便携式SF6气体分解物光声光谱检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种便携式SF6气体分解物光声光谱检测装置，具有灵敏度高、自动实现检测和浓度换算、检测速度快、精度高、易携带、适合在线监测。在外壳内设有抛物面柱镜，抛物面柱镜上设有红外光源，抛物面柱镜前方设有斩波器、滤光片轮、光声池，滤光片轮上设有若干沿圆周方向均匀分布的若干滤光片；光声池设有微音器、气压传感器、温度传感器，光声池与输气管和真空管路连接，真空管路与真空泵连接；斩波器与斩波器控制器连接，滤光片轮与单片机连接，微音器与锁相放大模块，气压传感器与单片机连接，温度传感器与A/D转换器连接，A/D转换器与锁相放大模块连接，单片机与液晶驱动及显示屏和工作电源连接。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于六氟化硫(SF6)气体绝缘金属封闭电气设备状态检测
，具体涉及便携式SF6气体分解物光声光谱检测装置。
技术介绍
SF6气体绝缘金属封闭电气设备(GIS)具有绝缘强度高、运行安全稳定、利于环境保护、检修周期长、占地面积小和维护工作量小等优点，在电力系统中，尤其是在大中城市城网建设和改造中得到广泛应用。但是从近年的运行情况看，国内外的GIS在运行中都出现了许多问题，主要是其内部不可避免的缺陷引起的故障，一旦故障发生，GIS由于其封闭的结构使得故障的诊断和检修工作的执行非常困难，并且故障会随着运行不断扩大，因此会导致不可估量的经济损失。GIS的故障模式主要是绝缘故障，绝缘故障最通常的特征是GIS中的绝缘介质在完全击穿前发生局部放电，在局部放电的作用下，SF6气体发生分解，并·与杂质中的氧气(O2)、水(H2O)以及有机物发生复杂的化学反应，生成的主要产物有二氧化硫(SO2)、氟化亚硫酰(SOF2)、氟化硫酰(SO2F2)、四氟化碳(CF4)及氟化氢(HF)等。局部放电产生的这些活性气体会加速绝缘的老化和腐蚀金属，进而加剧局部放电程度，最终引发GIS故障，故必须对这些气体杂质进行含量限制，有必要对分解气体进行检测。同时，可以通过定期对GIS内部局部放电分解组分，如S02、SO2F2, SOF2, CF4, HF等进行监测和分析，通过气体组分的类型和含量来判断绝缘缺陷的类型和程度，为GIS设备的绝缘水平的判断和状态检修提供依据，从而避免严重故障和大停电事故的发生。现有六氟化硫局部放电下分解组分的光声检测装置和实验方法申请号为201010295554. O的专利“局放下六氟化硫分解组份的红外光声光谱检测装置及方法”，公开的装置主要包括无电晕实验变压器、感应调压器、无局部放电保护电阻、无感电阻、标准电容分压器、GIS模拟元件、宽频高速超大容量数字存储示波器、红外光声光谱系统等；公开的实验方法包括(I)检测前的准备；(2)检测局放下六氟化硫分解组分的浓度；(3)清洗及维护。该专利的主要缺点是其所采用的红外光声光谱检测装置只能对SF6气体局部放电分解组分的类型和含量进行离线检测，通过用采气袋采集GIS模拟元件里面局部放电产生的SF6分解气体，然后通入光声光谱检测装置进行检测，该装置存在三个方面的问题1、该装置只能通过采气袋采气，然后注入到光声光谱检测装置中，由于采气袋的密封性、采集过程和存放时间都会对分解组分的浓度有影响，因此不能保证检测的精度；2、该装置体积庞大，由多个(宽谱红外光源、硒化锌透镜、斩波器、斩波器控制器、滤光片轮、滤光片、硒化锌窗片、光声池、光学支架、锁相放大器及计算机等)分离的元件构成，现场使用不方便；3、检测方法中，人工操作多，读数必须通过示波器，不便于现场自动检测。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有的六氟化硫局部放电下分解组分的光声检测装置及方法只能进行离线检测，不适合用于现场检测，提供一种便携式SF6气体分解物光声光谱检测装置，具有灵敏度高、自动实现检测和浓度的换算、检测速度快、检测精度高、便于携带、特别适合在线监测等优点。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案一种便携式SF6气体分解物光声光谱检测装置，它包括外壳，在外壳内设有抛物面柱镜，在抛物面柱镜上设有红外光源，在抛物面柱镜前方依次设有斩波器、滤光片轮以及光声池，在滤光片轮上设有若干沿圆周方向均匀分布的若干滤光片，红外光线穿过滤光片进入光声池的光窗；光声池设有微音器、气压传感器、温度传感器，光声池与输气管和真空管路连接，真空管路与真空泵连接；斩波器与斩波器控制器连 接，滤光片轮与单片机连接，微音器与锁相放大模块，气压传感器与单片机连接，温度传感器与A/D转换器连接，A/D转换器与锁相放大模块连接，单片机与液晶驱动及显示屏和工作电源连接。所述外壳分为上下两层，用隔板隔开，抛物面柱镜、红外光源、斩波器、滤光片轮以及光声池固装在外壳上层；斩波器控制器、锁相放大模块、A/D转换器、单片机、稳压器、液晶驱动及显示屏固装在下层。所述光声池与输气管和真空管路的连接处分别设有进气阀和出气阀。所述光声池为一阶纵向共振光声池，在光声池的圆柱体内的轴向中心处设置谐振腔，谐振腔的内壁经抛光处理，用以产生光声信号，在谐振腔的两端还分别设有缓冲气室，用以减小所述光窗吸收红外光产生的噪声对光声信号造成的干扰，同时在所述的光声池的上端设有一通孔；所述的微音器固接在此通孔处，并通过所述的信号电缆与所述的锁相放大模块的输入端连接，所述的微音器将谐振腔产生的光声信号转换成电信号后通过信号电缆传输给所述的锁相放大模块进行检测，然后又通过信号电缆与所述的A/D转换器连接，再将出来的数字信号输入单片机进行处理。所述工作电源主要由变压器、整流模块和锂电池构成，变压器的原边与市电连接，变压器的副边与整流模块的输入端相连接，整流模块的输出端与锂电池并联后，再与电源开关串联，然后通过电源线分别与所述的红外光源、斩波器、滤光片轮、微音器、温度传感器、气压传感器、斩波控制器、锁相放大单元、A/D转换器、单片机、液晶驱动及显示屏、真空泵、进气阀和出气阀线圈的电源端相接，用以供给上述各元件的工作电源；锂电池与变压器和整流模块采用浮充运行方式。一种采用便携式SF6气体分解物的光声光谱检测装置的检测方法，具体步骤为(I)现场测量前准备，对装置进行调试和气密性检测，并清洗光声池；(2)确定光声信号和组分浓度之间的函数关系①数据采样用配气装置将所要测量的六种单一气体C02、CF4, SO2F2, SOF2, SO2, HF配比成不同体积分数的标准单一气体，同时用配气装置将所要测量的六种单一气体C02、CF4, SO2F2,SOF2, SO2, HF配比成不同体积分数的混合气体；通过所述的单片机控制所述的进气阀自动开启，分别向所述的光声池内部充入配好的气体，再通过所述的单片机程序控制滤光片轮旋转，依次将中心波长分别为4260nmC02吸收峰中心波长、7780nmCF4吸收峰中心波长、18550nmS02F2吸收峰中心波长、18860nmS0F2吸收峰中心波长、7350nmS02吸收峰中心波长、2740nmHF吸收峰中心波长)的滤光片旋转至光路中，并依次记下每个滤光片所对应的所述液晶驱动及显示屏上光声信号区显示的光声信号值S= (S1, S2,…，S6),记录六种气体各种体积分数Ci= (C17C2,…，c6)，所述液晶驱动及显示屏上光声信号区显示的测得的光声信号值Si，其中i表示不同中心波长的滤光片，1-6分别代表CO2、CF4、SO2F2、SOF2、SO2和HF气体对应的滤光片；Si(i=l，2，3，4，5，6)与 CiQ=I, 2，3，4，5，6)分别表示 CO2、CF4、SO2F2、SOF2、SO2和HF气体所对应的光声信号值和气体体积分数。②交叉响应处理对光声信号值Si进行交叉响应处理，结合支持向量回归机方法依次计算支持向量回归机决策函数以及计算克服交叉响应后的混合气体中某种单一气体的体积分数& ;将每个滤光片所对应的所述液晶驱动及显示屏上光声信号区显示锁相放大模块测得的交叉响应光声信号值Si作为输入特征量，将混合气体中某种气体的体积分数作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式SF6气体分解物的光声光谱检测装置，其特征是，它包括外壳，在外壳内设有抛物面柱镜，在抛物面柱镜上设有红外光源，在抛物面柱镜前方依次设有斩波器、滤光片轮以及光声池，在滤光片轮上设有若干沿圆周方向均匀分布的若干滤光片，红外光线穿过滤光片进入光声池的光窗；光声池设有微音器、气压传感器、温度传感器，光声池与输气管和真空管路连接，真空管路与真空泵连接；斩波器与斩波器控制器连接，滤光片轮与单片机连接，微音器与锁相放大模块，气压传感器与单片机连接，温度传感器与A/D转换器连接，A/D转换器与锁相放大模块连接，单片机与液晶驱动及显示屏和工作电源连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：云玉新，姚金霞，赵笑笑，李秀卫，王辉，郑建，
申请(专利权)人：山东电力集团公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：实用新型
国别省市：