本实用新型专利技术公开了一种便携式GIS气体检测装置，便携式检测设备包括采集单元、检测单元和诊断单元；采集单元用于从环境中采集气体并感知气体组分，包括气路模块和传感模块，气路模块连接传感模块；检测单元用于识别被测气体中特征分解物的组分及含量，检测单元连接采集单元的传感模块；诊断单元连接检测单元，用于收集数据信息、判断设备运行状态；本装置以气体传感阵列为核心，并配套对应气路、检测电路和分析模块，成本低、体积小、功耗小、集成度高，适合在现场快速诊断根据不同检测场景灵活检测设备状态。测设备状态。测设备状态。
【技术实现步骤摘要】
一种便携式GIS气体检测装置
[0001]本技术属于GIS设备带电检测及故障诊断
，涉及一种便携式GIS气体检测装置。
技术介绍
[0002]气体绝缘组合电器(GIS)内部集成隔离开关、断路器、互感器等元件并以SF6为主要灭弧介质作填充，具有系统化、成套化优势，在电力系统领域得到广泛应用。因此，良好的GIS设备运行状态对电力系统的安全稳定具有重要意义。
[0003]据统计，GIS设备故障主要由内部放电与绝缘缺陷引发，故障一旦发生会造成巨大的经济损失。设备内部发生放电时，SF6绝缘介质分解并同时与微水微氧反应，产生SO2、H2S、SO2F2、HF等气体。局部放电生成的此类特征气体极易加速GIS设备损坏。因此，GIS设备内部气体组分与含量的检测与设备运行状态的感知关系密切。
[0004]针对GIS故障检测，目前常用的方式有气象色谱仪、红外传感器等，用以定量检测SF6特征分解气体。此类方式运行程序复杂且成本较高，难以满足设备带电监测需求。因此，需要提供一种成本低、能耗低、速度快的便携式GIS检测装置，减少电力巡检人员的工作量，保障电力系统的安全稳定运行。
技术实现思路
[0005]本技术的目的是提供一种便携式GIS气体检测装置，能够提供一种针对故障产生的SF6放电分解气体产物的便携式检测设备。
[0006]本技术所采用的技术方案是，一种便携式GIS气体检测装置，所述便携式检测设备包括采集单元、检测单元和诊断单元；
[0007]所述采集单元用于从环境中采集气体并感知气体组分，包括气路模块和传感模块，气路模块连接传感模块；
[0008]所述检测单元用于识别被测气体中特征分解物的组分及含量，检测单元连接采集单元的传感模块；
[0009]所述诊断单元连接检测单元，用于收集数据信息、判断设备运行状态。
[0010]本技术的特点还在于：
[0011]其中气路模块用于输入电力设备中由绝缘介质分解产生的气体，适用于GIS设备中处于不同气压环境下腔体的内部气体检测；所述传感模块用于感应被测气体，为后续单元提供传感数据；
[0012]其中气路模块包括两个进气口和两个出气口，两个进气口分别为进气口A和进气口B，进气口A一端分为三路，分别连接镇流阀、流量计和气泵，进气口A另一端连接传感模块；进气口B一端连接干燥装置，进气口B另一端连接传感模块，两个出气口分别位于传感模块的一端；
[0013]其中传感模块包括气室和传感器，传感器位于气室内，进气口A和进气口B穿过气
室分别与传感器相通；
[0014]其中传感器为多层结构，各层结构具体包括硅衬底、铂加热电极、金测试电极和气敏材料涂覆层，各层之间均铺设有氮化硅薄膜；
[0015]其中检测单元包括电源电路、采样电路、滤波电路、转换电路、单片机最小系统和通信接口；所述采样电路、滤波电路、转换电路共同实现系统由传感信号向电阻信号的转换；
[0016]其中采样电路为线性稳压芯片TPS7A4721，滤波电路包括运算放大器LMP7721，转换电路和通信接口共同实现传感信号从气室内向诊断单元的传输；
[0017]其中诊断单元包括上位机系统，上位机内部集成三种机器学习算法，包括支持向量机模型、神经网络模型和随机森林模型，传感器电信号经三种模型训练后综合评估，实现被测气体中组分及含量的准确判别。
[0018]本技术的有益效果是：以气体传感阵列为核心，并配套对应气路、检测电路和分析模块，成本低、体积小、功耗小、集成度高，适合在现场快速诊断根据不同检测场景灵活检测设备状态。
附图说明
[0019]图1是本技术的一种便携式GIS气体检测装置的结构示意图；
[0020]图2是本技术的一种便携式GIS气体检测装置中实施例提供的气体传感器结构层次图；
[0021]图3是本技术的一种便携式GIS气体检测装置中实施例提供的检测单元功能框图；
[0022]图4是本技术的一种便携式GIS气体检测装置中实施例提供的一个诊断单元上位机模型及方法流程图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。
[0024]本技术提供了一种便携式GIS气体检测设备，如图1所示，便携式检测设备包括采集单元、检测单元和诊断单元；
[0025]采集单元用于从环境中采集气体并感知气体组分，包括气路模块和传感模块；其中气路模块用于输入电力设备中由绝缘介质分解产生的气体，适用于GIS设备中处于不同气压环境下腔体的内部气体检测；传感模块用于感应被测气体，为后续单元提供传感数据；
[0026]检测单元用于识别被测气体中特征分解物的组分及含量；
[0027]诊断单元用于收集数据信息、判断设备运行状态。
[0028]气路模块由两个进气口和两个出气口共同组成，进气口1外端分为三路，分别连接镇流阀、流量计和气泵，三路气流输入方式分别针对不同气压条件下的气体，以便检测设备内部SF6气体分解物，其中气体镇流阀和流量计适用于高压气体，气泵适用于环境中常压气体，考虑到GIS设备中所填充的SF6压力通常在0.4～0.6MPa，所选镇流阀具有镇流效果好、线性度高、可调节范围大的优势，能够实现高气压、大气流状况下的气体粗略稳流；所选质量流量控制计应具有精度高、响应速度快的特点，方便调整待测气体流速并实现气流大小
的精确控制；所选微型气泵可调流速，用于从事先准备好的取样袋中吸取SF6分解产物，成本低、功耗小且易于操作，进气口2外端配有干燥装置，用于吸收环境空气水分，降低不同天气条件下空气中水含量对待测气体检测的影响，所述两个出气口分别用于从气室内部排出待测气体分解物和环境空气；
[0029]传感模块包括气室和传感器；气室可选材质包括但不限于亚克力厚板和橡胶等耐高温且不易变形材料；气室内部体积不大于500ml，以减小被测气体在气室内的扩散时间；
[0030]如图2所示，传感器阵列安置于气室内部，其多层结构主要包括硅衬底、铂加热电极、金测试电极和气敏材料涂覆层，各层之间相间氮化硅薄膜以作绝缘；表面集成四种气敏材料，分别主要负责敏感不同的SF6气体分解产物、如H2S、SO2、CO等；特别的，硅衬底具有良好的相容与传热性能，适合在其表面溅射金属电极；考虑到电极厚度对传感器加热与测试过程中的影响，铂加热电极的厚度大约在100～300nm，金测试电极的厚度大约在200～300nm；类似地，加热与测试电极材料可替换为金属铬，厚度约10～50nm，因而此实施例涉及到的传感器具有体积小、功耗低的典型优势；
[0031]如图3所示，所述检测单元包括电源电路、采样电路、滤波电路、转换电路、单片机最小系统和通信接口；电源电路为可插拔12V开关电源，实现系统整体供电并为后续电路提供基准电压；此实施例中，采样、滤波及转换电路共同实现系统由传感信号向电阻信号的转换；采样电路含有线性稳压芯片TPS7A4721，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种便携式GIS气体检测装置，其特征在于，所述便携式GIS气体检测设备包括采集单元、检测单元和诊断单元；所述采集单元用于从环境中采集气体并感知气体组分，包括气路模块和传感模块，气路模块连接传感模块；所述检测单元用于识别被测气体中特征分解物的组分及含量，检测单元连接采集单元的传感模块；所述诊断单元连接检测单元，用于收集数据信息、判断设备运行状态。2.根据权利要求1所述的一种便携式GIS气体检测装置，其特征在于，所述气路模块用于输入电力设备中由绝缘介质分解产生的气体，适用于GIS设备中处于不同气压环境下腔体的内部气体检测；所述传感模块用于感应被测气体，为后续单元提供传感数据。3.根据权利要求1所述的一种便携式GIS气体检测装置，其特征在于，所述气路模块包括两个进气口和两个出气口，两个进气口分别为进气口A和进气口B，进气口A一端分为三路，分别连接镇流阀、流量计和气泵，进气口A另一端连接传感模块；进气口B一端连接干燥装置，进气口B另一端连接传感模块，两个出气口分别位于传感模块的一端。4.根据权利要求3所述的一种便携式GIS气体检测装置，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐霞霞，张素霞，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：新型
国别省市：
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