[发明专利]紫外光谱在线监测SF6电气设备内SO2的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及SF₆电气设备的放电故障检测领域，尤其涉及紫外光谱在线监测SF₆电气设备内SO₂组分的系统及方法。 

背景技术

SF₆气体十分稳定，具有优异的绝缘和灭弧性能，是迄今为止最理想的绝缘、灭弧介质，被广泛应用于气体绝缘组合电器（GIS）中。然而SF₆电气设备在正常运行状态下，SF₆气体仍会在电弧、火花和电晕放电作用下发生分解，生成的离子和离子团与GIS内存在的微量水分、气体杂质、金属电极材料和固体绝缘材料等发生反应，生成复杂的衍生物。这些衍生物的存在会造成设备内部金属部件的腐蚀、绝缘材料的性能劣化以致设备绝缘性能的下降，一旦设备发生故障，造成的损失将不可估量；同时有毒的气体衍生物也会给现场工作人员的人身安全带来极大隐患。所以对SF₆电气设备的运行状况进行实时在线监测，实现及时及早维护是十分有必要的。（参见文献1） 

目前，SF₆电气设备内的气体检测的主要方法是现场采集设备内气体，然后送至实验室进行深入分析，使用的方法为中红外光谱法或色谱-质谱联用法。由于这些方法所需的设备体积庞大，无法应用于现场，故采样间隔较长，不利于及时发现设备的故障缺陷。鉴于在线监测系统具有实时性强、检测周期短、分析速度快等特点，在线监测SF₆电气设备内气体组分必将成为未来发展的趋势。SO₂作为SF₆气体在电弧、火花、电晕放电作用下稳定的特征衍生物，是 设备在正常工作情况下不应存在的组分，因此SO₂的产生可在一定程度上表征设备的内部绝缘性能的下降。 

本发明基于SF₆小电气设备内部放电故障原理、紫外光谱分析原理、SF₆气体分解理论、SO₂频谱特性以及在线监测系统结构，改善了当前检测手段所造成的采样间隔长、不能实现在线监测等问题，具有检测周期短、分析速度快、实时性强、对环境要求不高、便于现场检测等特点。本发明采用可实现自动控制的气路装置对SF₆电气设备内气体进行取样，并能够实现自动和手动两种模式；采用的状态分析方法能自动完成对SF₆电气设备内部放电故障的诊断，具有针对性强、识别精度高、自动化程度高、计算机信息化、数据便于保存等特点，对实现SF₆电气设备状态的在线监测和保证电网安全稳定运行具有重要的意义。 

文献1：SF₆气体及其衍生物的红外光谱分析[J].蔡涛，王先培，黄云光，杜双育等.光谱学与光谱分析，2010，Vol.30No.11. 

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种紫外光谱在线监测SF₆电气设备内SO₂组分的系统及方法，以实现对SF₆电气设备的现场快速自动化检测。通过对SO₂气体的检测得出SF₆电气设备的运行状态与故障变化趋势，为操作维护人员提供重要预警信息，从而及时做出决断和进一步的精确检测。 

解决上述技术问题本发明的技术方案是： 

1.紫外光谱在线监测SF₆电气设备内SO₂的系统，该系统主要包括气体采样池、下位机控制模块、紫外光谱仪、氘灯光源、真空泵、待测SF₆电气设备、上位机数据处理与状态分析模块； 

（1）各部分结构及功能 

所述气体采样池主体为直通管道，直通管道两端各设有结构相同的一个组合体结构的采样接口模块，都固定于方形底座上，其一端为进气口，另一端为出气口；在每个采样接口模块分别都设有一个光纤耦合接口、采样接口模块密封螺孔和采样接口模块密封端盖；此外还分别设有一个与采样接口模块相贯的变送器接口空心螺栓，它不但可以连接变送器，还是外界与气体采样池进行气体交换的通道； 

所述下位机控制模块是一台控制器，其结构包括MCU1、MCU2和POWER三个部分，又分为以下子模块：单片机模块，继电器模块，电源模块，变送器输入模块，显示模块，按键模块，PCF8563时钟模块；