镀膜全反射光纤经入射光纤获取中红外激光信号，中红外激光信号在激光吸收皿内经镀膜全反射光纤进行多次全反射，反射光纤输出全反射后的中红外激光信号。
[0011]上述出油孔中部内侧和进油孔中部内侧均可设有螺桨限位横梁，螺桨限位横梁呈方形板状结构且螺桨限位横梁的棱角处与出油孔和进油孔的内壁固定在一起，螺桨限位横梁底部设有开口向下的螺桨限位孔，对应激光吸收皿开口底部下方位置的激光吸收皿内设有驱动电机，驱动电机上端固定有驱动电机输出轴，驱动电机输出轴上端延伸至激光吸收皿开口的底部内侧，对应激光吸收皿开口内侧位置的驱动电机输出轴外侧固定有电机驱动齿轮；
[0012]对应进油孔下方位置的激光吸收皿开口内设有与电机驱动齿轮外侧相啮合的第一螺桨传动齿轮，第一螺桨传动齿轮内固定有第一螺桨驱动轴，对应第一螺桨驱动轴底端位置的激光吸收皿上设有开口向上且与第一螺桨驱动轴相匹配的第一限位孔，第一螺桨驱动轴的底端套装在第一限位孔内侧，第一螺桨驱动轴的上端延伸至进油孔内侧的螺桨限位孔内，对应螺桨限位孔下方位置的第一螺桨驱动轴外侧固定有顺时针螺桨；
[0013]对应出油孔下方位置的激光吸收皿开口内设有与电机驱动齿轮外侧相啮合的第二螺桨传动齿轮，第二螺桨传动齿轮内固定有第二螺桨驱动轴，对应第二螺桨驱动轴底端位置的激光吸收皿上设有开口向上且与第二螺桨驱动轴相匹配的第二限位孔，第二螺桨驱动轴的底端套装在第二限位孔内侧，第二螺桨驱动轴的上端延伸至出油孔内侧的螺桨限位孔内，对应螺桨限位孔下方位置的第二螺桨驱动轴外侧固定有逆时针螺桨。
[0014]上述旋紧抱箍可呈环形，柱形固定基座下部外侧设有抱箍固定螺纹，旋紧抱箍上部内侧设有与抱箍固定螺纹相对应的固定内螺纹，旋紧抱箍与柱形固定基座通过抱箍固定螺纹和固定内螺纹螺接在一起，旋紧抱箍下部内侧设有内环槽，激光吸收皿的上部外侧设有与内环槽相对应的外凸台，外凸台位于内环槽内侧。
[0015]上述光源发射单元可包括光源、光源控制器和光切换元件；光源与光切换元件连接，光源控制器分别与光源和光切换元件连接，光源控制器控制光源发射不同波长的激光信号，并控制光切换元件对激光信号进行复用，输出多路激光信号。
[0016]上述采集分析单元可包括光探测模块和数据采集分析模块，光探测模块对中红外激光信号进行探测，数据采集分析模块根据探测结果对充油设备中溶解的乙炔气体进行监
测；其中光探测模块探测到的中外红激光信号包括被光吸收皿传感器中试品绝缘油衰减吸收后的中红外激光信号和光源发射单元发出的中红外激光信号。
[0017]上述光探测模块可包括光谱仪一和光谱仪二，光谱仪一分别与数据采集分析模块和光切换元件连接，光谱仪二分别与数据采集分析模块和每个光吸收皿传感器连接。
[0018]本专利技术的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种使用红外光学的充油设备油中溶解乙炔监测方法，包括：
[0019]光源发射单元生成不同波长的中红外激光信号，并对中红外激光信号进行复用控制，依次输出中红外激光信号至传感单元和采集分析单元，其中，中红外激光信号的波长区间为1450nm至1650nm；
[0020]每个光吸收皿传感器对接收到的中红外激光信号进行衰减吸收，返回输出多路被光吸收皿传感器中试品绝缘油本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用红外光学的充油设备油中溶解乙炔监测装置，其特征在于包括光源发射单元、传感单元和采集分析单元；光源发射单元，生成多个不同波长的中红外激光信号，并对该中红外激光信号进行复用控制，依次输出中红外激光信号至传感单元和采集分析单元；其中，中红外激光信号的波长区间为1450nm至1650nm；传感单元，包括多个光吸收皿传感器，每个光吸收皿传感器分别对应设置在充油设备的孔洞处，使得试品绝缘油进入光吸收皿传感器内部，光吸收皿传感器获得中红外激光信号且在其内部进行多次全反射，光吸收皿传感器内与被试品绝缘油中溶解的乙炔气体吸收频率一致的中红外激光信号被试品绝缘油吸收，输出多路被光吸收皿传感器中试品绝缘油衰减吸收的中红外激光信号；其中孔洞包括充油设备的取样口和非电量保护装置盲孔；采集分析单元，对每个光吸收皿传感器和光源发射单元输出的中红外激光信号进行探测，根据探测结果对充油设备中溶解的乙炔气体进行监测。2.根据权利要求1所述的使用红外光学的充油设备油中溶解乙炔监测装置，其特征在于所述光吸收皿传感器包括柱形固定基座、旋紧抱箍和激光吸收皿，柱形固定基座内侧间隔设有上下贯通且底部与激光吸收皿的开口处相连通的出油孔和进油孔，柱形固定基座和激光吸收皿通过旋紧抱箍固定在一起形成密封油室，柱形固定基座上部外侧设有传感器固定外螺纹，柱形固定基座上部设有与孔洞内径相匹配的环槽，环槽内设有第一环形密封圈，柱形固定基座底部设有上环形密封槽，激光吸收皿的顶部设有与上环形密封槽相对应的下环形密封槽，上环形密封槽和下环形密封槽内设有第二环形密封圈，激光吸收皿外侧沿中心轴线对称设有内外贯通的尾纤接口，对应尾纤接口位置的激光吸收皿内设有光纤固定柱，光纤固定柱外侧缠绕有镀膜全反射光纤，尾纤包括入射光纤和反射光纤，入射光纤和反射光纤均密封固定在对应位置的尾纤接口内，镀膜全反射光纤两端分别与入射光纤和反射光纤连接，镀膜全反射光纤经入射光纤获取中红外激光信号，中红外激光信号在激光吸收皿内经镀膜全反射光纤进行多次全反射，反射光纤输出全反射后的中红外激光信号。3.根据权利要求2所述的使用红外光学的充油设备油中溶解乙炔监测装置，其特征在于所述出油孔中部内侧和进油孔中部内侧均设有螺桨限位横梁，螺桨限位横梁呈方形板状结构且螺桨限位横梁的棱角处与出油孔和进油孔的内壁固定在一起，螺桨限位横梁底部设有开口向下的螺桨限位孔，对应激光吸收皿开口底部下方位置的激光吸收皿内设有驱动电机，驱动电机上端固定有驱动电机输出轴，驱动电机输出轴上端延伸至激光吸收皿开口的底部内侧，对应激光吸收皿开口内侧位置的驱动电机输出轴外侧固定有电机驱动齿轮；对应进油孔下方位置的激光吸收皿开口内设有与电机驱动齿轮外侧相啮合的第一螺桨传动齿轮，第一螺桨传动齿轮内固定有第一螺桨驱动轴，对应第一螺桨驱动轴底端位置的激光吸收皿上设有开口向上且与第一螺桨驱动轴相匹配的第一限位孔，第一螺桨驱动轴的底端套装在第一限位孔内侧，第一螺桨驱动轴的上端延伸至进油孔内侧的螺桨限位孔内，对应螺桨限位孔下方位置的第一螺桨驱动轴外侧固定有顺时针螺桨；对应出油孔下方位置的激光吸收皿开口内设有与电机驱动齿轮外侧相啮合的第二螺桨传动齿轮，第二螺桨传动齿轮内固定有第二螺桨驱动轴，对应第二螺桨驱动轴底端位置的激光吸收皿上设有开口向上且与第二螺桨驱动轴相匹配的第二限位孔，第二螺桨驱动轴的底端套装在第二限位孔内侧，第二螺桨驱动轴的上端延伸至出油孔内侧的螺桨限位孔
内，对应螺桨限位孔下方位置的第二螺桨...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩丹丹，杨定乾，张亮，胡自书，罗源，赵举，李国斌，潘好伟，郑金池，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：