用于SF6气体的紫外红外复合光学法测量法制造技术

本发明专利技术公开了用于SF6气体的紫外红外复合光学法测量法，包括：SO2、H2S紫外光谱分析、CO红外光谱分析、确定干扰水平η、建立波长确立模型、制定样机和验证多招与预置检验等步骤，对基于紫外差分吸收光谱(UV

Ultraviolet infrared compound optical method for SF6 gas measurement

【技术实现步骤摘要】
用于SF6气体的紫外红外复合光学法测量法


[0001]本专利技术涉及SF6气体测量方法
，具体为一种用于SF6气体的紫外红外复合光学法测量法。

技术介绍

[0002]SF6作为超高压绝缘介质材料而广泛使用，在电力生产的多个环节均需要对SF6分解气体进行可靠的测量。SF6充气类电气设备具有结构紧凑、电气性能稳定、灭弧能力强和运行安全可靠等优点，现已被广泛地应用于超特高压电力系统中。当SF6充气类电气设备发生隐患或故障时，设备内部的局部放电或者过热使SF6气体发生分解并生成多种分解产物。在实际的GIS设备中，SF6气体含有微量的空气、水分和矿物油等杂质，这些杂质参与反应生成稳定的分解物，如SO2、H2S，CS2，附加产物有CO等。通过对反应生成的SF6气体分解产物进行定性定量分析，可以推断出电气设备潜在的绝缘隐患或者故障，对保障设备和电网的稳定运行具有重要意义，因此定期对SF6的分解物进行检测来确认SF6的状态，成为电力安全生产的一项重要的例行性工作。
[0003]目前，SF6分解气体现场检测主要以电化学气体传感器为主，实验室检测以气相色谱法为主。电化学气体传感器的主要优点是气体检测的响应速度快和灵敏度高，且能够在现场进行在线连续检测，实现故障快速定位及判断。但是电化学传感器可检测的SF6气体分解产物组分较少，目前市场上技术成熟的主要有CO、SO2、H2S和HF传感器，对SOF2、SOF4、CF4等气体组分无法进行检测。同时，电化学气体传感器检测气体选择性较差，存在交叉干扰现象，且对部分传感器寿命短，检测结果易受环境温湿度的影响。而气相色谱仪能够同时检测多种气体分解产物，且检测精度可高达10
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8量级及以上，但存在对SO2检测相对比较困难。同时，色谱进样的特性决定了该方法检测时间较，且气相色谱技术对环境要求高，通常多应用于实验室的测试分析，不适合对现场设备进行在线检测。针对上述行业痛点，专利技术人对基于紫外差分吸收光谱(UV
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DOAS)以及微流红外(micro
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flow NDIR)技术的复合光学测量解决方案进行可行性研究和算法研究，探索出一种对SF6分解气体进行准确、快速、寿命、无耗材的测量技术和实现路径。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供用于SF6气体的紫外红外复合光学法测量法，以解决上述
技术介绍
中提出的现有的SF6其他测量方法中存在可检测的SF6气体分解产物组分较少、传感器寿命短，检测结果易受环境温湿度的影响等问题，各种方法均存在各自的缺陷，没有一种综合效果好的测量方法的行业痛点问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]用于SF6气体的紫外红外复合光学法测量法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]步骤一：对SF6分解后产生的气体的典型成分SO2、H2S进行紫外光谱分析，并优化选择每种气体的紫外吸收波λ，
[0008]步骤二：对SF6分解气体的典型成分CO进行红外光谱分析，优化选择合适的微流红外探测器结构以减小背景气体SF6对CO测量的干扰；
[0009]步骤三：通过多次测试，找到各个背景气体对被测气体的干扰水平η；
[0010]步骤四：建立波长确立模型，通过该模型计算各种气体的紫外吸收波长；
[0011]步骤五：制定样机，根据测量模型，制作测量样机，同时根据分解气体样本，购置不同浓度的标准气体，然后对各种气体的相互干扰进行测定，测定的数据作为修正算法的基础；
[0012]步骤六：并将结果与实际实验结果进行对照验证；
[0013]步骤七：计算步骤四中的实际结果与理论计算结果之间的偏差o，设定一个阈值，若偏差o小于该阈值，则确定每种气体的紫外吸收波λ；若偏差o大于该阈值，则返回步骤四，通过调整波长确立模型的各个参数来对模型进行修正，继续执行步骤六和步骤七，直至偏差o小于设定好的阈值。
[0014]优选的，步骤一具体包括：
[0015]a)SF6分解气体的各个成分进行整体扫描，找到各个气体的成分及浓度范围。
[0016]b)然后对每个气体的敏感波进行查询；
[0017]c)根据查询结果优化选择用于测量SO2和H2合适的工作波；
[0018]优选的，步骤五中的样机包括主控单元、光源驱动单元、第一光接收单元、第二光接收单元、第一相位检测单元和第二相位检测单元，主控单元控制光源驱动单元，使得光源单元发射出调制光，分光单元将所述调制光分为两束，其中一束指向目标反射物，经过待测气团，到达目标反射面后反射，被第一光接收单元接收，另一束分至参考光路，通过密封有已知浓度目标气体的参考气池，被第二光接收单元接收，第一光接收单元和第二光接收单元的信号分别由第一相位检测单元和第二相位检测单元进行检测，获得信号的谐波分量的相位φ1和参考信号的谐波分量相位φ2，通过主控单元对相位φ1与相位φref进行信号比较处理，解析出气体浓度信息。
[0019]优选的，第一光接收单元和第二光接收单元均包括光学接收系统和光电探测器。
[0020]优选的，光源单元为分布反馈式半导体激光器。
[0021]优选的，第一相位检测单元和第二相位检测单元均为硬件检测或包含于主控单元的软件检测。
[0022]优选的，步骤七中，采用朗伯
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比尔定律计算被测气体的浓度。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0024]包括：SO2、H2S紫外光谱分析、CO红外光谱分析、确定干扰水平η、建立波长确立模型、制定样机和验证多招与预置检验等步骤，对基于紫外差分吸收光谱(UV
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DOAS)以及微流红外(micro
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flow NDIR)技术的复合光学测量解决方案进行可行性研究和算法研究，探索出一种对SF6分解气体进行准确、快速、寿命、无耗材的测量技术和实现路径。解决了本行业的痛点问题。
附图说明
[0025]图1为本专利技术方法流程图。
具体实施方式
[0026]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，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]请参阅图1，本专利技术提供一种技术方案：用于SF6气体的紫外红外复合光学法测量法，其特征在于，包括以下步骤：
[0028]步骤一：对SF6分解后产生的气体的典型成分SO2、H2S进行紫外光谱分析，并优化选择每种气体的紫外吸收波λ，
[0029]步骤二：对SF6分解气体的典型成分CO进行红外光谱分析，优化选择合适的微流红外探测器结构以减小背景气体SF6对CO测量的干扰；
[0030]步骤三：通过多次测试，找到各个背景气体对被测气体的干扰水平η；
[0031]步骤四：建立波长确立模型，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于SF6气体的紫外红外复合光学法测量法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：对SF6分解后产生的气体的典型成分SO2、H2S进行紫外光谱分析，并优化选择每种气体的紫外吸收波λ，步骤二：对SF6分解气体的典型成分CO进行红外光谱分析，优化选择合适的微流红外探测器结构以减小背景气体SF6对CO测量的干扰；步骤三：通过多次测试，找到各个背景气体对被测气体的干扰水平η；步骤四：建立波长确立模型，通过该模型计算各种气体的紫外吸收波长；步骤五：制定样机，根据测量模型，制作测量样机，同时根据分解气体样本，购置不同浓度的标准气体，然后对各种气体的相互干扰进行测定，测定的数据作为修正算法的基础；步骤六：并将结果与实际实验结果进行对照验证；步骤七：计算步骤四中的实际结果与理论计算结果之间的偏差o，设定一个阈值，若偏差o小于该阈值，则确定每种气体的紫外吸收波λ；若偏差o大于该阈值，则返回步骤四，通过调整波长确立模型的各个参数来对模型进行修正，继续执行步骤六和步骤七，直至偏差o小于设定好的阈值。2.根据权利要求1所述的用于SF6气体的紫外红外复合光学法测量法，其特征在于，所述步骤一具体包括：a)SF6分解气体的各个成分进行整体扫描，找到各个气体的成分及浓度范围。b)然后对每个气体的敏感波进行查询；c)根据查询结果优化选择用于测量SO2和H2合适的工作波。3.根据权利要求2所述的用于SF6气体的紫外...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓虎，程绳，姚京松，林磊，艾珺迪，高康，贾翔，汤尧，钱金伟，谢鹏，吴军，杨旭，赵威，
申请(专利权)人：湖北省超能电力有限责任公司，
类型：发明
国别省市：