一种气体浓度标定方法和装置制造方法及图纸

本申请一个实施例提供一种气体浓度标定方法和装置，该方法包括：通过确定待测气体的吸收峰中心波长，进而根据吸收峰中心波长确定激光控制器温度；将气体浓度标定系统放置于高低温箱中以模拟变压器运行环境的温度变化；分别执行对应变更温度的第一步骤、对应变更压强的第二步骤和对应变更浓度第三步骤，从而在不增加额外的硬件设计的前提下，可以有效降低温度、压强变化对气体测量结果的偏差，从而提高对复杂运行环境下变压器油中溶解气体检测准确性、稳定性。稳定性。稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种气体浓度标定方法和装置


[0001]本申请一个或多个实施例涉及变压器油中溶解气体检测的
，具体涉及一种气体浓度标定方法和装置。

技术介绍

[0002]变压器油中溶解气体分析技术是变压器故障诊断最有效的方法。相较于现有的基于物理/化学的气体检测方法具有稳定性差、需定期更换和校准会增加操作和维护的工作量等不足之处。基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS)的气体检测方法具有抗干扰强、灵敏度高、不需消耗载气等优点在变压器油中溶解气体检测方面具有广阔应用前景。然而应用TDLAS技术对变压器油中溶解气体进行检测时，由于激光器温控电路的控制精度会随检测环境温度变化而发生漂移，导致激光器的输出波长和光功率发生漂移和波动，从而引起后续解调后的谐波信号(与气体浓度相关的信号)发生波动和变形。此外，气体压强的变化对气体分子吸收光波的能力影响也较大。而基于TDLAS技术实现气体检测时，相对于检测系统的噪声等干扰，气体浓度对应的特征信号往往为微弱信号。为了凸显低浓度气体对应的特征信号(即气体的吸收峰)，常利用真空泵对气室采取抽负压的方法。具体来说，是通过气压表检测气室内的气体压强，当气压表显示的气压值达到预设值后，返回指令给控制端，由控制端使真空泵停止抽气。由于整个过程中会存在时间差，会导致气泵抽取后的气体压强与预设值之间会存在偏差。因此，如果直接采用解调后的谐波信号计算浓度特征值来完成气体浓度标定，会使得变压器油中溶解气体浓度的测量误差明显增大，无法准确反映变压器运行状态。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请一个或多个实施例的目的在于提出一种气体浓度标定方法和装置，以解决现有的气体浓度标定方法误差大的问题。
[0004]基于上述目的，本申请一个或多个实施例提供了一种气体浓度标定方法，包括：
[0005]确定待测气体的吸收峰中心波长，进而根据吸收峰中心波长确定激光控制器温度；
[0006]将气体浓度标定系统放置于高低温箱中以模拟变压器运行环境的温度变化；
[0007]分别执行第一步骤、第二步骤和第三步骤；其中，
[0008]第一步骤，包括：
[0009]将高低温箱的温度设定为第一温度，根据第一温度确定温差；
[0010]当气体浓度标定系统和高低温箱的温度稳定时，根据预设的溶剂溶解待测气体时的测量要求，向气体浓度标定系统的气室中通入第一浓度的待测气体；
[0011]对气室抽负压至第一压强后，调整浓度标定系统的激光控制器的温度为预设温度，进而获取激光控制器获取的第一浓度的待测气体经过气室、气体浓度标定系统的光电探测器、气体浓度标定系统的前置放大器和气体浓度标定系统的锁相放大器后的第一气体
浓度特征值；
[0012]更改第一温度，基于更改后的第一温度更新温差，进而重复第一步骤，以得到待测气体的浓度为第一浓度时，在不同的温差下的第一气体浓度特征值；
[0013]第二步骤，包括：
[0014]将高低温箱的温度设定为第二温度，当气体浓度标定系统和高低温箱的温度稳定时，根据预设的溶剂溶解待测气体时的测量要求，向气体浓度标定系统的气室中通入第一浓度的待测气体；
[0015]当确定气体浓度标定系统的激光控制器的温度为预设温度后，对气室抽负压至第二压强，根据第二压强确定压差，获取在压差下的第一浓度的待测气体的第二气体浓度特征值；
[0016]更改第二压强，进而基于更改后的第二压强更新压差，进而重复第二步骤，以获取第一浓度的待测气体在不同压差下的第二气体浓度特征值；
[0017]第三步骤，包括：
[0018]更改第一浓度，进而重复第一步骤和第二步骤，以得到在相同压强或者相同温度时，不同浓度下的第一气体浓度特征值和第二气体浓度特征值；
[0019]基于各第一气体浓度特征值和各第二气体浓度特征值，对待测气体进行气体标定。
[0020]可选地，待测气体包括但不限于一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯和乙炔。
[0021]可选地，第一温度的取值范围为
‑
15℃～55℃，每间隔10℃作为一个温度测试点。
[0022]可选地，第二压强的取值范围为
‑
85KPa～
‑
95Kpa，每间隔1KPa作为一个压强测试点。
[0023]可选地，根据第二压强确定压差，包括：
[0024]确定第二压强与第一压强的差值；
[0025]根据差值，确定压差。
[0026]可选地，基于各第一气体浓度特征值和各第二气体浓度特征值，对待测气体进行气体标定，包括：
[0027]首先，采用下式计算温度和压强影响下的气体浓度特征值
[0028][0029]其中，Z'
k
是第一浓度(Z
k
)的气体在第二温度(25℃)、抽负压至第一压强(
‑
90KPa)时的气体浓度特征值；a1、a2、a3、a4为可获得的常数；ΔT
i
为温差；ΔP
j
为第二压强与
‑
90KPa之间的差值，即压差；x
i
为第一气体浓度特征值；y
j
为第二气体浓度特征值；
[0030]然后，根据第一浓度(Z
k
)及其对应的完成气体标定。
[0031]可选地，气体浓度标定系统包括但不限于中央处理单元、信号发生器、激光控制器、近红外分布式反馈激光控制器、波长计、气室、真空泵、压力表、光电探测器、前置放大器和锁相放大器、高低温箱。
[0032]本申请一个或多个实施例还提供了一种气体浓度标定装置，包括：
[0033]激光控制器温度确定单元，被配置成确定待测气体的吸收峰中心波长，进而根据
吸收峰中心波长确定激光控制器温度；
[0034]模拟单元，被配置成将气体浓度标定系统放置于高低温箱中以模拟变压器运行环境的温度变化；
[0035]执行单元，被配置成分别执行第一步骤、第二步骤和第三步骤；其中，
[0036]第一步骤，包括：
[0037]将高低温箱的温度设定为第一温度，根据第一温度确定温差；
[0038]当气体浓度标定系统和高低温箱的温度稳定时，根据预设的溶剂溶解待测气体时的测量要求，向气体浓度标定系统的气室中通入第一浓度的待测气体；
[0039]对气室抽负压至第一压强后，调整浓度标定系统的激光控制器的温度为预设温度，进而获取激光控制器获取的第一浓度的待测气体经过气室、气体浓度标定系统的光电探测器、气体浓度标定系统的前置放大器和气体浓度标定系统的锁相放大器后的第一气体浓度特征值；
[0040]更改第一温度，基于更改后的第一温度更新温差，进而重复第一步骤，以得到待测气体的浓度为第一浓度时，在不同的温差下的第一气体浓度特征值；
[0041]第二步骤，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体浓度标定方法，其特征在于，包括：确定待测气体的吸收峰中心波长，进而根据所述吸收峰中心波长确定激光控制器温度；将气体浓度标定系统放置于高低温箱中以模拟变压器运行环境的温度变化；分别执行第一步骤、第二步骤和第三步骤；其中，所述第一步骤，包括：将所述高低温箱的温度设定为第一温度，根据所述第一温度确定温差；当所述气体浓度标定系统和所述高低温箱的温度稳定时，根据预设的溶剂溶解所述待测气体时的测量要求，向所述气体浓度标定系统的气室中通入第一浓度的所述待测气体；对所述气室抽负压至第一压强后，调整所述浓度标定系统的激光控制器的温度为预设温度，进而获取所述激光控制器获取的所述第一浓度的所述待测气体经过所述气室、所述气体浓度标定系统的光电探测器、所述气体浓度标定系统的前置放大器和所述气体浓度标定系统的锁相放大器后的第一气体浓度特征值；更改所述第一温度，基于更改后的第一温度更新所述温差，进而重复所述第一步骤，以得到所述待测气体的浓度为所述第一浓度时，在不同的温差下的第一气体浓度特征值；所述第二步骤，包括：将所述高低温箱的温度设定为第二温度，当所述气体浓度标定系统和所述高低温箱的温度稳定时，根据预设的溶剂溶解所述待测气体时的测量要求，向所述气体浓度标定系统的气室中通入第一浓度的所述待测气体；当确定所述气体浓度标定系统的激光控制器的温度为预设温度后，对所述气室抽负压至第二压强，根据所述第二压强确定压差，获取在所述压差下的所述第一浓度的所述待测气体的第二气体浓度特征值；更改所述第二压强，进而基于更改后的第二压强更新所述压差，进而重复所述第二步骤，以获取所述第一浓度的所述待测气体在不同压差下的第二气体浓度特征值；所述第三步骤，包括：更改所述第一浓度，进而重复所述第一步骤和所述第二步骤，以得到在相同压强或者相同温度时，不同浓度下的第一气体浓度特征值和第二气体浓度特征值；基于各所述第一气体浓度特征值和各所述第二气体浓度特征值，对所述待测气体进行气体标定。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测气体包括但不限于一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯和乙炔。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一温度的取值范围为
‑
15℃～55℃，每间隔10℃作为一个温度测试点。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二压强的取值范围为
‑
85KPa～
‑
95Kpa，每间隔1KPa作为一个压强测试点。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二压强确定压差，包括：确定所述第二压强与所述第一压强的差值；根据所述差值，确定压差。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各所述第一气体浓度特征值和各
所述第二气体浓度特征值，对所述待测气体进行气体标定，包括：首先，采用下式计算温度和压强影响下的气体浓度特征值首先，采用下式计算温度和压强影响下的气体浓度特征值其中，Z'
k
是所述第一浓度(Z
k
)的气体在所述第二温度(25℃)、抽负压至所述第一压强(
‑
90KPa)时的气...

【专利技术属性】
技术研发人员：李橙橙，谭文胜，胡勇胜，万元，潘平衡，胡边，唐伟，陈淼，刘章进，曹旺，廖学顺，吴昊天，
申请(专利权)人：五凌电力有限公司，
类型：发明
国别省市：